壹、國際能源發展趨勢 貳、國內能源轉型方向 參、再生能源與運輸電氣化對電力系統影響 肆、工研院臺灣TIMES能源工程模型電力模組 伍、長期能源供需規劃考量再生能源與運輸電氣化 陸、結論 郭瑾瑋Jing_wei@itri.org.tw

1. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
長期能源規劃模型如何考量
再生能源和電氣化影響
工業技術研究院 綠能與環境研究所
郭瑾瑋 正管理師
2019.10.15
本報告為團隊研究成果
其內容不代表政府政策立場

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大綱
壹、國際能源發展趨勢
貳、國內能源轉型方向
參、再生能源與運輸電氣化對電力系統影響
肆、工研院臺灣TIMES能源工程模型電力模組
伍、長期能源供需規劃考量再生能源與運輸電氣化
陸、結論
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國際能源發展趨勢：再生能源+電氣化
• 未來電力部門發展趨勢：減煤+再生能源
• WEO 2018持續拉高再生能源占比
資料來源：IEA (2018), WEO 2018; IRENA (2019), Electrification with Renewables.3
2040年趨勢
• 電氣化趨勢：電力占整體能源消費比例持續提升
Percentage of electricity in energy consumption
Renewables in the power sector: 23%
Electrification of heat, transport: 21%
再生能源+電氣化：IRENA、IPCC指出「加速電氣化同時進
行低碳電力(去碳)，是全球成本有效、深度減碳的關鍵要素

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國內能源轉型方向
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供給趨勢 需求趨勢
電氣化趨勢：
• 電力占整體能源消費比例持續提升，工業與運輸為主
• 能源消費近零成長，電力消費費仍持續成長
1. 2025燃煤發電占比降至27% (2025~持續下降)
- 2025年以前無新增燃煤機組，既有燃煤除役後改燃氣
- 新增高效率機組優先發電
2. 2025再生能源發電占比增至20%
- 2025年再生能源裝置量達30GW，發電量617億度
- 2026年到2030年離岸風電每年可釋出1GW
工業
住服
Total
運輸
既有
機組
新增
機組
減煤、增氣、展綠
資料來源：本團隊
註：Total為總電力消費占最終能源消費(不含能源部門自用與非能源消費)的比例

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再生能源占比提昇對電力系統影響
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負載
MW
資料來源：台電公司(2018)，再生能源併聯運轉對電力調度的挑戰與機會，吳進忠副處長。
再生能源與負載需求不完全匹配

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再生能源占比提昇對電力系統影響
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負載
MW
淨負載尖離峰差異增加，電力系統需更具彈性
54%
2025年
42%
2035年非夏季淨
負載尖離峰差異
增加至69%
資料來源：本團隊
2025年

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運輸電氣化對電力系統影響
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 對電力系統影響，主要決定於電動車
使用技術與充電模式，包括在何時、
何處、以何種充電方式。
– 需電量增加
– 尖峰時段需要更多系統服務，如頻
率控制、備用容量
– 超額負載加速電網設施老化
 減緩衝擊方法
– 充電管理：削峰填谷、平緩負載
– V2G：將EV視作儲能設備，可協調
、可雙向控制車載動力與電網間的
能源傳輸
需求負載
淨負載
電動車負載
無管理充電模式
充電管理模式
電動車充電與PV發電
一致
PV發能量
淨負載
PV發能量
淨負載尖離峰
差異加大
較平緩
資料來源：IEA (2017), Global EV Outlook.

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工研院臺灣TIMES模型-電力模組
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Demand by Sector
• 基準年能源服務需求(ESD)
• 未來成長率
• 電力需求技術
Electricity Supply
• 資源上限(如天然氣)
• 發電組機特性
• 政策發展目標
Economics
• 進口能源成本
• 機組運維成本
• 新機組投資成本
Temporal resolution for renewable
and demand
• 季節性
• 日/小時
• 尖峰/離峰
TIMES
模型
時段別、燃料別發電
量結構
各年度電源開發規劃
發電用燃料使用量與
碳排放量
TIMES模型電力規劃基於滿足電力供
需平衡，考量成本與資源限制等因素
在成本最小化下：
1. 滿足電力供需平衡
2. 考量各燃料別電廠供電特性(一年24個時段)
3. 考量各燃料別電廠發電成本
4. 考量資源限制(如天然氣進口量上限)
5. 考量政策目標(如核能、再生能源發展)電網容量限制
機組操作與調度特性
資料來源：本團隊

