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金山人語/虛擬電廠

什麼是虛擬電廠(Virtual Power Plant 簡稱 VPP)?一提到虛擬,最容易想到網路世界,網路裡若有電廠,恐怕也拉不出一條電線連到家裡的電燈。虛擬電廠的「電」是實實在在的電,而是「廠」確實有一點虛擬的含意,不是沒有發電廠,是有很多的發電廠,有小型的、有社區的、甚至私人住宅的發電設備,大家連在一起數位控管互通有無,讓所有用戶不因氣候與災難斷電。這種分散式的供電與輸送,與傳統的大型電廠,用龐大的輸電網集中直接送電給用戶,成一對比。

VPP不是新的概念,在歐洲已經有相當的成效,八年以前,瑞士ABB跨國機構就協助德國,把一千多個與輸電網連接的中小型再生能源設備,結合成一個新的VPP,用電腦軟體最佳化的調節這些集體的乾淨能源,來維持整體輸電系統的穩定。這一千多個再生能源設備來自風力、太陽能、農業區的生物燃料、乃至私人住宅,集體產生796 MW的電能。

德國製造能源儲存系統的Sonnen公司,獲英國National Grid輸電系統的許可,安裝了100個能源儲存電池,機動的調節輸電系統的負載,英國有許多再生能源,隨天氣與季節的變化會影響輸電系統的負載。當負載過剩,就會儲存到Sonnen的空間,當負載不足,Sonnen就把儲存的電能釋放出來,這一調節運作,被稱為英國最先進的VPP。

Sonnen轉向美國,計畫在加州Fresno把三千間公寓分七個區,加裝太陽能板與能源儲存電池連成一個VPP。目前與當地建商合作,開始第一批417間的加裝,估計這1.3億美元的工程完成啟用之後,可儲存60 MWh的電能,可節省10%的電費,但因野火或天候斷電的機率會大大降低。

稍早Sonnen與同一建商在猶他州Herriman興建了600間公寓,也是同樣的的虛擬用電結構,猶他州斷電頻繁,根據2018年全美斷電報告,猶他州在2010-2017年間,共斷電345次,住在新公寓的600戶人家,就不會再斷了。

有趣的是,Sonnen被Shell在去年收購,這家化石燃料公司的營運似乎與Sonnen不太相合,但今年四月發表2050年聲明,說屆時工廠作業0排放,油類與天然氣產品排放減少65%,但僅出售給有「淨零」規畫的用戶。

從上面的幾個例子看來,VPP有些類似資訊的雲端,雖然未必相同,在概念上都是分散互助。VPP以再生能源的調整為主,隨著電能儲存技術的進展,再生能源的不穩定因素漸漸降低,運用數位技術與傳統穩定電能系統調配供需,在氣候變化或災難之中保持彈性,提升整體供電的效率。再進一步的VPP,可以逐步淘汰污染的化石燃料供電,以及老舊的大型輸電網。

在澳洲,除了Elon Musk架設的大型電池電廠,給南澳帶來不少便利,兩年前Tesla再與澳洲再生能源局合作,計畫在南澳Adelaide架設五萬戶居民的VPP,Tesla提供每戶太陽能板與PowerWall蓄電池,2022年完成之後,可產生24MW與儲存54MWh的電能。

五萬戶居民有三千戶是公共住宅,現在完成其中的一千戶,每戶安裝5kW太陽能板與13.5kWh蓄電池,Tesla為這一千戶免費安裝。再生能源局估計,VPP不但可以調節輸電系統的穩定,儲存的電能更可以回饋輸電系統創造收入,今年初一場風暴吹壞了輸電塔,VPP在兩星期內就進帳了200萬美元。

談到Tesla別忘了還有電動車,這些車像是一個活動的VPP雖然Musk不贊成這麼做,說這不是電動車的本意,但有人卻這麼想了。以Tesla S Long Range Plus為例,充滿100 kWh的電池,可以開400哩,但一般人一天不會開那麼遠,剩下的電就儲存家用以防突然斷電,如果特斯拉的車主們,能在用電高峰把車內剩餘的電回吐給電力公司,或許可以解救了一次大停電,吐回去的電也可以換取收入。

UC Berkekey材料科學教授 Gerbrand Ceder說,路上跑的電動車所儲存的能量,遠超過任何電廠的輸電網,所以用電動車做穩定輸電網的資源,現在不再是無稽之談了。

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