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虛擬電廠
面對日益增長的電力需求與減碳壓力，有許多先進國家已不僅僅依賴開發新能源，更是透過提升能源效率來優化電力資源的使用。虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)是現代電力系統中的一種創新型態，通過結合分散式能源(如太陽光電、風力發電等)、儲能系統和負載管理技術，來形成虛擬的電力供應單位，MoneyDJ專題為您介紹「虛擬電廠」這項近年來工研院、台電、與民間企業積極投入的能源型態。
虛擬電廠
是怎麼運作的？
虛擬電廠
是怎麼運作的？
虛擬電廠的核心運作機制，包括三個主要環節：
虛擬電廠的核心運作機制，包括三個主要環節：
1) 整合分散式資源：
1) 整合分散式資源：
虛擬電廠整合不同來源的分散式能源，如住宅屋頂的太陽能板、企業的風力發電機、小型水力發電站，甚至電動車的儲能系統與充電站等等，這些資源經過數位平台的連接，成為一個可供調度的虛擬電力供應系統。
虛擬電廠整合不同來源的分散式能源，如住宅屋頂的太陽能板、企業的風力發電機、小型水力發電站，甚至電動車的儲能系統與充電站等等，這些資源經過數位平台的連接，成為一個可供調度的虛擬電力供應系統。
2) 智慧管理系統：
2) 智慧管理系統：
透過大數據分析和人工智慧技術，VPP 能夠根據即時的電力需求變化，靈活調度發電資源或儲能單位。比如在電力需求高峰時，可以調動分散式能源輸出；而在需求低谷時，則可以利用過剩的能源進行儲存。
透過大數據分析和人工智慧技術，VPP 能夠根據即時的電力需求變化，靈活調度發電資源或儲能單位。比如在電力需求高峰時，可以調動分散式能源輸出；而在需求低谷時，則可以利用過剩的能源進行儲存。
3) 電力交易與需求回應：
3) 電力交易與需求回應：
VPP 可與電網進行電力交易，並參與電力市場的需求回應機制（Demand Response），根據電力價格的變化及市場需求，將分散式能源進行最佳化分配，實現電力資源的最有效利用。
VPP 可與電網進行電力交易，並參與電力市場的需求回應機制（Demand Response），根據電力價格的變化及市場需求，將分散式能源進行最佳化分配，實現電力資源的最有效利用。
這些分散式能源的整合，能夠像傳統大型發電廠一樣進行管理和調度，但與之不同的是，它不依賴於單一的、物理上存在的大型電廠，而是靠著眾多小型發電單位的協同合作，將能源做合理化的配置與使用。在系統層面上，VPP 通常是通過先進的數據分析、人工智慧以及通訊技術，實現對這些資源的實時監控與優化配置。
這些分散式能源的整合，能夠像傳統大型發電廠一樣進行管理和調度，但與之不同的是，它不依賴於單一的、物理上存在的大型電廠，而是靠著眾多小型發電單位的協同合作，將能源做合理化的配置與使用。在系統層面上，VPP 通常是通過先進的數據分析、人工智慧以及通訊技術，實現對這些資源的實時監控與優化配置。
在減碳政策導向之下，火力電廠由燃煤轉向燃氣的機組轉換過程已不可逆，而核能的重啟與延役更是違背非核家園的理想。再加上台灣地狹人稠，要再新增大型水力發電機組的可用空間亦已十分有限，隨著太陽光電發展日漸成熟，而離岸風電亦持續建置，未來台灣要持續強化電力系統，在電力調度、電網韌性等性質上都更有彈性的「虛擬電廠」，成為臺灣必須發展的關鍵技術。
在減碳政策導向之下，火力電廠由燃煤轉向燃氣的機組轉換過程已不可逆，而核能的重啟與延役更是違背非核家園的理想。再加上台灣地狹人稠，要再新增大型水力發電機組的可用空間亦已十分有限，隨著太陽光電發展日漸成熟，而離岸風電亦持續建置，未來台灣要持續強化電力系統，在電力調度、電網韌性等性質上都更有彈性的「虛擬電廠」，成為臺灣必須發展的關鍵技術。
根據工研院提具的資料，VPP藉由導入電力需求面資源管理(Demand-Side Resources)的技術，並通過整合資源規劃(Integrated Resource Planning, IRP)來分析各類能源方案，找出最優的電力資源配置及優先使用順序。在這樣的架構下，虛擬電廠就能夠將分散的再生能源、需量反應、儲能設備整合成為一個可調控的電力資源池，在電力需求出現時提供高效的備援，並提升電網的穩定性與可持續性。
根據工研院提具的資料，VPP藉由導入電力需求面資源管理(Demand-Side Resources)的技術，並通過整合資源規劃(Integrated Resource Planning, IRP)來分析各類能源方案，找出最優的電力資源配置及優先使用順序。在這樣的架構下，虛擬電廠就能夠將分散的再生能源、需量反應、儲能設備整合成為一個可調控的電力資源池，在電力需求出現時提供高效的備援，並提升電網的穩定性與可持續性。
