歐盟系統彈性協會(EU-SysFlex)創新系統(輔助)服務之產品定義簡介

目錄：

• 壹.前言
• 貳.本文內容
• 執行摘要：
• 第1章 EU-SysFlex 任務(TASK)3.1介紹
• 1.1背景
• 1.2 工作包(WP)3目標
• 1.3 任務3.1之目標及與其他任務的關係
• 第2章 方法與方式
• 2.1 概述
• 2.2 系統服務的最新評估
• 2.3 產生創新想法問卷
• 2.4 促進討論與互動的研討會
• 第3章 技術稀缺性之概述(OVERVIEW OF THE TECHNICAL SCARCITIES)
• 3.1 缺乏頻率控制(LACK OF FREQUENCY CONTROL)
• 3.1.1 缺乏系統慣性(LACK OF SYSTEM INERTIA)
• 3.1.2 缺乏備轉容量(LACK OF OPERATING RESERVE)
• 3.1.3 缺乏升降載備轉容量(LACK OF RAMPING RESERVE)

• 3.2 LACK OF VOLTAGE CONTROL[略]
• 3.3 ROTOR ANGLE INSTABILITY[略]
• 3.4 NETWORK CONGESTION[略]
• 3.5 NEED FOR SYSTEM RESTORATION AND BLACK START CAPABILITY[略]
• 3.6 REDUCTION IN SYSTEM ADEQUACY[略]
• 3.7 FROM TECHNICAL SCARCITIES TO SYSTEM SERVICES TO PRODUCT INNOVATION[略]
• 第4章 系統(輔助)服務規範(SYSTEM SERVICES SPECIFICATION)
• 4.1 最先進評估結果(RESULTS OF THE STATE-OF-THE-ART ASSESSMENT)
• 4.2 頻率控制 (FREQUENCY CONTROL)
• 4.2.1 慣性反應 (INERTIAL RESPONSE)
• 服務說明：
• 目前經驗：
• 創新潛力(Innovation potential)：
• 產品樣例(Product example)：
• 4.2.2 快速頻率反應 (FAST FREQUENCY RESPONSE)
• 4.2.3 頻率遏制備轉容量 (OPERATING RESERVE FOR FREQUENCY CONTAINMENT RESERVE)
• 4.2.4 頻率復原備轉容量 (OPERATING RESERVE FOR FREQUENCY RESTORATION RESERVE)
• 4.2.5 替代備轉容量 (REPLACEMENT RESERVE)
• 4.2.6 升降載備轉容量產品 (RAMPING PRODUCTS)
• 4.3 VOLTAGE CONTROL[略]
• 4.4 CONGESTION MANAGEMENT PRODUCT[略]
• 4.5 新的潛在系統(輔助)服務的說明 (DESCRIPTIONS OF NEW POTENTIAL SYSTEM
• 4.5.1 同步慣性反應(SYNCHRONOUS INERTIAL RESPONSE)
• 4.5.2 故障後快速有效電力復原(FAST POST FAULT ACTIVE POWER RECOVERY)
• 4.5.3 動態無效電力反應(DYNAMIC REACTIVE RESPONSE)
• 4.5.4 壅塞管理產品(CONGESTION MANAGEMENT PRODUCTS)
• 4.6 系統服務套裝摘要(SUMMARY OF THE SUITE OF SYSTEM SERVICES)
• 4.7 產品設計創新的其他領域
• 4.7.1 包括備轉容量需求的動態大小
• 4.7.2 電能與電力之考量
• 4.7.3 將特定時間表建立到需求中
• 4.7.4 將多個備轉容量產品捆綁在一起
• 4.7.5 輸出的聚合提供合規反應
• 4.7.6 超級產品動機介紹
• (a)由TSO與DSO選擇最佳組合之供應商定義能力（「超市」方式）：
• (b)「超級產品」方式：
• 第5章 市場評估
• 5.1可能的市場組織概述
• 5.1.1集中市場組織
• 5.1.2分散市場組織
• 5.1.3管制方式
• 5.1.4分佈式市場組織
• 5.2 系統服務設計市場方式的挑戰
• 5.2.1 設計系統服務市場的背景
• 5.2.2 正確的服務數量與正確的付款水準
• 5.2.3 那種市場方式最合適？
• 5.2.4 需要正確的協調
• 5.2.5壅塞管理的挑戰
• 5.2.6 資料、透明度與協定方面的挑戰
• 第6章 結論
• 參考資料：

