【產業動態SNG】日趨成熟的虛擬電廠——創造分散式電源與負載管理的最大效益
施恩 (2013/12/05) 《台經月刊第36卷第12期》
虛擬電廠介紹
虛擬電廠是一個被設計用來結合不同類型、規模與經濟之效益電源系統，最主要目的在維持電網供需平衡的情況下，追求發電資產擁有者可能的最大利益。過去，虛擬電廠的定義是可以結合不同類型發電機組（如風力發電、太陽能光電、水力發電以及生物質能發電等），合理地選擇發電機組組合，以彌補不同類型再生能源的不穩定性缺陷，使虛擬電廠可以和傳統電廠一樣輸出穩定的電力。然而近期Pike Research於2013年針對虛擬電廠提出更廣義的定義—在單一且安全的網絡連接系統下，一套透過軟體執行遠端與自動化電力調度以及發電最適化、需求端管理或儲能設備（包括電動車和雙向換流器）等功能的系統（圖1）。因此，虛擬電廠從供給面分散式電源的集合跨足到需求端管理的整合。
圖1 虛擬電廠概念圖
雖然虛擬電廠概念並不是什麼新鮮事，但在過去十年中，其技術和市場設計才逐漸成熟，使得這個結合智慧電網技術的概念，能夠透過愈來愈多的試驗計畫進行測試和驗證。
虛擬電廠與微電網的關係
虛擬電廠與微電網都是整併分散式電源與需求端管理的一種形式。一般對於微電網的定義係由分散式電源、儲能裝置、切換裝置、負載管理和監控、保護裝置等設備集合而成的小型發電配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。特點是不但可以與大電網或外部電網合併運作，也可以獨立運作。
微電網技術也是為了解決分散式電源併網會產生的問題—由於分散式電源的供電不如集中式電廠一樣穩定，如風力發電與太陽能發電都需要靠大自然的力量才有辦法轉換成電力，然而微電網具備一定的電力管理功能，並且盡可能維持各機組之間發電功率的最適化與平衡，可有效降低系統操作人員的調度難度。
實際上，虛擬電廠和微電網都是為了解決分散式電源及其他電源之間整合併網的問題，兩者也都是智慧電網發展中重要的一環，虛擬電網與微電網的關係如同隨著時間演進關係愈來愈緊密的用戶與電業（圖2）。然而，虛擬電廠可以說是微電網的代名詞嗎？也不盡然，一旦微電網提供輔助服務到電業端或是電網操作端，則該微電網就可以視為一個虛擬電廠。
圖2 用戶端與電網端的演進—虛擬電廠與微電網
Pike Research(2013)點出虛擬電廠與微電網之間的主要差異：
‧虛擬電廠需要併網，而微電網可選擇併網或不併網。
‧虛擬電廠無法從電網中分離或獨立出來，但這反而是微電網的關鍵特質。
‧虛擬電廠不一定要包含儲能設備（不過以儲能設備為主的輔助服務正在興起中），而微電網在整合再生能源這類分散式電源時，往往需要一定規模的儲能設備。
‧虛擬電廠可以在較大範圍的區域內與其他電源結合使用，但只能被限制去解決單一輸電節點的壅塞問題；微電網則是在封閉區域中的靜態電源組合。
‧虛擬電廠可以建立與批發市場中的橋梁，並且有助於最適化大規模再生能源（如海上風力發電或聚光太陽能發電）；微電網通常著重在配電端中零售的分散式電源連結。
‧虛擬電廠的主軸為用戶參與，即吸引並整合各種分散式電源到電力交易市場中進行調度，將分散式電源以最有效率的方式組合以滿足電力系統或是市場需求；微電網則是強調自治，即以分散式電源與用戶負載控制的整合，實現當大電網發生故障時可以孤島運行的理念。
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