台電月刊 - 打開電力新視野

穩定電網廣徵神隊友 日前輔助服務市場上路

707期

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採訪、文字—許家綸、陳歆怡、紅藍創意團隊 攝影—電力調度處、公眾服務處、王鴻俊 協助—資訊工業策進會、台灣綜合研究院、大同公司、安瑟樂威、台電電力調度處 審查—台電月刊編輯小組

為使電網安全穩定,台電參考國際上成熟的交易制度,規劃電力交易平台,寫下臺灣電力發展歷史新頁。展望未來,電力交易平台除了輔助電力調度所需,也將促進電力供應鏈的發展,為能源服務產業帶來全新契機。

今(2021)年7月1日,台電成立電力交易中心,由楊偉甫董事長及鍾炳利總經理代表揭牌啟用,首先設置的「日前輔助服務市場」開放註冊申請,並已於10月展開實際交易,許多潛在的電力資源業者都摩拳擦掌、躍躍欲試。

日前輔助服務市場,指的是「調度日的前一天」針對「調度日當天」的輔助服務需求量進行買賣,民間業者提供調度的容量只要大於1,000瓩(1MW)就能參與,再由台電每月依照調度的電力容量及服務品質結算金額。若單一用戶無法達到契約容量1MW的參與門檻,也可以透過代理整合用電戶的「用戶群代表」(Aggregator,也稱聚合商),集合規模較小的用戶共同參與。

不論是電力大廠或新興的用戶群代表,其專業身份及提供的輔助服務,看似跟一般消費者有段距離,但事實上,當一大片雲層飄過太陽能案場,造成電網頻率瞬間變動,輔助服務的「調頻備轉」就要趕緊啟動;或者當家家戶戶按下電鍋準備晚餐的時刻,因此時太陽光電驟減且用電再度攀升,形成所謂「夜尖峰」,就要靠台電機組調度並搭配輔助服務共同解圍,這些都與民眾用電需求息息相關。

台電楊偉甫董事長今年4月出席天下雜誌主辦的「2021 Future SDGs論壇」即指出,臺灣是獨立電網,難以向外國買電,為了維持電力系統安全穩定運行,台電從發展綠電、布建智慧電網、推動數位轉型,乃至設立電力交易平台,都已超前部署,「邁向低碳社會,需要民眾、政府與台電一起實踐。」

整合外部電力資源 循序開放交易市場

「維持供電系統安全及穩定,始終是台電及調度中心的天職。」電力調度處吳進忠處長表示,近年台電的電力調度已採取「綠電先行、氣主煤從」的策略運作,然而隨著再生能源大量併網,加上氣候異常導致夜尖峰挑戰日增,台電過去施行的輔助服務量能已然不足,於是依據《電業法》第11條規範,並經能源主管機關同意,提前於2021年啟動電力交易平台,並首先開設「日前輔助服務市場」。

由於能源服務具備一定程度的專業性及技術性,電力交易平台引進「合格交易者」制度,有意參與者須取得「專業人員資格證明」並經相關資格認定,才能成為「合格交易者」,類似證券金融市場的「證券商或自營商」。

依據反應時間的不同,日前輔助服務市場分為「調頻備轉」、「即時備轉」、「補充備轉」三項交易項目,其中調頻備轉1秒就得反應,功能是修正系統頻率偏差,即時備轉用於因應機組跳機,補充備轉用於電力負載突增時之調節服務。

民間可投入的電力資源則分為三種態樣:一是可以快速、直接調整電力系統頻率的「儲能設備」,能夠因應再生能源的間歇性與劇烈變化,達到「削峰填谷」的功能;二是「發電機組」,包括自用發電設備像是民間企業的緊急發電設備、製造廠的汽電共生系統,以及民間電廠的發電機組;三是「需量反應」,透過用電大戶調整產線製程,讓電力使用改到非尖峰時段,或是由聚合商集結小用戶群共同參與達成。

台電預估日前市場到了明(2022)年初,儲能設備參與容量可達30.7MW,自用發電設備參與容量可達24.8MW,需量反應參與容量可達29.1MW,並將逐漸成長。

「不同電力資源態樣可以提供的服務不同,彼此相輔相成,只要符合輔助服務的特性要求,台電都歡迎。」吳進忠舉例,台電去(2020)年首次採購取得大型儲能資源,與翰可國際、台普威、台泥綠能、大同公司、以及聚恆等業者合作,今年513及517停電事故期間,台電就向儲能自動頻率控制(AFC)調頻服務的合作業者調度12MW的電力,1秒內即快速提供,協助系統穩定頻率。而當供電頻率降太多,且持續較長時間才能穩定供電,則需要啟動「即時備轉」及「補充備轉」輔助服務,以有效填補電力。

市場競價機制 經濟、效率、環保兼得

要理解日前輔助服務市場的運作流程,「邊際價格」是關鍵。每天早上10點台電確認隔日最終需求量,合格交易者便可在11點前透過平台報價,台電會從最便宜的價格開始採購,直到所需容量已滿足,便以最後一個得標者的報價做為結清價格,也就是經濟學所謂的「邊際價格」。

