台電月刊 - 打開電力新視野

跨領域研究為轉型獻策

台電智囊團成強力後盾

724期

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文|王舜薇 圖|綜合研究所

近年來由於外部環境變化的衝擊,台電針對能源轉型、電業轉型與數位轉型等三大轉型目標,持續進行規劃、落實與滾動檢討。在持續面對「變」所帶來的挑戰下,為因應未來的不確定性,需要強大的研究團隊作為轉型的後盾與指引。

台電綜合研究所「電力經濟與社會研究室」(以下簡稱電經室)即扮演管理階層與業務單位智囊團的重要角色,電經室主任洪育民指出,「跨領域分析研究」是電經室的特色,舉凡前瞻電力技術的整體規劃、特定技術的應用試驗與成本效益分析,到台電公司的轉型規劃,都涵蓋在電經室旗下電力經濟組、知識管理組、經營管理組及技術經濟組共四個組別的研究範圍,牽涉層面相當廣泛。

「Taiwan-REGEN」模型 規劃電力淨零中長期策略

在能源轉型路徑中,至2030年的目標,是將現有的成熟減碳技術最大化應用;2030年之後,由於納入更多新興技術應用,不確定性較大,需要整體規劃中長期策略。電經室的「電力經濟組」長期參與美國電力研究院(Electric Power Research Institute, EPRI)研究計畫,蒐集分析國際最新淨零趨勢,以及碳捕捉、氫能、電動車、儲能等新興能源技術發展趨勢,提供內部相關單位參考。電力經濟組所研發的「Taiwan-REGEN」模型,整合臺灣的電源開發、負載預測、供電成本等資訊,模擬出各減碳情境未來可能狀況並分析成本效益。

洪主任解釋,要務實推估未來十五年電力系統可能的發展情境,需先與各單位討論一致的參數基礎。台電公司的內部參數包括尖峰與淨負載預測、機組建置規劃等資訊,由電源開發處、企劃處、環境保護處等相關單位提供,並由各單位共同研商確認參數正確性與合理性;外部參數則納入國家發展委員會的最新規劃,包括2030年國家自定貢獻(Nationally Determined Contributions, NDC)減排24%、2050年淨零排放等目標,模型也依最新政策發展趨勢持續更新調整。根據上述參數,Taiwan-REGEN模型得以評估臺灣的電力淨零路徑,提供台電公司相關單位參考。

電經室這部分的研究成果,已經整理為學術論文並在能源經濟學會發表,受到學界肯定。不過目前的研究範圍主要針對電力部門,有鑒於能源轉型的有效進行,需要各部門通力合作方能克盡其功,故未來模型規劃擬擴充至工業、商業、住宅等部門的淨零情境模擬,逐步形成2050年總體淨零目標之最適路徑。

前瞻技術研發 預測模型精緻化

除了前述由上而下(Top-down)的整體規劃,電經室「技術經濟組」則由下而上(Bottom-up),針對特定技術進行研發與成本效益分析。此外,因應能源轉型大量再生能源併網,需要設計一套模型以強化負載預測。由於太陽能僅能於白天出力、夜間無法供電,形成傳統供電型態沒有的「鴨子曲線」。過往以「年」為單位的預測資料,逐漸不敷所需,必須考量以「小時別」資料為基礎,更細緻地預測用電的日、夜尖峰及負載型態變化。「技術經濟組」與企劃處合作開發的「高低頻整合長期負載預測模型」,針對能源轉型後的年負載、逐時負載與淨負載做更精確的預測分析,有助於未來精進各項負載管理措施,並作為電源開發依據。

電經室「知識管理組」研究領域廣泛,包括前瞻技術之試驗與應用、新創商業模式、離島低碳社區試點到台電知識管理系統優化等。例如近期知識管理組與聯齊科技、中興大學前瞻理工中心共同合作推動「畜電共生」,打造國內首座畜牧虛擬電廠,採用新興再生能源技術結合業界通訊科技,建立畜牧業淨零碳排示範案場。

這項結合產、官、學的合作計畫,花費了2年時間,在中興大學溪心壩牧場建置太陽能、儲能系統與氫能發電系統、能源物聯網、農牧廢水回收發電與淨水系統,達成生產綠能及廢棄物再生循環利用,並發揮經濟價值,凸顯社區型規模的低碳循環系統,也能為淨零碳排帶來極高的效益。

洪主任表示,金門的特殊性在於具有良好的風光條件,又是獨立電網,理所當然成為台電推動低碳社區的重要試點。金門過去以燃油發電機為主、電力碳排係數高,近年不僅透過綠能合作社和公民電廠,提升綠能發電占比,也結合金門大學校區建置的3kW/5.5kWh的儲能設備、3kW的太陽光電及機車充電樁等分散式能源,加上運用能源管理系統移轉尖峰用電、減緩鴨子曲線,為能源轉型提供良好示範案例。另外,由於分散式能源建置及應用在「2050淨零排放」目標中相當重要,電經室也針對離島金門建置「長期能源供需規劃模型與整合資源規劃模型」(Integrated Resource Planning;IRP模型),評估未來金門因應再生能源占比增加,維持電力系統穩定所需要的儲能搭配數量。

引進資通訊科技 優化使用者經驗

「知識管理組」也透過引進新型資通訊技術,持續優化台電內部的應用系統,創造更好的使用者體驗。透過建置與更新分散式知識管理系統,讓台電同仁使用知識文件時能夠更加便利,甚至可以使用SmartWork AI 助理以「對話方式」詢問問題及查找文件,另藉由舉辦公司內部的知識管理標竿學習競賽,鼓勵台電同仁應用知識系統解決問題並強化經驗傳承。

電經室的「經營管理組」主要從事資料探勘與加值應用之研究。去(111)年與業務處合作,首創台電智慧電表大數據搭配AI技術,讓用電戶可使用APP輕鬆掌握電器用電,結合住宅用電診斷等加值應用服務,不僅可推算電器用電度數、分析用電型態,更與家電業者進行異業合作,提供耗能家電汰舊換新優惠,有助於提升用電效率,以達成更好的節電效果。

特別值得一提的是,經營管理組組長吳宇軒去年奉派至亞太能源研究中心(Asia Pacific Energy Research Center, APERC)擔任訪問研究員,提供公司最新相關研討會資訊,並撰寫「能源供需展望報告」臺灣專章,提供APERC成員國做為參考,讓國際間更加了解臺灣電力供需情況。另於今(112)年2月於沙烏地阿拉伯舉辦之IAEE(International Association for Energy Economics IAEE)國際研討會發表「APEC能源供需展望下關鍵礦物需求估計:事後分析」。

從研究分析到試點應用,電經室所主掌的工作範圍與研究目標,可以說涵蓋了「轉型」的各種面向,新時代講求「跨領域」的精神,也體現在電經室的工作成果中,從研究、試驗到創新,為國家與台電公司的能源轉型、電業轉型與數位轉型打下重要的基礎。

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