工業技術研究院 產業科技與國際發展策略所 黃雅琪

發儲充整合式充電站，可於離峰時從電網充電，並導入再生能源與儲能於充電尖峰時期的釋放電力有效減少對主電網的依賴。

依據工研院產科國際所估計，在各國政府投資建設及補助支持下，2022年全球公共充電樁新增安裝量達76.8萬槍，相較於2021年成長64.6％，連續三年呈現兩位數成長。其中，公共快充占38.4％，純電動車電池容量增加，以及支援高功率快充趨勢，促成公共充電樁朝300kW以上大功率發展。

然而，快速充電站數量不斷上升，以及單一充電站設置容量的提高，使得因區域電網容量不足，而限制充電站申設的情況開始浮現，再加上，國際能源成本提高所引發的電價上漲趨勢，促使充電站設置再生能源與儲能的作法開始受到關注。近期的設置案例包含英國為達成2035年在高速公路服務區安裝6,000具快充樁的目標，高速公路局宣布將投資1,100萬英鎊，在兩年內設置約20座儲能系統，以避免對電網造成壓力；以及美國充電營運商Electrify America，在加州充電站設置首座MW級的儲能系統等。

電動汽車充電站整合再生能源與儲能的好處

避免昂貴的電網連接成本與縮短建置時間

電動汽車充電站需要與電網連接，因此，初始建置的軟硬體設備投資，除了充電樁外，第二大支出就是支付給電力公司的線路設置費，以及充電站的電力設施等。依據美國充電營運商EVgo之經驗，一座快充站軟硬體設備占總成本約35％，其中線路設置費與電力設備費合計又占當中的12％，如圖1所示。

此外，向電力公司申請高壓電力供應，通常需要歷經一段時間的審核，如果充電站所在地的電網容量不足，則需要進行配電網升級，甚至可能需要設置專用饋線供電或專用變電站，工程巨大且耗時長。依據英國Multi Source Power公司1.3MW充電站的設置經驗，當地配電商須花費26個月以上的時間進行電網升級。

因此，導入再生能源與儲能支持充電尖峰時期的電力需求，成為充電營運商的另一個選項。再生能源可提供部分電力，而儲能系統能於離峰時從電網充電，並在充電需求尖峰期釋放電力為電動汽車充電，如此可減少對主電網的依賴，以降低充電站設置成本，以及迴避配電網改造的成本與時間。

例如Electrify America選擇位置偏遠的加州貝克（Baker）充電站，作為首個設置MW級儲能的地點，該充電站原本設有八具150～350kW快充樁，於2022年增加設置1.5 MW／3 MWh儲能及66 kW太陽能車棚提升自主供電能力後，在面臨電力公司容量限制的情況下，又增設四具350kW快充樁。而位於加州的Beam Global公司，更是開發出一款離網型充電系統EV ARC™，將4.3kW太陽能車棚與4.3kW慢充充電樁進行一體化設計，可選配22～43kWh的儲能，完全無須任何併網，可快速設置。

_{圖1 快速充電站成本分布[資料來源：EVgo(2020)]}

抑低尖峰用電需求以降低營運成本

依據EVgo之經驗，充電站營運成本占總成本的30％，而電費約占其中的50％，占了營運成本最大比重，於是節省電費支出是充電營運商降低成本的首要工作。電費計算一般由兩部分所組成，一部分為基本電費（Demand Charges），與用戶所申請的契約容量成比例，尖峰用電量愈高契約容量就要訂愈高；另一部分為流動電費，與實際用電量成比例計算。若能運用再生能源與儲能，並結合智慧充電排程技術，發揮平滑充電尖峰用電需求之功能，一方面可使充電營運商可將契約容量訂得較低以降低基本電費；另一方面，可以在電價高的時段運用再生能源及儲能進行充電，以降低流動電費。

維持穩定供電

當電網發生停電偶發事件時，若充電站設有再生能源及儲能，則可持續提供充電服務，將有助於降低突然停電充電設施及營運造成的不利影響、提升供電彈性。此外，儲能系統具備抵抗電網不穩定的擾動能力，可以作為改善電力品質的設備，以確保充電站供電可靠度。

確保電動車減碳效果

電動汽車的碳排放量取決於為其充電的發電資源組合，如果主要使用化石燃料發電，則以整個產品生命週期來計算排碳量，電動車的減碳效果將大為打折。通過更有效地利用再生能源和儲能，可以幫助減少電動汽車充電站對化石燃料的依賴，以更加符合淨零發展趨勢。

提供電網服務增加獲利

充電營運商正在發展除了充電服務以外的營運項目，透過搭配再生能源與儲能系統，調節充電電力需求，來提供需量反應、輔助服務等電網服務，成為充電營運商重點發展方向。例如被殼牌收購的荷蘭充電營運商NewMotion運用智慧充電技術，成為首家獲准向荷蘭輸電營運商TenneT提供MW級輔助服務的充電營運商；挪威加油站業者Circle K AS與美國智慧充放電公司Nuvve合作，運用Nuvve的智慧充電解決方案GIVe™平台，整合管理Circle K AS旗下50個充電站的充電樁與儲能系統，目標為透過參與電力市場，為挪威及丹麥輸電系統營運商Statnett與Energinet提供電網服務。