他山之石，可以攻錯
他山之石，可以攻錯
Next Kraftwerke
Next Kraftwerke
Next Kraftwerke 是歐洲最大的虛擬電廠運營商之一，成立於2009年，總部位於德國科隆。該公司在歐洲多個國家擁有虛擬電廠運營資源，專注於將分散的太陽能、風能、沼氣等等再生能源及儲能設施整合成一個虛擬電力網絡，通過數位平台來優化能源資源的管理和調度。
Next Kraftwerke 是歐洲最大的虛擬電廠運營商之一，成立於2009年，總部位於德國科隆。該公司在歐洲多個國家擁有虛擬電廠運營資源，專注於將分散的太陽能、風能、沼氣等等再生能源及儲能設施整合成一個虛擬電力網絡，通過數位平台來優化能源資源的管理和調度。
圖片來源：Next Kraftwerke 官網
Next Kraftwerke 透過連接數千個小型發電站和儲能系統，形成一個可控的電力網絡，並且在電力需求高峰時期，能夠迅速提供備用電力。其虛擬電廠系統不僅提升了電網穩定性，還使可再生能源的併網更加靈活，並降低了對傳統發電廠的依賴。此外，該公司也積極參與電力市場，通過需求回應(Demand Response)等機制，根據市場價格的變動來調度能源資源，優化能源分配。
Next Kraftwerke 透過連接數千個小型發電站和儲能系統，形成一個可控的電力網絡，並且在電力需求高峰時期，能夠迅速提供備用電力。其虛擬電廠系統不僅提升了電網穩定性，還使可再生能源的併網更加靈活，並降低了對傳統發電廠的依賴。此外，該公司也積極參與電力市場，通過需求回應(Demand Response)等機制，根據市場價格的變動來調度能源資源，優化能源分配。
Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation
Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation
日本的Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation (ESS)則是東芝集團旗下專注於能源領域的子公司，成立於2017年。其業務涵蓋傳統發電廠、再生能源發電廠、輸配電基礎設施、儲能系統及能源管理。ESS 的能源管理目標是透過建立電力設施的可視化系統，幫助了解電力使用情況，並引入雲端大數據分析來預測各配電端的用電情形，以此進行尖峰與離峰的發電調配，達到節省電力成本的目的。
日本的Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation (ESS)則是東芝集團旗下專注於能源領域的子公司，成立於2017年。其業務涵蓋傳統發電廠、再生能源發電廠、輸配電基礎設施、儲能系統及能源管理。ESS 的能源管理目標是透過建立電力設施的可視化系統，幫助了解電力使用情況，並引入雲端大數據分析來預測各配電端的用電情形，以此進行尖峰與離峰的發電調配，達到節省電力成本的目的。
圖片來源：Toshiba ESS 官網
2020年，東芝進一步推出「虛擬電廠託管服務」（Toshiba VPP as a Service），為再生能源發電廠及地方型電力公司提供服務。該服務包括虛擬電網所需的儲能電池、輸配電設備以及遠端能源管理的軟硬體解決方案，並能提供能源使用的預估分析及輸配電服務。該系統還可擴充為聚合需量反應分析服務，進一步優化客戶的能源使用效率。
2020年，東芝進一步推出「虛擬電廠託管服務」（Toshiba VPP as a Service），為再生能源發電廠及地方型電力公司提供服務。該服務包括虛擬電網所需的儲能電池、輸配電設備以及遠端能源管理的軟硬體解決方案，並能提供能源使用的預估分析及輸配電服務。該系統還可擴充為聚合需量反應分析服務，進一步優化客戶的能源使用效率。
台灣資通訊產業與VPP
台灣資通訊產業與VPP
台灣是全球重要的資、通訊技術中心，擁有深厚的硬體製造能力與軟體開發實力，這使得台灣的 IT 產業能夠在虛擬電廠的發展中發揮關鍵作用。
台灣是全球重要的資、通訊技術中心，擁有深厚的硬體製造能力與軟體開發實力，這使得台灣的 IT 產業能夠在虛擬電廠的發展中發揮關鍵作用。
1) 數據分析與人工智慧技術：
1) 數據分析與人工智慧技術：
