以瑞士新創TIKO為例

Tony Yen
Tony Yen
Jun 19 · 6 min read

(Read in English)

前幾天我到了瑞士的Olten,拜訪了由瑞士虛擬電廠新創TIKO

迎接我的是之前在慕尼黑智慧能源展攤位上見過的Benjamin,以及他們商業發展經理Moritz。這是我第一次真正進到虛擬電廠內部了解實際日常運作,有許多不錯的收穫,因此特別撰寫本文。

住宅電供熱:生活中俯拾即是的彈性資源潛力

TIKO的主要業務有兩個。在瑞士,它整合終端消費者的住宅電供熱需求以提供初級控制服務(即aggregator聚合商的角色);在國外,它則提供其他聚合商(例如德國的Sonnen)控制彈性資源的軟硬體設備。

過去我曾經撰文說明,備轉容量有很多種。TIKO專精初級控制服務的原因在於,這是備轉容量市場中控制規範最嚴格的一種服務。因此,如果軟硬體設備的品質做到能提供初級控制水準,則聚合商當然也可以拿同樣的設備參與更多的市場。這代表TIKO的軟硬體設施可以有較大的應用潛能。

「其實我一開始很意外,僅僅是控制各個住戶的熱水器,就可以提供備轉容量服務。」Benjamin在介紹他們公司的需量反應服務時說道。「我們現在只有控制瑞士境內1%左右的住宅供熱需求,想像一下如果所有的供熱需求都能做智慧規劃的話,電力系統會多增加多少彈性調度的資源!」

不過Benjamin表示,由於電供熱需求有很大的季節性差異,TIKO在夏季能提供的初級控制服務相對較少,所以他們未來也想整合太陽能跟儲能資源進自己的聚合池中。

居家單元控制、輔助服務競標,各種Know-How

所以TIKO究竟如何把各住戶的電供熱設備整合起來提供輔助服務呢?

假設TIKO透過氣象預測,推估轄下各個家戶接下來隔天的供熱需求總量。也就是說, TIKO會掌握接下來一天內,每個家戶鍋爐需要啟動的總時數t,以及在沒有控制的情況下,各個鍋爐啟動的時間。接著TIKO就會利用自己內部的演算法還有各個居家系統的控制器,調整部分鍋爐的啟動時間。

Benjamin提供我一個方便理解的控制模型如下:每個鍋爐都可以用四個狀態來描述,在初始時間時,所有家戶都處在狀態一,鍋爐並沒有加熱、當日的供熱需求亦沒有被滿足。

在狀態一時,條件允許下可以切換成狀態二或狀態三;狀態二為「負備轉容量模式」,即本來在該時刻鍋爐會加熱,系統卻要求它不加熱以便隨時增加負載、狀態三為「正備轉容量模式」,即本來在該時刻鍋爐不會加熱,系統卻要求它加熱以便隨時降低負載。使用完彈性能力的鍋爐進入狀態四;而一日最後,鍋爐又會回到原點(狀態一)。

利用各個家戶前述可以提供的彈性能力,TIKO最後可以求出自己接下來一定時間內可以可靠提供的備轉容量。

至於如何競標,也是一門大學問。因為歐洲的備轉容量市場都是給付競標價(Pay as Bid)而非單一批售價(uniform market clearing),所有提供備轉容量的廠商都必須盡量競標出較高的價錢,但又不能高到讓自己無法得標。「實務上我們會根據歷史經驗推估不同競價得標的機率,來決定怎麼競標。」Moritz表示。

由於備轉容量市場的競標區分容量價格和能源價格,較低容量價格搭配極高的能源價格競標,是廠商賺取極端高額利潤的策略之一。「最常見的方式就是把自己的彈性調度資源拆開,多數資源標出比較穩妥的價格、少數再給出極高的標價,以期待在極端事件發生時賺取高額利潤。」

不論市場怎麼變,彈性能力必定是大勢所趨

Moritz認為,輔助服務是一個變化極快、日新月異的市場,沒有人知道未來幾年會長甚麼樣子,更不用提各國法規走向可能有極大差異。「目前是有看到一些競標即時化、產品複雜化的變革方向,但可能的發展方式太多,很難真正說準歐洲輔助服務市場接下來幾年會變成甚麼樣子。」

