台電月刊 - 打開電力新視野

電動車成行動大電源 北市V2G首登場

711期

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電動車逐漸普及化,在可見的未來,要加速電動車發展進程,充電設備持續增加已成刻不容緩的重要課題。不過隨著充電及電池技術持續進步,如今電動車儼然成為大型的行動電源,透過V2G技術,可以在尖峰時段將電力回充至輸電網,成為穩定供電的來源之一。台電去(110)年在台北市區營業處設置本島首座電動車智慧充電示範場,並且將在今(111)年推出電動車專用時間電價,為臺灣電動車產業盡一份力。

可曾想過,有一天滿街跑的電動車,竟然也可以在尖峰時段用電吃緊時,成為備用電力的生力軍嗎?隨著電動車電池續航力持續成長,國內已有超過1.8萬輛電動車,它們如同「移動的大型行動電源」,未來不只透過充電樁充電,更可以在電網有需要時,將車上的電能回輸,這一切就是透過V2G技術來達成。

去(110)年8月4日,台電位於臺大、臺科大旁的台北市區營業處於洽公停車場設置的本島首座電動車智慧充電示範場,開放讓民眾免費使用。現場設有2具50kW(千瓦)的直流雙槍充電樁,具有雙向充放電功能,透過V2G技術,搭配有放電功能的電動車,就能在用電尖峰時段,將車上的電力回送給電網。在活動現場更找來特斯拉Model 3、Nissan LEAF與Audi e-tron等3台電動車,實際展示V2G雙向充放電功能。

本島首座智慧充電示範場 展示V2G高效能

台電近年來致力推動電力智慧化、電力物聯網等數位轉型創新應用,前(109)年底在金門設置電動車智慧充電示範場,整合發電、儲能與用電端打造「智慧低碳示範島」。去(110)年聯手遠傳電信,在台北市區營業處設置本島首座示範場域,除了可連結智慧電網發展,也盼為臺灣電動車產業盡一份力。

現有電動車充電,是從電網單向朝電動車供電的G2V(Grid-to-Vehicle)模式,而台電充電示範場除了一次最多可供4台電動車充電使用外,更具雙向充放電特性,搭配放電功能的電動車,即可在電網有電力需求時,將車輛電能回輸至電網,功率可達15kW,化身即時備援電力。

這套充電樁設備搭配EMS,可藉由EMS遠端監控充電,一來確保充電安全,並可智慧充電調控,透過排程分散充電時間,避開用電尖峰,提升能源使用效率,維持電網穩定;二來也可整合EMS與台電預計推出的電動車時間電價,設定充電容量及時間,不但可以充飽電,還能獲取離峰充電的優惠價差。

台電配電處配電綠能組組長蔡緒良指出,這座電動車智慧充電示範場的2具50kW直流雙槍充電樁,使用美規CCS1及日規CHAdeMO兩種充電介面,可供各廠牌電動車使用,而特斯拉需搭配轉接器使用。一台基本款特斯拉Model 3約90分鐘內可充達80%以上,Nissan LEAF約1小時內可充滿電。

而示範場以公共充電站、商業大樓及集合住宅等情境,導入EMS技術進行智慧充電調控,另採集合住宅「專設一戶」供電,以整體規劃電源管線形式,展示可兼容新設及既設建物的充電樁設置方式,達到管線整潔及電力管理等優點,期望透過啟用典禮的成果展示及推廣活動,提供外界設置充電樁的參考,並提升建物設置電動車充電樁接受度,進而對政府推廣電動車有所助益。

車用電池技術精進 電動車成小型儲能設備

另一方面,隨著車用鋰離子電池技術日新月異,目前國際間主流的規格以磷酸鐵鋰電池(LFP)、鎳鈷錳酸鋰電池(NMC)以及鎳鈷鋁酸鋰電池(NCA)為主流;全球前三大電池廠寧德時代、LG化學及Panasonic,在電動車熱潮中扮演關鍵角色,三者在去年電動車電池市占率約達71%。就現況而言,能量密度(一公斤的材料能儲存的能量大小)上,LG化學的鎳鈷錳酸鋰電池及Panasonic的鎳鈷鋁酸鋰電池不相上下,而寧德時代的磷酸鐵稍遜一籌,但磷酸鐵鋰電池更為安全且低價的特性,也讓它在市場上占有一席之地,例如中國版的特斯拉Model 3就是選用磷酸鐵鋰電池。

蔡組長說,電動車的車載電池可視為小型儲能設備,國際間已針對V2G技術進行相關研究,核心概念就是利用電動車電池可用電量,在用電尖峰時段,將電能回送至電網,即成為可調控的備用電力。

台電綜研所化環室主任吳成有指出,要推廣V2G技術,首先必須考量到能源損耗量,也就是車用電池充電與放電之間的能源損失。「由於V2G是將電動車的電力逆充回電網,充電的費用與賣電的價差如果不夠彌補能源損耗量,就沒有車主願意參與V2G。」

吳主任舉例,如果能源損耗量是15%,一輛車充飽100度電,每度電用2元計算,車主充電的成本就要200元,但中間能源損耗後僅剩85度電可賣回電網,如果賣電每度沒有超過2.35元,那車主根本就虧本了,參與V2G的意願就大幅降低,要有電價誘因才有車主願意參與!