壹.前言

這幾個月以來斷斷續續閱讀愛爾蘭輸電調度中心主導的歐盟系統彈性計畫(EU-SysFlex project)中的一篇成果研究報告D3.1涉及有關創新系統(輔助)服務產品定義之文章(Product Definition for Innovative System Services)。本文係研究團隊盤點歐盟、澳洲、美加各電業的實務經驗與未來方向，跳出固有的思維，採用許多不同的研討方式分別詳細討論研究得出來的創新系統服務定義之成果。值得正在積極進行發展再生能源的台電系統未來到達高占比時，系統運轉所需輔助服務之參考，特別邊讀邊摘譯有關頻率控制之系統服務內文與大家分享，若有錯誤也請指正。

貳.本文內容

執行摘要：

過渡到變動性再生能源發電非常高占比的電力系統，可能會導致電力系統技術上與財務上特性發生根本性的變化。在歐盟電力系統彈性(EU-SysFlex)計畫的背景下，再生能源裝置容量成功滿足每年至少50％以上的總電力需求之系統，則被定義為高占比再生能源發電之電力系統。從傳統大型同步發電機組主導的電力系統移轉到高占比變動性非同步再生技術的系統，已披露出對安全及可靠運轉電力系統造成技術上的挑戰。這是由於這些技術的非同步特性以及基礎資源的可變特性。如果不解決這些挑戰，則會對電力系統的安全度與穩定度產生影響。這些挑戰或技術稀缺性通常是傳統發電的被替代，與因非同步再生發電佔比水準提高的結果，可以歸納如下：

• 缺乏頻率控制
• 缺乏電壓控制
• 轉子角度不穩定
• 電網壅塞
• 系統裕度與系統恢復能力的下降

在EU-SysFlex中，認知到要解決這些稀短性問題，將需要一套系統層級想法的整體解決方案。擁有一套完整的系統服務，橫跨整個技術稀缺性領域，將有助於確保未來的電力系統在發生重大衝擊時更加強健；儘管變動性再生能源發電的占比增加及需求面之不確定性加大，但系統仍將更加可靠；對緊急情況與偶發事件更有韌度。為了繼續提供用戶安全與強韌的電力系統，可能需要新的與創新之系統服務，來補充既有輔助服務套裝，以及一系列技術解決方案。透過系統服務 ，解決這些稀缺問題是EU-SysFlex計畫中任務3.1的主要目標。

在本報告中，對目前系統服務進行了分類，並需要新系統服務考慮電力系統轉移到高占比變動性再生能源發電所發生之技術稀缺性予以評估，這些稀缺性是工作包(WP2)在文獻審查中提出之研究成果報告2.1（EU-SysFlex協會，2018）中所定義的。應注意到，任務2.4中正在進行對系統需求與技術稀缺性的最先進、與定量評估中。透過使用最先進評估，已經識別出120多種廣大範圍的系統服務與產品。這些產品的範圍從既有產品到各國家及轄區正在考慮的產品，與在不同開發階段占有多少比例。產品首先根據其緩解的主要技術稀缺性類型進行分類，然後根據其運轉的時間期間分類。毫不奇怪，發現傳統上一直將重點放在有效電力服務與頻率控制上。確實，在檢視既有系統服務時，發現它們主要解決了與頻率控制相關的當前挑戰，而不是先前在任務2.1的EU-SysFlex計畫中所確定之未來技術稀缺性。圖1顯示，與其他稀缺性類別相比，頻率控制類別中存在大量產品。應該注意的是，儘管圖1並不是一個完整的明細表，且所建立的訊息，僅是從EU-SysFlex協會合作夥伴那裡獲得的（請參閱附件I），但是它成功地突顯了既有系統服務套裝中的一些清楚趨勢與潛在差距。