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臺灣TIMES模型-電力模組時段別分類
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• 時段別建置考量
• 電力負載需求(季節、平假日,小時)
• 變動性再生能源(季節、小時)
• 空污管制 (季節)
• 3 (季節) * 2 (週) * 11 (小時) = 66
資料來源：本團隊

10. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
臺灣TIMES模型-電力模組時段別參數
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需求面
• 量測資料(特定用戶、AMI)
• 調查資料
• 能源統計資料
供給面：燃料別/電廠別逐時發電資料
• Annual-level (燃煤, 核能)
• Seasonal-level (水力)
• Day-night level (可調度 & 間歇性)
金屬製品製造業
住宅冰箱
PV逐時發電資料
PV 時段別容量因數資料
資料來源：台電綜合研究所AMI資料、本團隊

11. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
長期能源供需考量再生能源與電氣化
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情境設計
情境內容說明 BAU S1 S2 S3 S4
需求面 考量社經發展及各部門節能潛力
再生能源目標
實績值
維持2018年
數值
2025年達
20%，離岸自
2026年起每
年新增1GW
2025年達
20%，離岸自
2026年起每
年新增1GW
2025年達
20%，離岸自
2026年起每
年新增1GW
2025年達
20%，離岸自
2026年起每
年新增1GW20%
變動性再生能源
時段別特性
有
無時段別 無時段別 有時段別 有時段別 有時段別
無
運輸部門電氣化 無電氣化 無電氣化 無電氣化 有電氣化 有電氣化
車載電池回饋至電網(V2G) 無V2G 無V2G 無V2G 無V2G 有V2G

12. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
62%
長期能源供需規劃考量時段別
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• 模型量化呈現：時段別負載曲線、淨負載曲線、時段別容量因數與發電配比
• 尖峰負載移轉至傍晚18:00~20:00
• 秋冬(10月-3月)因PV與離岸風電發電占比高，淨負載尖離峰差異比增大
45%
35%

13. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
運輸電氣化影響評估(1/2)
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未實施充電管理，18：00~20:00 時段尖峰負載增加 3%
充電管理，車載電池將回饋至電網功能，可平緩負載
47% 50%
2035
45%

14. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
運輸電氣化影響評估(2/2)
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充電管理建議時段
V2G發生時段
充電時間由晚上移至清晨及正午
傍晚時段車載電池將回饋至電網功能，主要發生季節為夏季

15. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
再生能源與電氣化減碳影響評估
發電配比 減碳貢獻
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• 運輸電氣化減碳效果隨電力排放係數降低越顯著
• 低碳電力：2035年減碳貢獻達35百萬噸(相較BAU)• 燃煤占比逐年降低
• 變動性再生能源時段供電特性與與電氣化
管理影響燃氣發電

16. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
結論
• 低碳電力與電氣化為深度減碳關鍵要素
• 變動性再生能源增加，需提昇電力系統彈性
• 電氣化措施在低碳電力供應下，為需求端減碳可持續著力的方向
• 運輸電氣化增加負載需求可藉由政策誘因或市場機制減緩衝擊
• 能源議題應由系統面分析，模型工具協助提供量化分析
• 簡化真實世界型態，提供量化、整合性資訊，作為決策與對話基礎
• 長期能源供需規劃納入時段分析與電廠操作特性，提高分析合理性
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17. Copyright 2019 © ITRI 工業技術研究院
簡報結束
謝謝聆聽
電力評估模組
能源供需規劃
減碳路徑評估
工業評估模組
MACRO經濟模組
能源政策評估
運輸評估模組
環境衝擊評估
地理資訊系統
可計算一般均衝分析
產業發展預測
經濟衝擊評估
住商評估模組
投入產出分析
時間序列分析
郭瑾瑋 Chingwei Kuo 周裕豐 Yufeng Chou 李孟穎 Mengying Lee 吳易樺 Yihua Wu 温珮伶 Peiling Wen
https://km.twenergy.org.tw/energy/
臺灣TIMES能源工程模型資訊公開網站
模型工人們
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