【產業動態SNG】智慧城市整合智慧電網推動模式研究
陳彥豪、盧思穎、楊宏澤 (2016/04/20) 《台灣經濟研究月刊 (第39卷第4期)》
低碳智慧城市是以低碳經濟為發展模式及方向、酌以低碳生活為理念，進行城市各項基礎建設的規劃、設計、建設與營運，整合電力、瓦斯等能源和交通、物流與公共服務達成效率化、障礙排除和節省能源的複合式服務，提升市民生活與經濟福利，邁向永續發展的低碳社會。智慧電網是未來智慧城市資訊網絡中最重要的資訊整合與傳遞基礎建設，利用各種低碳能源整合發展虛擬電廠，將可提供動力維持城市創新與活力，建構高品質的生活環境。
台灣未來能源需求將持續成長，隨著產業朝向高值化，民眾生活水準提升，電力占總能源需求比例逐年增加，電力對於經濟發展與社會安定的重要性將持續上升。都會區負載集中、電力需求急速成長，然而配電及變電設施因路權和居民的反對而無法擴建，產生即使有發電容量也無法傳送電力的區域限電問題，造成地區性供電瓶頸。本文將分析智慧低碳城市與虛擬電廠技術整合發展趨勢，提出都會區智慧電網推動策略，並以台北市為例，分析台北市推動智慧電網的條件與機會，最後並介紹台北市興隆公共住宅智慧電網第零期計畫。
智慧低碳城市與虛擬電廠技術整合之發展趨勢
根據聯合國對全球都市化的推測，全球都市化人口在1900年約2.2億人（約總人口數的13%），1950年後增加至約7.3億人（約總人口數的29%），現在約有35億人生活於都市中。都市化人口到2030年將成長到50億人（約總人口數的60%），2050年將超過60億人（約總人口數的70%）。聯合國人類住宅區計畫署(UN-HABITAT)將人口快速都市化的21世紀，稱為「都市化的世紀」。隨著都市化急速發展，公害等社會問題伴隨而生，21世紀開始，溫室氣體排放所導致的地球暖化及氣候劇烈變化課題，受到前所未有的關注，也因此都市發展規劃與自然環境的永續發展（調和）開始受到重視（陳彥豪等，2013）。
2003年美加地區大停電為人類史上最大的停電事件，在僅僅數秒鐘間癱瘓了美加兩個先進國家部分的電力系統，造成美國八個州和加拿大兩個省約50萬用戶停電。此事件顯示，離線方式之應變計畫有發生連鎖性停電之風險。有鑑於此，多數國家針對備用電源與緊急電源等多數分散式電源，提出以通訊網路及軟體等構成之控制、管理平台，減少大規模停電之累積風險，實施於電力負載中心建立相對小型的分散式電源措施。此外，隨著城市經濟發展與都市開發，因鄰避效應導致用地取得不易，城市電網基礎建設之發展與新能源技術的引進因而逐漸受限，在前述現況的驅使下，虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)概念孕育而生。
虛擬電廠是於電力系統二次側整合分散式發電與儲能設備、需量反應（智慧電表）與能源管理系統，配合電力供應，穩定電力公司配電系統電力品質、整體電力調度與電源開發，建立營運與運轉計畫所建構之電廠。此概念可協助實現城市永續發展之概念，期望城市居民角色從過去的電力消費者(Consumers)，轉變為能彈性扮演能源的生產者(Prosumers)，換言之，即是希望消費者可以依特定條件調節電力消耗或配合分散式發電設備的設置，成為電力供應者，對電網供電，透過參與電力交易市場，或甚至參與輔助服務市場提供穩定電力系統所需服務。
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