(2020-10-26)什麼是虛擬電廠?虛擬電廠的「電」是實實在在的電,但其中的「廠」確實有一點虛擬的含意...

(2020-10-27)什麼是虛擬電廠(Virtual Power Plant,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,而其中的「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、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不是新概念,在歐洲已經有相當成效,8年前,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公司Sonnen,獲英國National Grid輸電系統許可,安裝了100個能源儲存電池,機動調節輸電系統的負載,英國有許多再生能源,隨天氣與季節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;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3,000間公寓分七區,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後,可儲存60 MWh的電能,節省10%的電費,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,將不會再斷電了。

有趣的是,Sonnen在去年被殼牌石油(Shell)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」規劃的用戶。

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,提升整體供電效率。再進一步的VPP,可以逐步淘汰污染的化石燃料供電,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,為南澳帶來不少便利,兩年前,Musk的特斯拉公司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,特斯拉提供每戶太陽能板與PowerWall蓄電池,2022年完成後,可產生24 MW,並儲存54MWh的電能。

五萬戶居民有3,000戶是公共住宅,現已完成其中的1,000戶,特斯拉也為這1,000戶免費安裝5 kW太陽能板與13.5 kWh蓄電池。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。

談到特斯拉,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。

以特斯拉S Long Range Plus為例,充滿100 kWh的電池,可以開650公里,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,或許可以解救一次大停電,吐回去的電也可以換取收入。

柏克萊加州大學材料科學教授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。


本文取材自2020年10月25日「那福忠西海岸數位隨筆(175)」:虛擬電廠
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