發布日期 2018 年 11 月 21 日 8:15 | 作者 藍 弋丰 |
2018 年夏季過去，在美國創下史上第四熱的夏季溫度紀錄，2018 年加州連續大火越發嚴重，標誌著暖化與極端氣候的急迫，高溫更造成夏季用電危機，空調大開，使得美國各地夏季尖峰用電需求大增，但危機就是轉機，夏季用電高峰也成為實際測試新概念的最佳時機，美國新英格蘭地區，總計有 200 多棟大樓，加入需求反應機制，成為虛擬電廠，在夏季用電尖峰時發揮貢獻，成為穩定的力量。
電力需要時時供需平衡，電網發生重大供需失衡導致電壓或交流電頻率嚴重波棟時，就必須跳脫供需嚴重失衡的區域，以免損害電力設備與用戶端的各種用電設備與電氣，即所謂跳電，以往的供需管理方式，是用供應去配合需求，用電需求高的時候，就開啟更多的發電裝置，來達成供需平衡，供需之間只有能源儲存資源如抽蓄水力發電廠來做為緩衝，如今在極端氣候下，用電尖峰更頻繁、更高，且更不可預期，只靠供應面來為電力調度，越見捉襟見肘。
另一方面，從供應面來平衡供需的做法，其實也相當不划算，因為尖峰只佔極少數時間，為了因應尖峰需求，新建許多尖峰電廠，卻只在極少數時間開啟，是很沒有效益的做法，攤提下來的尖峰發電成本極為昂貴。
新的思維是雙管齊下，一方面，利用電池成本節節下降的良機，建立更多的電池能源儲存，或是思考將既有的水利發電設施，改建為抽蓄水力發電系統，而有更多能源儲存緩衝的空間，尖峰時由能源儲存資源釋出電力來支應，更為彈性、有效益；另一方面，則思考不僅從供應端，也從需求端來管理，需求反應（demand response）的想法也就日益受到重視。
需求反應的想法很簡單，在尖峰用電期間，並不是每個用電單位都是非得用電不可，只要能協調不是非得在此時用電不可的用電戶在尖峰減少用電，把電力留給非得用電不可的用戶，用電需求尖峰就會消失，這樣從需求端來讓需求高峰消失於無形的辦法，即為需求反應。當然，要用電戶做這樣的配合，需要有誘因機制，大體上，各需求反應機制的設計是：參與需求反應的用戶，可得到電費抵減、折扣或額外補貼，相對的，尖峰仍然必須用電的用戶，則付出較高電費來支應這些補貼。
需求反應的概念已經提出許久，各地加入的用電單位也逐漸增加，2018 年夏季，智慧建築軟體解決方案公司邏輯建築（Logical Buildings）旗下軟體管理的參與需求反應建築倍增，達超過 200 多棟，在軟體協調下形成以分鐘為單位調控的「虛擬電廠」，在尖峰用電時間，從需求端減少的 4.5 百萬瓦（megawatt）用電需求容量，讓電網能輕鬆度過尖峰，避免跳電危機。
在波士頓，過去少有特別的供電危機，但是當 2018 年夏季溫度比 2017 年高出一截，2018 年發生兩次供電危機狀況，9 月 3 日在用電需求高於預期時，屋漏偏逢連夜雨，麻州最大電廠，發電容量 1,700 百萬瓦的燃氣電廠神祕發電站跳機，但是受惠於需求反應的虛擬電廠協助快速反應，當天穩穩度過，沒有發生任何供電中斷。
在此同時，這些參與的大樓，在需求反應的獎勵機制下，也帶來相對的額外營收。在美國，由於尖峰用電的電價遠高於一般時段，光是尖峰不用電，就已經能省下相當可觀的電費，加上電力公司的獎勵補貼，使得參與大樓的年用電電費減少了高達三成。
需求反應收成效
需求反應證明有效，讓電力公司打算提供更高的誘因，在紐約市，2018 年夏季衝出 2013 年以來最高用電，這些參與需求反應的大樓接到 15 次需求反應的要求，協助緩解電網供輸危機，紐約電力公司聯合愛迪生（Con Edison）因此決定，為了要吸引更多大樓加入，推出安裝需求反應系統補貼高達 7 成的方案。
大樓其實還有進一步的與電網合作可能，除了減少用電以外，大樓往往內建本身的備援發電機或能源儲存裝置，若這些裝置也可與電網管理連結，成為可調度資源，在尖峰時期，不僅大樓本身不用電，還能額外發電支應電網需求，讓電網能更容易度過極端氣候帶來的意外尖峰，同時也能活化大樓資源，提升備援發電機的使用率，一方面創造營收，一方面較常利用，可以確定妥善狀況，不會等到萬一真的需要備援，才發現早已故障。
需求反應是物聯網技術的運用，可提供大量物聯網軟硬體商的商機，參與的大樓能得到額外收入，同時，電力公司能有更多更具彈性的調度資源，避免經濟損害重大的跳電危機，又不需耗費巨資興建新電廠卻只在尖峰使用，因而省下發電成本，需求端調控的想法能更有效率的使用能源，達成全贏的局面，美國在 2018 年已經逐漸驗證這個概念，未來相關應用的規模與範圍將更快速擴展。
（首圖來源：Logical Buildings）
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