節約能源 聰明用電有門道

隨著科技發展,「電」在生活中扮演的角色愈來愈重要,儘管各國電力需求逐年成長,但電力產生的同時也加速能資源消耗。在環境永續與科技未來看似零和的天平兩端,還能有什麼方式讓能源使用更具效率?需量反應(Demand Response)可有效調節供需,是全球正當紅的電力管理機制。

節能環保趨勢,是全球正當紅的趨勢。

能源政策成為熱門議題,為擴大各界對電力系統的認識,工研院與台灣電力與能源工程協會開設「10堂課搞懂電力系統系列課程」,邀請專家學者介紹並分享最新國際電力趨勢。大同大學電機工程學系教授陳斌魁日前即以「能源效率與需量反應」為題,分析電力管理方向以及台灣所面臨挑戰。

從系統觀點找出節能之道

響應節能環保趨勢,台灣朝廢核、減碳發展,如何能以用電戶可接受電價來維持供電可靠度,避免停電、限電等狀況,是相當關鍵的問題。即使採用「開源」的方式增加備用容量,建置發電機組設備的投資也就會愈多;根據美國能源效率經濟委員會(ACEEE)報告指出,提升能源使用效率的成本遠比運用風力、太陽能、燃煤、核能、生質能等方式發電的成本要來得低,因此世界各國都將「節約能源」視為重要的電力管理與改善方向。

以每年耗用台灣至少5成電力的「馬達動力系統」為例,陳斌魁解釋,包括電力品質、搭配馬達作功的設備規格與設計、動力的傳動元件與應用設備等,都會影響馬達供電系統的用電效率。換用高效率馬達不僅節能,還可享有更長使用壽命優點;評估更換高效率馬達時,也不能只考慮初裝成本,還要將壽命週期中的用電及保養維修等成本納入考量,才更能全盤掌握用電方式是否合理。

同樣在照明用電上,目前也有許多節能方法:比如運用更合理的照度與設計,或採用高效率的省電燈具、根據環境和用途選擇適當燈具等。陳斌魁也提到在整個輸配電系統中,應該從各項設備元件及驅動控制等方面,找出能夠提升能源效率的方式,例如利用更高效率的變壓器,就可減少電力在傳輸過程中造成的耗損,或是在符合法規且不影響設備運轉下,降低配電饋線的運轉電壓來減少電力需求與發電成本,來獲致節能效益。

需量反應為用電管理新策略

為提升電力使用及管理效率,「需量反應」則是另一項受到世界矚目的解方。這項起源於美國,目前在韓國、日本等地也有推行的電力管理方式,是指當電力批發價格過高、或是電力系統可靠度受到威脅時,可以透過調整電價或獎勵措施來使用戶改變用電習慣(如減少用電)的策略。

假設電力公司在預計可能缺電的情況下,可提供誘因,針對供電可靠度要求不高、或是產值較低的用電戶,願意在缺電期間讓出用電權力,並轉供電給連續性要求高或產值較高的用戶,以達到降低發電投資成本、提升經營績效與供電可靠度等效果。

陳斌魁舉例,台電在2016年為了要能供應全年之中87.6小時(約占1%時間)的尖峰用電,必須多備1,381兆瓦(MW)的尖載發電機組,投資效益相當低。若能和用電戶先行協商,運用需量反應,在用電尖峰時段調配電力負載,就能降低投資尖載發電機組的財務負擔。

在美國,電力公司提供不同需量反應方案供用電戶選擇,發展出不同的合約及商業模式,比如和用電戶之間,可視通知後需量反應執行時間快慢而給與不同的補償價格;亦可將需量反應當成是動態、可調控的發電資源,並由第三方團體集合眾多用電戶,即所謂用戶群代表,如同虛擬電廠般來協助平衡電力供需,在電力市場上競爭。

目前台電針對高壓以上經常電力用戶,提供經濟型、可靠型及聯合型3種需量競價方案供用電户選擇參與競標。陳斌魁指出,台電在需量反應上仍以降低發電投資/運轉成本的「經濟型」為主;但在廢核、減煤、再生能源極大化的發電條件下,對供電可靠度較有助益的可靠型則仍待發展擴大。未來在法規制度、用戶參與意願與方案評估,及運用物聯網(IoT)技術調動配電量,以更精確控制、測量需量反應效果,同時帶動新興產業發展,都是台灣在電力管理上可進一步著墨的方向。

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