圖1：透過技術稀缺性識別（既有服務、新服務與新概念）的所有產品與系統服務（或基於市場與電網法規的解決方案）的完整明細對應圖 繼續閱讀 →

歐盟系統彈性協會(EU-SysFlex)創新系統(輔助)服務之產品定義簡介

目錄：

• 壹.前言
• 貳.本文內容
• 執行摘要：
• 第1章 EU-SysFlex 任務(TASK)3.1介紹
• 1.1背景
• 1.2 工作包(WP)3目標
• 1.3 任務3.1之目標及與其他任務的關係
• 第2章 方法與方式
• 2.1 概述
• 2.2 系統服務的最新評估
• 2.3 產生創新想法問卷
• 2.4 促進討論與互動的研討會
• 第3章 技術稀缺性之概述(OVERVIEW OF THE TECHNICAL SCARCITIES)
• 3.1 缺乏頻率控制(LACK OF FREQUENCY CONTROL)
• 3.1.1 缺乏系統慣性(LACK OF SYSTEM INERTIA)
• 3.1.2 缺乏備轉容量(LACK OF OPERATING RESERVE)
• 3.1.3 缺乏升降載備轉容量(LACK OF RAMPING RESERVE)

• 3.2 LACK OF VOLTAGE CONTROL[略]
• 3.3 ROTOR ANGLE INSTABILITY[略]
• 3.4 NETWORK CONGESTION[略]
• 3.5 NEED FOR SYSTEM RESTORATION AND BLACK START CAPABILITY[略]
• 3.6 REDUCTION IN SYSTEM ADEQUACY[略]
• 3.7 FROM TECHNICAL SCARCITIES TO SYSTEM SERVICES TO PRODUCT INNOVATION[略]
• 第4章 系統(輔助)服務規範(SYSTEM SERVICES SPECIFICATION)
• 4.1 最先進評估結果(RESULTS OF THE STATE-OF-THE-ART ASSESSMENT)
• 4.2 頻率控制 (FREQUENCY CONTROL)
• 4.2.1 慣性反應 (INERTIAL RESPONSE)
• 服務說明：
• 目前經驗：
• 創新潛力(Innovation potential)：
• 產品樣例(Product example)：
• 4.2.2 快速頻率反應 (FAST FREQUENCY RESPONSE)
• 4.2.3 頻率遏制備轉容量 (OPERATING RESERVE FOR FREQUENCY CONTAINMENT RESERVE)
• 4.2.4 頻率復原備轉容量 (OPERATING RESERVE FOR FREQUENCY RESTORATION RESERVE)
• 4.2.5 替代備轉容量 (REPLACEMENT RESERVE)
• 4.2.6 升降載備轉容量產品 (RAMPING PRODUCTS)
• 4.3 VOLTAGE CONTROL[略]
• 4.4 CONGESTION MANAGEMENT PRODUCT[略]
• 4.5 新的潛在系統(輔助)服務的說明 (DESCRIPTIONS OF NEW POTENTIAL SYSTEM
• 4.5.1 同步慣性反應(SYNCHRONOUS INERTIAL RESPONSE)
• 4.5.2 故障後快速有效電力復原(FAST POST FAULT ACTIVE POWER RECOVERY)
• 4.5.3 動態無效電力反應(DYNAMIC REACTIVE RESPONSE)
• 4.5.4 壅塞管理產品(CONGESTION MANAGEMENT PRODUCTS)
• 4.6 系統服務套裝摘要(SUMMARY OF THE SUITE OF SYSTEM SERVICES)
• 4.7 產品設計創新的其他領域
• 4.7.1 包括備轉容量需求的動態大小
• 4.7.2 電能與電力之考量
• 4.7.3 將特定時間表建立到需求中
• 4.7.4 將多個備轉容量產品捆綁在一起
• 4.7.5 輸出的聚合提供合規反應
• 4.7.6 超級產品動機介紹
• (a)由TSO與DSO選擇最佳組合之供應商定義能力（「超市」方式）：
• (b)「超級產品」方式：
• 第5章 市場評估
• 5.1可能的市場組織概述
• 5.1.1集中市場組織
• 5.1.2分散市場組織
• 5.1.3管制方式
• 5.1.4分佈式市場組織
• 5.2 系統服務設計市場方式的挑戰
• 5.2.1 設計系統服務市場的背景
• 5.2.2 正確的服務數量與正確的付款水準
• 5.2.3 那種市場方式最合適？
• 5.2.4 需要正確的協調
• 5.2.5壅塞管理的挑戰
• 5.2.6 資料、透明度與協定方面的挑戰
• 第6章 結論
• 參考資料：