這代表TIKO等小型虛擬電廠的經營常常面臨各種制度變革帶來的不確定性風險。「舉例來說,過去歐洲初級控制市場是對稱的,正負備轉容量包裝在同一個產品中,最近這個市場剛把正備轉容量跟負備轉容量分開競標。雖然這代表我們可以競標的備轉容量增加了,但因為大家都可以這麼做,結果就是市場價格大跌,可以取得的利潤溢價也因而下降不少。」

小型新創企業無法主動影響電力市場的法規規範,所以他們只能避免過度仰賴制度缺陷來賺取利潤、同時多角經營各國客戶,以降低變革發生帶來的風險。「最大的問題在於現在能源市場上對於彈性調度的價值仍未重視,大家只知道它會越來越重要。所以我們現在的經營策略是,不執著於如何在現行市場制度下賺取最大利潤,而去尋找那些肯認彈性調度的未來價值的廠商作為固定客戶。」

一些大型電力企業在制定經營策略時,往往都要考慮十年以上的規劃,所以他們就會有理由投資新型彈性調度資源;這個概念其實就跟目前很多大型企業加入100%綠能行列是一樣的。

「彈性能力必定是大勢所趨。我們就是押注在這個信念上。」Moritz說。

創造額外價值 提供終端消費者互利雙贏的機會

Benjamin則補充,從終端電力消費者的角度,目前彈性調度的價值也是被低估的。「所以我們要提供一些額外的服務,比如視覺化界面、省能模式切換、異常警戒、自發自用優化等等產品,讓一般家戶發現,把自己的熱水器提供給我們做彈性調度,對自己也是有好處的。」

Benjamin進一步說明虛擬電廠聚合商和終端消費者如何創造雙贏。「假設你現在要出去旅行,不在家一週,所以選擇省能模式,那安裝在你熱水器的控制設備就會確保你可以用最小的耗電量滿足家戶的最低溫度;另一方面,對我們來說這個家戶因為裡面沒有人,彈性能力就比較高,提高我們能提供的初級控制服務。」

亞太市場:彈性資源不同的新興契機

TIKO在亞太地區目前還沒有實際的虛擬電廠業務,但這幾年已經開始參加中國等地的商展,也曾經在澳洲實驗其他種類的需量反應。

亞太地區和歐洲最大的差異在於,電供熱的彈性調度資源較小,反而是電供冷的資源潛能較多。

談起電供冷和電供熱的差異,「居家空調系統比較麻煩的地方是,冷氣不能像鍋爐一樣開開關關。」Moritz認為。「而且住宅內溫度變化受冷氣影響太快,也限制彈性調度的能力。不過如果未來極短時間的瞬間調度在電力系統中日益重要,這個資源還是有可以利用的機會。」Benjamin則補充,裝有冰水主機、中央空調甚至儲冰設備的大型建築,相對來說也有比較多潛力;這也是他們在澳洲正在實驗的項目。

談起台灣,我向他們說明目前能源轉型剛起步、各相關單位仍沒有對應觀念(注),以及單位電價級距過少造成終端消費者節能或自發自用誘因不足的現況。「所以我暫時還是想在歐洲待一陣子,技術、觀念學起來之後,不然很多東西真的無法透徹了解。」我對他們說。
(注:目前台灣需量反應的應用僅止於削減尖峰用電,但這種服務的重要性會隨著傳統電廠能提供的備轉容量增加而降低,因此近一兩年發生需量反應成效不佳的情況。在未來,由於我國能源政策在彈性調度的面向上仍過度強調發電端的機組新擴建,這可能讓我們的需量反應資源潛力無法充分發展。)

本文原載於媽媽監督核電廠聯盟

能源轉型文摘

這系列文章收錄各種能源轉型最新的學術研究、新聞或文章。

Tony Yen

Written by

Tony Yen

A Taiwanese student who studies in the master program of Renewable Energy Engineering and Management in University of Freiburg.

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