導入智慧化能源管理系統提高能源效率與收益

在充電場域配置再生能源與儲能後，由於電源組成變得更加複雜，故需要搭配智慧化能源管理系統，進行整個充電站的最佳化供需調度，以提升能源效率及收益。智慧化能源管理系統需具備以下功能

1. 資料收集與處理：採用兼容電力公司及充電站常用的通訊協定，可收集並分析不同來源的大量數據，包含充電站內各種能源設備之數據，以及電力市場價格、天氣、電網狀態等外部數據。
2. 需求預測：分析歷史數據、天氣條件、交通流量等因素，通過日內或日前模擬，預測未來的充電需求。
3. 發電預測：分析歷史數據、天氣條件，通過日內或日前模擬，預測充電場站的發電狀況。
4. 最適化調度決策：依據需求及發電預測、電網狀態、電力市場價格等資訊，按照充電站業主所設定的管理目標，例如收益最大化、達到企業ESG減碳目標等，設定優先順序進行最適化調度及電力市場交易參與決策，並對儲能系統、充電樁及再生能源等設備下達控制指令。
5. 資產管理：監測充電樁及能源設備的性能和狀態，識別任何故障或異常情況，以提前預防故障，進行及時維護，確保充電站的可靠運行。

充電樁內置電池的整合性產品進入市場

因應充電站設置需求的快速成長，充電站業者有需要在短時間完成充電站建置的壓力，因此，近年市場上出現無需申請高壓用電、可以快速建置、占地空間小的快充解決方案，也就是將電池內置於充電樁內的整合性產品。例如儲能解決方案公司ADS-TEC Energy推出的ChargePost；被Fast Company選為2022年全球十家最具創新能量的交通科技公司FreeWire所開發的Boost Charger；以及Volkswagen旗下充電裝品牌Eill的Flexpole。

歸納此類產品的規格與應用案例如表1所示。從產品規格中可發現，此類產品大多為快速充電設計，充電功率設計為200～300kW雙槍，電池容量設計則落在總充電功率的60～80％之間，且只需要與400V以下低壓電網連接即可。在效益部分，依據FreeWire估計，相較於傳統快充站，改採用ChargePost線路設置與電力設備費合計可減少20％，且透過管理尖離峰用電，基本電費與流動電費合計可減少70％。但此類產品受到空間限制，故內置電池容量較小，由於主要由內置的電池供電給充電樁，而電池亦需要時間回補電力，故一天能服務的充電台數相對較少。

表1 充電樁內置電池之案例（資料來源：各公司網站；工研院產科國際所整理，2023／5)

創造投資利益、縮短回收年限為關鍵挑戰

雖然近年太陽能與儲能成本有明顯下降趨勢，但目前成本仍高，儲能系統成本達7,500～9,000NTD／kWh（含電池、PCS、能源管理等）、太陽能系統成本為40,000～60,000 NTD／kW。但這些成本能否透過1.減少電網連接成本；2.精準評估契約容量降低基本電費；3.在最佳時間運用現場儲能系統降低流動電費等方式來回收，則須取決於充電站所在地點的背景條件，包含充電站利用率、電力公司線路設置價格、饋線容量裕度、當地的電價費率、日照量等。

在現今大多數的充電站利用率仍不高，充電營運商於利益考量下，此模式短期內尚難以推行或普及。因此，有部分充電營運商開始發展新的商業模式來增加收入，目前常見的發展方向是引入用戶群代表（Aggregator）概念，也就是透過遠端集結並管理旗下充電站的能源設備，形成虛擬電廠的方式參與電力市場交易。在電力批發價格高或電網需要調度救援時（輔助服務），充電站業者可透過自發自用減少對主電網的用電需求，甚至是回送電力來賺取收益。

在現今大多數的充電站利用率仍不高，充電營運商於利益考量下，此模式短期內尚難以推行或普及。因此，有部分充電營運商開始發展新的商業模式來增加收入，目前常見的發展方向是引入用戶群代表（Aggregator）概念，也就是透過遠端集結並管理旗下充電站的能源設備，形成虛擬電廠的方式參與電力市場交易。在電力批發價格高或電網需要調度救援時（輔助服務），充電站業者可透過自發自用減少對主電網的用電需求，甚至是回送電力來賺取收益。

雖然概念簡單，但卻非常考驗充電營運商在最適化電力調度、投資組合配置及定價策略等的決策能力。此外，當地的電力市場交易機制與相關法規，也需要有可容許此類虛擬電資源廠參與電力市場交易的環境，充電業者才有發展此一商業模式的條件。因此，再考量諸多因素下，預期電動車滲透率高、電網擴充不易、電價費用高，以及虛擬電廠參與電力市場交易蓬勃發展的歐美地區，將是發儲充整合式充電站首要應用區域。

本研究承行經濟部能源局112年度「電力市場監管制度研析與推動計畫」支持，契約編號112-E0214，特此誌謝。