專用時間電價 有助提升車主誘因

針對上述的狀況,台電預計在今(111)年待經濟部核定後推出電動車專用時間電價,首要目的在於協助推動充電樁布建。由於電動車發展與充電樁布建相關,在電動車尚未普及之前,充電樁利用率低,導致電費負擔的基本電費比例偏高,必須有配套措施加以協助。其二是強化充電管理,因電動車用電需求大,且具充電快慢、時間選擇的彈性,透過高尖離峰價差引導車主避開尖峰用電時段。

台電配電處副處長饒祐禎指出,電動車專用時間電價的特色,是採取低基本電費,以推廣電動車發展,而基本電費減收的部分,轉由流動電費的尖峰電價回收,未來視電動車普及程度及充電設施利用率,滾動調整基本電費電價。其次是拉大尖離峰價差,並將離峰時間延長,鼓勵充電的離峰時間一日達18小時,為一般時間電價的2倍,可讓各種充電樣態的電動車,更有彈性進行充電規劃。

蔡組長補充說明,推出電動車專用時間電價後,因電動車專用時間電價尖峰單價極高,可促使用戶儘可能避開夜尖峰充電,改於離峰時間充電。此外,現行電動車用戶如果全部改選電動車電價及避開夜尖峰用電後,除了深夜用電的電動巴士之外,其餘用戶電費皆可下降,達到設計電動車專用時間電價的預期效益。

至於未來V2G可能的商業模式,以現階段來說,車隊營運商(例如電動公車、租賃電動車)較可能成為V2G技術製造商的主要客戶。蔡組長解釋,因這些車隊營運商具有較長停留時間,例如電動公車在夜間非營運時間,就有長時間停放公車總站等待隔日營運的空檔;其次是可預測使用方式,因車隊排班及行駛路線固定,使用方式比較容易被預測;第三則是車隊大部分在相同位置充電,可相對提升充電樁使用率;最後是配合車隊營運,單一位置充電樁數量多,且充電時間固定,也比較容易聚集提供電網服務。

不過,目前V2G發展尚有一些法規面的問題需要解套,依據《電業法》規定,「銷售電能」係指售電業購買電能再透過電力網傳輸銷售予用戶,或再生能源發電業自行生產再生能源電能,透過電力網或自設之線路傳輸銷售予用戶之行為。未來電動車是否可將電能回輸售電給電網,相關法規及制度尚待討論。

除此之外,為達到電動車V2G功能,須由具備放電特性電動車(如Nissan LEAF)與雙向充電樁相互搭配,但是國內市占率最高的特斯拉電動車,目前暫無放電功能,因此現階段國際上電動車V2G,還處於技術驗證階段。台電公司將視國內電動車與充電樁成長趨勢,以及國際車廠支援發展等情形,滾動檢討相關推動策略。

無論在國內外,電動車持續普及化並取代燃油車,已經成為趨勢,隨著電動車越來越多,充電樁設置數量必然也會跟著增加,對未來國內用電需求帶來新的挑戰。依照行政院於106年底推出的「空氣污染防制行動方案」,規劃於2030年公務車輛及市區公車全面電動化,2040年禁售燃油汽車,因應增加電動車充電需求,經濟部已研擬「電動汽車充電基礎建設推動初步規劃草案」,預計於2025年前,規劃設置慢充7,200座、快充約600座,後續將由交通部主政辦理。

蔡組長指出,依我國小客車、機車登記數成長趨勢,及交通部推動電動公車目標,依據台電公司長期負載預測資料統計,預估未來主要電動載具新增用電需求(以2030年台電粗估總用電量2,625億度計算),2030年汽機車電動車數量將新增23.9億度用電量,用電量占比0.91%;若依據交通部汽機車統計查詢,現有汽機車數量全面電動化後,將新增205.3億度用電量,用電量占比達7.82%。

台電公司除了提供充裕穩定電力以外,也積極研擬因應策略,為未來電動車全面普及預作準備。饒副處長強調,經過這段期間宣導集合住宅充電設施採「專設一戶」供電、電源線路整體規劃,以及導入EMS進行充電管理等建議方案,已有逐漸讓用戶了解相關作法必要性及建立正確觀念,將持續努力以確保建物供電穩定及用戶用電安全。

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