壹.前言

這幾個月以來斷斷續續閱讀愛爾蘭輸電調度中心主導的歐盟系統彈性計畫(EU-SysFlex project)中的一篇成果研究報告D3.1涉及有關創新系統(輔助)服務產品定義之文章(Product Definition for Innovative System Services)。本文係研究團隊盤點歐盟、澳洲、美加各電業的實務經驗與未來方向，跳出固有的思維，採用許多不同的研討方式分別詳細討論研究得出來的創新系統服務定義之成果。值得正在積極進行發展再生能源的台電系統未來到達高占比時，系統運轉所需輔助服務之參考，特別邊讀邊摘譯有關頻率控制之系統服務內文與大家分享，若有錯誤也請指正。

貳.本文內容

執行摘要：

過渡到變動性再生能源發電非常高占比的電力系統，可能會導致電力系統技術上與財務上特性發生根本性的變化。在歐盟電力系統彈性(EU-SysFlex)計畫的背景下，再生能源裝置容量成功滿足每年至少50％以上的總電力需求之系統，則被定義為高占比再生能源發電之電力系統。從傳統大型同步發電機組主導的電力系統移轉到高占比變動性非同步再生技術的系統，已披露出對安全及可靠運轉電力系統造成技術上的挑戰。這是由於這些技術的非同步特性以及基礎資源的可變特性。如果不解決這些挑戰，則會對電力系統的安全度與穩定度產生影響。這些挑戰或技術稀缺性通常是傳統發電的被替代，與因非同步再生發電佔比水準提高的結果，可以歸納如下：

• 缺乏頻率控制
• 缺乏電壓控制
• 轉子角度不穩定
• 電網壅塞
• 系統裕度與系統恢復能力的下降

在EU-SysFlex中，認知到要解決這些稀短性問題，將需要一套系統層級想法的整體解決方案。擁有一套完整的系統服務，橫跨整個技術稀缺性領域，將有助於確保未來的電力系統在發生重大衝擊時更加強健；儘管變動性再生能源發電的占比增加及需求面之不確定性加大，但系統仍將更加可靠；對緊急情況與偶發事件更有韌度。為了繼續提供用戶安全與強韌的電力系統，可能需要新的與創新之系統服務，來補充既有輔助服務套裝，以及一系列技術解決方案。透過系統服務 ，解決這些稀缺問題是EU-SysFlex計畫中任務3.1的主要目標。

在本報告中，對目前系統服務進行了分類，並需要新系統服務考慮電力系統轉移到高占比變動性再生能源發電所發生之技術稀缺性予以評估，這些稀缺性是工作包(WP2)在文獻審查中提出之研究成果報告2.1（EU-SysFlex協會，2018）中所定義的。應注意到，任務2.4中正在進行對系統需求與技術稀缺性的最先進、與定量評估中。透過使用最先進評估，已經識別出120多種廣大範圍的系統服務與產品。這些產品的範圍從既有產品到各國家及轄區正在考慮的產品，與在不同開發階段占有多少比例。產品首先根據其緩解的主要技術稀缺性類型進行分類，然後根據其運轉的時間期間分類。毫不奇怪，發現傳統上一直將重點放在有效電力服務與頻率控制上。確實，在檢視既有系統服務時，發現它們主要解決了與頻率控制相關的當前挑戰，而不是先前在任務2.1的EU-SysFlex計畫中所確定之未來技術稀缺性。圖1顯示，與其他稀缺性類別相比，頻率控制類別中存在大量產品。應該注意的是，儘管圖1並不是一個完整的明細表，且所建立的訊息，僅是從EU-SysFlex協會合作夥伴那裡獲得的（請參閱附件I），但是它成功地突顯了既有系統服務套裝中的一些清楚趨勢與潛在差距。

圖1：透過技術稀缺性識別（既有服務、新服務與新概念）的所有產品與系統服務（或基於市場與電網法規的解決方案）的完整明細對應圖 繼續閱讀 →