安瑟樂威 鄭智文執行長暨共同創辦人
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全球電動汽車銷量持續強勁，隨著電動車的普及，建立更多和更快的充電站基礎建設勢在必行。
工業革命和石化能源雖然帶給人類現代化便利的生活，但也排放大量的溫室氣體，對地球的生態環境和人類生存造成了極大的威脅，已經沒有人能置身事外。全球電動車巨擘Tesla，日前公布的永續能源Master Plan 3，更宏觀擴大兩大碳排放來源：運輸交通和發電電氣化的規模，加速降低對石化燃料的使用與依賴。Tesla將太陽能為主的可再生能源、電網級儲能系統和家用儲能，以及各式電動載具和車用儲能結合；這樣的轉變逐步讓150多年來以發電端發輸配售的傳統單向電網生態圈如圖1，轉變為消費用電者也可以成為電網服務提供者的智慧型雙向電網如圖2。正如同過往通信革命，需要大量的基礎建設翻新，來調適更多的分散式供給側能源和需求側電動載具，以實現保護環境永續發展的目標。
圖1 傳統單向電網
圖2 智慧雙向電網
穩定供電不再只是單純的供給面問題，用電需求面的管理也是關鍵
大量使用以風、光能為主的可再生能源，滿足和普及化電動車快速充（用）電需求，對發展至今已一百三十多年的傳統電力系統而言，如何在兼容和保持電網動態供需平衡是極大的挑戰。在同一個電力系統中，例如：台灣本島加上澎湖，電力的發電（供給）量和用電（需求）量必須分分秒秒保持動態平衡，太多（發了沒用）或太少，都有可能造成電力系統跳機和大規模停電。風電和光電的燃料來自有間歇特性的自然風和太陽光，瞬時發電量會受到風速、日照和季節氣候變動的影響，更何況到目前為止瞬時風速和日照仍不易預測。
全球電動汽車銷量持續強勁，2022年與 2021年同期相比增長55％ [1]。隨著電動車的普及，建立更多和更快的充電站基礎建設勢在必行。在沒有數位化管理系統和儲能電池的輔助下，即時快速的充電需求在實務上是很難實現並規模化發展。透過數位化智慧電網和虛擬電廠等技術手段，可以對可再生能源發電端和用戶需求端，進行更加精確的控制和管理，進一步提高電網的可靠和穩定性。正因為如此，全球各地愈來愈多元的能源供需彈性資產和分散式資源，不斷地擴大在能源生態系統（電力系統）中的影響力。各國的電力公司也正積極尋求方法，從根本上改變既有模式，將新技術整合設計於基礎設施中，加速導入和升級處於巨大壓力下的電網系統；也就是增強電網韌性或者說是發展智慧電網，以便更快速地監控管理、維護和復原電力系統的正常運行。
數位化整合的彈性資源是智慧電網的關鍵要素
以儲能電池及需量反應為主的虛擬電廠，和各種數（據）化的電力解決方案需求興起並得到了廣泛的關注。國際能源總署IEA在其2022年電力市場報告中強調「數位化對於想要快速和有規模地執行能源轉型，以能短期滿足緊急和長期淨零排放需求至關重要[2]」。數位化的力量主要來自於極其大量且多樣化的數據形式，這些數據非常精細且可協助使用者立即採取行動。有了正確的數據，即可解決面臨的特定挑戰，無論是效率、彈性、控制、平衡能源系統或是以上所有因素的獨特組合。透過能源供給與需求的平衡調控，使得可再生能源能夠更好地融入現有的電網中。透過儲能電池技術，可於可再生能源供應不足的情況下，提供穩定的能源供應，同時還可以平衡用電高峰和低峰期間的能源需求。
電動車充電搭配儲能應用情境
電動車充電設備和儲能電池的技術整合是絕佳的組合，透過系統整合來優化儲能電池的功能，同時也確保充電設備的可用性。以下為七種整合儲能電池和電動車聰明充電用電的建議應用情境：
- 充電服務營運商可減少充電站契約容量費用或增加申設便利性 售電公司除了收取流動費用外，還需要收取契約容量的固定費用。儲能系統可以用來滿足超過契約容量（超約）的充電需求，在超約的充電期間釋放電力，來幫助減少超約費用。儲能電池亦可於饋線較匱乏的區域、併網受限或電力品質不穩定的區域設置充電站，尤其是在建置直流快速充電站時，可避免昂貴且耗時的電網饋線基礎設施申請和建置。