例如,台電從100元/MW-h、200元/MW-h報價開始採購調頻備轉,採購最後一個單位的報價是500元/MW-h,那麼其他低於此報價的廠商也都以500元/MW-h為得標價。因此當競價者多時,為了得標,廠商就會盡量報低價;若正值市場輔助服務需求量提高,廠商就會用上限價格報價(例如調頻備轉上限就是600元/MW-h),「但不管哪種情況,最後競價出來的邊際價格都會是最經濟價格。」吳進忠說。

得標者在隔日得標時間就需要待命,如果實際上沒有執行,那麼得標者會從電力交易中心得到「容量費」(用邊際價格及提供容量所計算的待命收入);若實際有供應電能,電力交易中心則會另外支付一筆「電能費」(依據得標廠商投標價格或邊際價格來計算)。至於提供容量的「調頻備轉」輔助服務,可比喻為提供倉儲來儲藏貨物(電力),但貨物(電力)是來自台電的,所以「容量費」較高,但不會得到「電能費」。

吳進忠分析,電力尖峰負載每日最多占4~5小時,且以夏季為主,換算起來,一年需要額外電力調度的時間大約在100~200小時之間,換言之,應付尖峰的機組在這100~200小時外大多都處於待命狀態。透過電力交易平台機制,可省下蓋新機組的成本,且活化民間自用發電設備,需量反應機制還能實踐節能減碳。「從經濟效益與環保效益來看,電力交易平台的效益都優於新建尖載機組。」

吳進忠再以台電於2019年推出的「非傳統機組參與即時備轉輔助服務暫行機制」為例,參與者以需量反應方式提供容量,從2020年4月20日至今年8月底,累積得標177,654MW的容量,1kW的每小時待命費用(容量費)是0.35元,加上實際執行調度的電能費用,平均下來1度電的成本仍優於尖載機組的發電成本。

事實上,台電支付前述輔助服務費用總計6,600萬元,其中9成是容量費、電能費僅占1成,「代表輔助服務很多時候都是在待命,雖然待命費支付不少,但就像買保險是為了管理風險,也比新建尖載機組更經濟。」吳進忠點出。

佈局領先亞太 催動能源產業鏈

為了循序累積電力市場的經驗,台電於2020年先開出15MW儲能自動頻率控制(AFC)調頻服務標案,容量範圍限縮在1~5MW,以讓更多國內廠商有機會參與。台電預期2025年儲能設備參與容量要達到1,000MW。擴張規模看似飛躍成長,但台電的估計是有所依據的,「目前民間已知有600MW的併網型儲能設備在規劃!」吳進忠透露。

例如,近年跨足能源事業的台泥,旗下台泥綠能繼今年3月在彰濱工業區啟用AFC智慧儲能系統,今年9月進一步宣布,將投資55億元在花蓮和平與宜蘭蘇澳建設大型儲能案場,就是看中台電對儲能設備輔助服務的規劃。而由於大型儲能設備占地較廣,業者多半會選擇蓋在中南部或東部的工業區,無形中亦促進當地就業機會。

臺灣電力交易平台的發展在亞太地區居於領先地位(韓國、日本都尚未設置輔助服務交易市場),也因為制度設計透明開放,且對儲能系統的規劃進程明確,國際指標大廠紛紛來臺投資。

例如,擅長操作需量反應的義大利電力集團子公司義電智慧能源(Enel X),5年前在台電稽核下成為第一家完成138MW需量反應調度的聚合商,亦參加台電非傳統機組輔助服務案,如今也準備加入日前輔助服務市場。又如,全球前四大儲能業者普威(Powin Energy)已跟臺灣企業簽約代理授權,量身定做符合台電調頻輔助服務所需的系統,未來將做到包括電池模組封裝、儲能系統設計、建置到運維的整套儲能系統服務。

電力交易平台除了讓儲能商機大爆發,也帶動能源產業的創新。例如,鴻海集團旗下子公司於2020年創立的MIH電動車開放平台,就與台電洽談,未來有機會利用廣設的充電站參與調頻備轉或即時備轉服務。民間加入輔助服務的方式可以很多元,例如,國外連鎖超市透過調整冷凍櫃的除霜時間,積極參與需量反應;又如,新創能源服務透過循環經濟模式,將堪用的電動機車充電電池回收改裝成家用型電力系統,讓一般家庭也能成為需量反應的螞蟻雄兵。

接軌國際 為電業自由化做足準備

隨著台電循序建構完整的電力市場,包括備用容量市場、日前市場、小時前調整程序等,未來能源產業將更為蓬勃,不僅資通訊技術將被大量運用,金融業、保險業、營建土木業也有機會參與電力市場,進而激發產業創新、創造更多利潤。

「國產儲能設備,有朝一日,一定都要走到國際去競爭或合作!」吳進忠認為,臺灣中小企業的長項在於,能改善設備與整合系統,台電能做的事就是幫廠商驗證技術及累積輔助服務實績,縮短學習曲線,「當更多廠商往外走,在世界不同電力市場獲得許多交流與經驗後,也會反饋回來,讓臺灣能源產業更進步。」

台電數位長張忠良指出,隨著臺灣電力市場趨向開放與競爭,台電以往獨掌發、輸、配、售電,如今則要扮演能源科技業的驅動者、引領者,電力交易平台是很好的試金石。另一方面,電力系統將從「集中式電廠」逐步邁向「分散式能源」,大量再生能源併網對電力調度構成新挑戰,電力交易平台不僅是落實能源轉型、綠電先行的關鍵,最終也會帶動更多公民投入能源領域,共同守護電網。

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