虛擬電廠依賴於大規模的數據收集與即時分析。台灣的 IT 產業在 AI、大數據領域具有豐富的經驗和技術積累。台灣的企業可以針對虛擬電廠的能源數據，開發 AI 優化演算法，實現更智慧的電力調度和資源配置。
虛擬電廠依賴於大規模的數據收集與即時分析。台灣的 IT 產業在 AI、大數據領域具有豐富的經驗和技術積累。台灣的企業可以針對虛擬電廠的能源數據，開發 AI 優化演算法，實現更智慧的電力調度和資源配置。
2) 物聯網(IoT)設備：
2) 物聯網(IoT)設備：
虛擬電廠需要依賴大量的感測設備來收集分散式能源的運行數據。台灣的物聯網技術可以提供低成本、高效能的傳感器、控制系統和通訊設備，這些設備能夠安裝在太陽能板、儲能裝置等設施中，達成設備的即時狀態監控和調度管理。
虛擬電廠需要依賴大量的感測設備來收集分散式能源的運行數據。台灣的物聯網技術可以提供低成本、高效能的傳感器、控制系統和通訊設備，這些設備能夠安裝在太陽能板、儲能裝置等設施中，達成設備的即時狀態監控和調度管理。
3) 雲端平台與區塊鏈技術：
3) 雲端平台與區塊鏈技術：
虛擬電廠的資源整合與交易，需要高度安全的數據管理系統。台灣的雲端計算技術，甚至下一個階段的區塊鏈技術可以保障能源數據的安全與透明，確保能源交易的可信度，並提高系統的運行效率。
虛擬電廠的資源整合與交易，需要高度安全的數據管理系統。台灣的雲端計算技術，甚至下一個階段的區塊鏈技術可以保障能源數據的安全與透明，確保能源交易的可信度，並提高系統的運行效率。
虛擬電廠與2050淨零碳排
虛擬電廠與2050淨零碳排
虛擬電廠在實現台灣2050淨零碳排目標的過程中具有重要的戰略意義。虛擬電廠的運作有助於最大化可再生能源的使用，並通過智慧調度降低化石燃料發電的需求，從而減少碳排放。
虛擬電廠在實現台灣2050淨零碳排目標的過程中具有重要的戰略意義。虛擬電廠的運作有助於最大化可再生能源的使用，並通過智慧調度降低化石燃料發電的需求，從而減少碳排放。
1) 促進可再生能源的併網與消納：
1) 促進可再生能源的併網與消納：
虛擬電廠能夠有效整合風能、太陽能等不穩定的可再生能源，並通過智慧調度系統，使其能夠靈活應對電力需求波動，從而提升可再生能源的併網率，減少對傳統火力發電的依賴。
虛擬電廠能夠有效整合風能、太陽能等不穩定的可再生能源，並通過智慧調度系統，使其能夠靈活應對電力需求波動，從而提升可再生能源的併網率，減少對傳統火力發電的依賴。
2) 提升能源使用效率：
2) 提升能源使用效率：
虛擬電廠能夠通過數據分析與需求回應機制，根據即時的需求調整電力輸出，避免能源的浪費。這種高效能的能源管理模式能夠顯著提高能源使用效率，降低碳排放。
虛擬電廠能夠通過數據分析與需求回應機制，根據即時的需求調整電力輸出，避免能源的浪費。這種高效能的能源管理模式能夠顯著提高能源使用效率，降低碳排放。
3) 支持碳交易與能源市場：
3) 支持碳交易與能源市場：
虛擬電廠通過精確的數據管理和能量交易平台，能夠促進碳交易市場的發展。台灣的區塊鏈技術可以確保碳交易的透明與安全，並通過精準的碳排數據管理，幫助企業達成碳減排目標。
虛擬電廠通過精確的數據管理和能量交易平台，能夠促進碳交易市場的發展。台灣的區塊鏈技術可以確保碳交易的透明與安全，並通過精準的碳排數據管理，幫助企業達成碳減排目標。
虛擬電廠作為一種創新的能源管理模式，將在未來的電力市場中扮演重要角色。台灣的資、通訊產業在這一領域具有顯著優勢，能夠為虛擬電廠的發展提供關鍵技術支持。與此同時，台灣的電力設備製造產業也將為 VPP 提供穩定的硬體基礎，推動虛擬電廠的落地與普及。
虛擬電廠作為一種創新的能源管理模式，將在未來的電力市場中扮演重要角色。台灣的資、通訊產業在這一領域具有顯著優勢，能夠為虛擬電廠的發展提供關鍵技術支持。與此同時，台灣的電力設備製造產業也將為 VPP 提供穩定的硬體基礎，推動虛擬電廠的落地與普及。
隨著台灣致力於實現2050淨零碳排目標，虛擬電廠的發展將成為能源轉型的核心推動力量之一。通過最大化可再生能源的使用、提升能源效率並支持碳交易，虛擬電廠能夠為台灣的低碳經濟提供強大助力。總之，台灣需要在政策、技術與產業方面進一步協同合作，利用虛擬電廠的優勢，實現可持續發展與淨零碳排的目標。
隨著台灣致力於實現2050淨零碳排目標，虛擬電廠的發展將成為能源轉型的核心推動力量之一。通過最大化可再生能源的使用、提升能源效率並支持碳交易，虛擬電廠能夠為台灣的低碳經濟提供強大助力。總之，台灣需要在政策、技術與產業方面進一步協同合作，利用虛擬電廠的優勢，實現可持續發展與淨零碳排的目標。
製作小組
記者｜羅毓嘉
設計｜蔡涵綸