上篇筆記〈這年頭不但貨幣虛擬,連電廠都可以虛擬?〉提到了虛擬電廠應用的其中一項技術為需量反應,但當時並沒有多做討論,因此想在這邊多做一點紀錄。
從頭開始
需量反應可以追溯至美國的1970年代,隨著經濟發展而上升的用電需求以及石油危機造成的發電成本上升夾擊,美國電業開始強調電力供需整合資源規劃(integrated resource planning, IRP),同時從供給層面與需求層面進行調整。
需求管理依目標可以分為負載管理、輔助服務、環境保護以及能源節約四個種類,而傳統需量反應主要聚焦在負載管理以及輔助服務。濃縮美國能源部(Department of Energy, DOE)對需量反應的定義,大致上就是:「當電價過高或電力系統瀕臨崩潰時,改變用戶總體用電行為。依照與時間相關的不同電價或給付誘因,減少用戶的電力使用 。 」
美國聯邦能源管制委員會(Federal Energy Regulatory Commission, FERC)將需量反應分為兩個種類。第一種是依據供需法則,讓用戶被動以價制量的「價格基礎」(price-based);第二種是以電價優惠或政策誘因等讓用戶主動調節用電量的誘因基礎(incentivebased)。以下針對這兩大種類底下的方案進行進一步的介紹。
價格基礎
時間電價(time-of-use, TOU)
將一天劃分為尖峰與離峰時段,根據其不同時段的供電成本決定電價。尖峰時段電價較高,反之離峰時段電價較低。
即時電價(real-time pricing, RTP)
類似時間電價的進階版,以每小時甚至每半小時為單位的時間電價。參考資料以美國南加州愛迪生電力公司(SCE)為例,最便宜的離峰時段與最貴的尖峰時段電價可相差 50 倍以上 。
關鍵尖峰電價(critical-peak pricing, CPP)
又稱緊急尖峰電價,是電業先選定緊急尖峰電價時段,訂定高於其他時段數倍之電價,抑低用戶該時段用電。
尖峰時段回饋電價(peak time rebate, PTR)
與關鍵尖峰電價相似,不同之處在於電業對用戶緊急尖峰時段用電提供額外的電價回饋,鼓勵用戶於尖峰時段減少用電需求。
系統尖峰反應輸電費率(system peak response transmission tariff)
制定費率方案,鼓勵用戶在尖峰時段降低用電需求以減少輸電費率。
誘因基礎
緊急需量反應方案(emergency DR program)
與電力公司事先簽訂契約,議定用戶可出售之需量大小及電價,用戶接獲電力公司或第三方(例如用戶群代表或能源服務公司)卸載通知時,需要在2 到 4 小時的反應時間卸載約定之用電量,並依合約議定之電價獲得回饋金,若無法完全履行將被處以違約金。
容量市場方案(capacity market program)
與緊急需量反應類似,不同之處在於電業通知用戶卸載之時間可能更早,用戶有更充分時間調整用電,但用戶可獲得之回饋金較少。
輔助服務市場方案(ancillary service market program)
輔助服務是維持電力系統可靠運行必需的服務,是電力系統穩定運行之重要保證。
需量競標/買回方案(demand bidding / buyback program)
電力公司或 ISO 會在前 24 小時發布隔日擬收購之最高電價及負載量,開放用戶於網路上競標,提出預計出售之電價及負載量,通常由提出最低電價者得標。而買回方案就是將用戶從電力使用者轉變成電力供給者,在系統需要時降低用電量,而抑低用電量由用戶群代表買回或匯集眾多的抑低用電量至市場競價拍賣。
可停電力服務(interruptible service)
當 ISO 發布當日用電中斷通知時,用戶若按照事前約定數量調整可暫時中斷的用電(例如電風扇、音響等等),可獲得電力公司之獎勵金;反之就需要以較高的費率計算電費。
直接控制方案(direct load control program)
又稱「直接負載管理」,以監控技術為架構,應用能源資通訊技術,針對電力做運轉規劃及管理。
參考資料
經建專論〈論電力需量反應與虛擬電廠發展趨勢〉,許志義、吳仁傑
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