- 充電服務營運商，可減少電動汽車充電成本 儲能電池可以在離峰時段於電網充電，來降低充電的電能費用成本。在離峰時段充電，並且在尖峰時段放電；可使用電成本從昂貴的尖峰時段費率轉移至較低的離峰時段費率。透過此模式創造充電站成為營運商，其競爭優勢在於與其他電動車充電站相比，能源的成本費用更少，在定價上更具競爭力，以吸引更多的電動車駕駛；或者最大限度地提高每次充電的盈利能力，從而大幅降低電動汽車充電的總體成本。
- 充電服務營運商，可參加電力市場日前輔助服務方案，增強電網穩定性 台電成立電力交易平台，提供以虛擬電廠多元彈性資源，電動車充電以及儲能電池即為虛擬電廠。例如：在電力系統緊澀或遇到偶發事故時，由電動車充電管理系統或儲能電池調控充放用電，提供電網所需的輔助平衡服務，獲取收益外也可幫助避免可能發生的大停電，以此來增加收益來源。
- 充電服務營運方，可提高充電服務可靠性和充電服務韌性 儲能電池能夠提供充電站備用電源，在停電或其他電網電力中斷期間，確保隨時都能為電動汽車充電。尤其是在緊急的情況下這種功能更加重要。儲能電池的好處和應用非常多樣，因此每個充電站都需要高度客製化和多元樣化的儲能電池設計。提升電網可靠度及其服務成本高昂，是電動車充電設備增設儲能電池的剛性需求驅動力，進而推動電動車充電設施、增設儲能電池系統。
- 充電服務營運方，可增加電動汽車充電容量和充電站效率 儲能電池可以在充電需求低時儲存多餘電力，並在充電需求高時釋放電力來增加充電站的充電容量，有效避免電網過載並減少昂貴的電網升級成本。為確保儲能電池在低需求時充飽電，需要依據可用電網功率和電動車充電需求來評估系統大小。透過儲能電池系統的設置，充電站的輸出功率得以提高。儲能電池系統可以減少傳輸過程中的電量損失，並優化充電過程，提高電動車充電站整體效率。儲能電池系統可減少電量傳輸過程中的能量損失，並優化充電過程，提高充電站效率。
- 充電服務營運方，可增加可再生能源的能源使用率，提供低碳充電服務 儲能電池可以儲存太陽能或風能產生的可再生能源，並在有綠色能源或低碳需求的駕駛來充電時釋放電力，為電動車充電站提供電源。這有助於增加可再生能源的使用並減少對石化燃料的依賴。使用可再生能源和儲能為電動汽車充電站供電，可以減少溫室氣體排放並提高交通部門的整體可持續性。可再生能源、儲能電池、電動車充電和清潔能源發電是實現淨零目標的關鍵。
- 車主車載儲能 to 負載／家庭／電網 V2L / V2H / V2G vehicle to load / home / grid 既然電動車上有儲能電池，那麼是不是也可以雙向當作負載／家庭／電網的備用電源？只要是電動車車廠有設計此功能並開放，例如Ford F-150貨卡的V2L的功能，2021年德州大停電意外一炮而紅成為電力救星。Nissan Leaf V2H的功能則是可以提供以家庭為單位的備用電源。另外Leaf也具有V2G功能，國際上歐、美、日已經有進行小規模的實驗，只要車主同意，當電力系統遇到緊急需求，正在充電的電動車即可變為電網救星，反而將車用儲能內的電力反向輸往電網，這樣的功能未來是指日可待的。目前台電北區和金門營業處也有建置具有V2G功能的充電樁，也是在進行小規模的驗證以利將來研擬法規的參考。
低碳能源、電氣化是未來能源發展的重要趨勢，其發展需要克服許多傳統技術和管理上的挑戰；需要分散化、多元化、智慧化、市場化等多種技術手段，以實現電力系統的平衡和穩定，從而為人類的可持續發展做出貢獻。在這樣的電力能源系統中，不同的能源資源可以自由聚合，達成供需平衡。同時，供給者和需求者之間的關係也發生了巨大的變化，供給者變成了能源的使用者，需求者則變成了能源的供應者，兩者之間建立了更加公平、開放、自由的市場關係。在這樣的市場中，能源價格可以根據供需關係和市場機制自動調節，從而逐步達到碳中和及淨零的目的。
