虛擬電廠　穩定電網的生力軍

▲隨着再生能源發展，越來越多小型又分散的發電系統加入電網，這些分散式能源讓電網的管理複雜化。（臺電公司圖／記者周宸亙攝）

●張國鑫／前星元電力股份有限公司董事長

傳統的電力系統包含大型發電廠、傳輸系統、配電系統和電力調度系統，透過集中式的電力調度與管理，可以把電力有效的傳送到家庭和工商業用戶。隨着再生能源發展，越來越多小型又分散的發電系統加入電網，這些分散式能源（distributed energy resources, DERs）讓電網的管理複雜化。

傳統的電力系統對發電量可以預測與控制，再生能源如太陽能、風力的發電量會隨着天候變動，對其發電的預估與管理相對困難，因而要達到電力供需平衡的挑戰就變大。

然而這些分散式的再生能源可以降低電網對大型發電系統的依賴，如果管理得宜，可以增加電網韌性、讓電力使用更有效率進而降低成本。

小型區域電網可做爲虛擬電廠

太陽能發電、風力發電、小型水力發電等分散式能源結合電動車及其充電樁、儲能電池、可調節的工商業負載用電等可形成小型的區域電網。

區域電網如果管理得宜，平時的電力可以自發自用達到供需平衡，降低電網的負荷。當電網的電力短缺需要挹助時，區域電網可以提供即時電力，幫忙電網的穩定供電，這時候區域電網的功能就有如電廠，所以稱爲虛擬電廠（VPP, virtual power plant）。

虛擬電廠的使用例子包括安排電動車的充電發生在低負載用電時，當再生能源發電過剩時則以儲能電池儲存，避免過多的再生能源衝擊電網、影響電網穩定，當分散式能源發電量降低時，電力缺口可由儲能電池供應。

當電網尖峰用電增加時，虛擬電廠可以調度其電力資源參與需量反應補足尖峰用電需求，幫忙供電穩定。也就是說虛擬電廠能以較低的成本來增加電力系統的電源並降低尖峰負載。

爲因應短時間的尖峰用電，傳統的作法是建置能快速啓停的天然氣尖峰發電機組（peaker plant）和儲能電池，當有尖峰用電需求時啓動尖峰發電機組來補足電力缺口，這些尖峰發電機組使用率不高又是固資本投資，相較之下，虛擬電廠不但成本較低，也不會如天然氣發電會增加碳排放。

虛擬電廠　要符合在地分散式能源現況

虛擬電廠的組合和大小可以依當地輸配電系統的需求而規劃，當然要符合在地分散式能源的資源現況。電源對電力系統是很重要的，結合分散式能源、用戶的智慧家電、電動車充電樁…等的虛擬電廠除了可以用電供需平衡、降低電網負荷，也可以爲電力系統增加可調配的電源。

隨着地球暖化、氣候異常的機率增加，要維持供電穩定的挑戰也變大，增加可調配電源，可增加電網韌性。充足的資源配合資通訊的有效管理，虛擬電廠可以調整資源、改變系統架構來克服電網的快速改變。

根據美國能源部統計，2024年美國虛擬電廠容量已達30GW，能源部希望到2030年能把虛擬電廠容量提升到80-160GW以便以較低的成本來因應快速增加的用電量。要加速虛擬電廠的布建，能源部認爲分散式能源的量需要增加，在作法上可透過中央與地方政府的鼓勵方案並結合社區的力量來增加分散式能源。

另外美國政府也希望透過簡化分散式能源加入虛擬電廠的程序來加速虛擬電廠的成長，一個具體可行的辦法是把即將新增加的分散式能源預先註冊到虛擬電廠，再讓客戶決定是否要退出（opt-out），而不是被動式的讓分散式能源布建後再選擇是否加入（opt-in）虛擬電廠。標準化亦有助於虛擬電廠的擴充，這個包刮電力公司和能源聚合商的介面、能源聚合商和分散式能源的介面、資安的責任歸屬等。

美國已開始布建基本架構的虛擬電廠

在欠缺標準的情況下，美國很多電力公司已經開始布建基本架構的虛擬電廠來得到立即優點，這些布建的成本大多低於100萬美元，而且可以在6個月內完成。

這些基本架構的虛擬電廠未來如果再加上必要的軟硬體，即可成爲複雜、攻能性強的虛擬電廠。某種程度上虛擬電廠的布建是不需要改變政策或修改法規，但是有法規和政策的支持將加速虛擬電廠的拓展。

臺灣分散式能源如太陽能、風力發電的量逐年增加，應該可以思考如何以法規和政策來鼓勵虛擬電廠的布建，不但可以極大化分散式能源的優點，也有助於穩定供電！

▼臺灣分散式能源如太陽能、風力發電的量逐年增加，應該可以思考如何以法規和政策來鼓勵虛擬電廠的布建。（圖／記者林悅翻攝）

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