繼FIT之後,日本開始虛擬電廠(VPP)計畫

 

刊登日期:2017/3/27
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日本經濟產業省在2016年7月規劃七個VPP(Virtual Power Plant)(虛擬發電廠)實證計畫,總經費約30億日幣,希望在2020年時全日本可建構5萬kW的VPP,期待在再生能源固定價格買電制度(FIT)的賣電期間結束後,藉由VPP仍可以穩定的賣電。除了筑波市的實證計畫外,橫濱市以強化城市防災為目標,透過與東京電力、東芝的官民合作,趁勢導入VPP。

長期以來,日本的電力市場為大型電力公司獨佔的局面,而大電力公司以核能發電等大規模集中發電為主力,在東日本大地震後,曝露出電力網的脆弱。日本政府在震災後推動FIT,將電源組成由集中電源轉型為利用再生能源的分散電源。因再生能源發電成本較高,以「再生能源稅」,藉由全民負擔的方式解決再生能源成本問題。
震災後,考量環境的城市再造;各地紛紛展開「Smart Town」、「Smart City」相關計畫,設置太陽光電、以EMS監控電力使用,幾乎是每項計畫的必備條款。這些都是屬於硬體面的環境建構,而住宅間的電力調度等軟體面的研究則很少。FIT之外,VPP是推動再生能源、區域電力調度、電力自給自足的有效方法。手中握有輸配電網的大型電力公司的態度是推動VPP的關鍵。

由於關西地區的核電廠再啟動與否前途不明,關西電力希望在不追加火力發電、不新建電廠的前提下,推動家庭、企業的節電,同時結合14家公司、團體,進行大規模的VPP計畫;三菱商事提供太陽光電板與小型蓄電池、富士電機提供大型蓄電池、日立製作所提供資訊系統、關西電力負責整體控制。
地震之後,全日本的家庭與企業的節電意識高漲,趁勢推動相關計畫,希望可以建構出完善的電力供需系統。

日本的VPP 實證實驗

參加企業

計畫內容(地點)

積水化學工業、東京電力、NEC等

特定區域的家庭電力流通(茨城縣筑波市)

關西電力、三菱商事等

工廠、大樓電源統一控制(關西地區)

東京電力Energy Partner等

建構區域防災據點蓄電池的活用方法(橫濱市)

Azbil、三菱地所設計等

應用儲熱槽建構虛擬發電廠

Eneres、KDDI、日產汽車等

再生能源與電動車等集中控制

SB Energy

離島再生能源輸出限時的對策(長崎縣壱岐島)

Lawson等

在便利超商建構虛擬發電廠

日本的電力市場一直是以大型電力公司所屬的大規模發電廠為主要電力來源。在電力零售全面自由化以及再生能源普及的趨勢,啟動了新的電力流通模式。其中,在家庭與營業場所間彈性調度電力的VPP,除了可降低電力成本外,亦被視為振興地方經濟的起始劑。

電力不同於蔬菜、水果,傳統上都是由電力公司配送至各個家庭等用電戶。2016年12月中旬位於茨城縣筑波市郊外;積水化學工業(https://www.sekisui.co.jp/)全新完工的20戶雙層獨棟住宅區,利用東京電力的電網,開始家庭餘電回流電網的實證實驗。2018年9月實證實驗結束後,積水化學工業將以此實證成果為基礎,在2019年將其實用化,配備於該公司興建的住宅。

此20戶住宅均配置太陽光電發電設備、蓄電池以及家庭能源管理系統(HEMS-Home Energy Management System)。20戶的太陽光電板總裝置容量為150kW,個別住戶的HEMS與蓄電池藉由雲端連線,由積水化學的能源管理系統(EMS-Energy Management System)進行集中管理。將此20戶住宅作為一個發電廠,進行有效率的電力調度,在此虛擬發電廠內進行「創電」、「儲電」,並進而對外「送電」,以達電力無浪費的下世代城市的實證測試。

筑波市是日本學術研究的重鎮,當地居民對再生能源認同感也比較高。新建的雙層住宅屬4LDK (客廳、廚房、餐廳)格局,由於配備了300萬日幣的太陽光電、蓄電池、能源管理等相關系統,售價略高於一般住宅,約4500萬〜5000萬日幣。目前的入住者以有小孩的家庭為主,多是沖著「配備太陽光電與蓄電池的標準配備」而購買。

日本自1994年推動住宅太陽光電補助計畫以來,設置太陽光電設備的家庭持續增加中,唯,太陽光電發電的時段是在白天,而都市型家庭的用電多集中在夜間,電力自產自用的前提下,蓄電池成為必要配備。此次的實證實驗更進一步將家庭餘電回送至電網,以達特定區域內能源的有效利用。

VPP的實際營運是由積水化學購買家庭餘電,除了提供營業場所使用外,也可銷售予用電量較多的家庭。由積水化學統籌電力調度,每個月提供電力報告給住戶確認。由於VPP還沒有普及化,居民入住前積水化學也曾召開說明會,「不知不覺中,我家的電就流到隔壁了」,有部份居民說出這樣的感想。家庭餘電回送至電網,即「逆潮流」,積水化學與東京電力合作,取得維持電網穩定的Know How。

配備4kW太陽光電的住宅,能源自給率可達20%,如果加裝蓄電池,可提高至40%。此次實證實驗的目標是將住宅能源自給率提高至50%,同時降低住戶的光熱費用。如果特定區域內的能源自給率可達50%,一旦發生災害停電時,可發揮緊急供電的功能。


資料來源: 日經產業新聞 / 材料世界網編譯
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