評論觀點

電動車推動政策對傳統電網的挑戰
郎若帆

2018/03/12

  為了對抗空污,行政院於去(2017)年底拋出電動車推動時程,2035年禁售燃油機車、2040年禁售燃油汽車。近年來,台灣在電動機車的推廣或許取得不錯成績,但在電動車方面依舊舉步維艱,即便納入廣義的綠能車款(如油電混合動力車),2016年也僅賣出8,400台,占全年新車銷量不過2%。

   針對電動車增加可能造成的電力需求與空污移轉,大規模使用電動車或許能降低碳排、減少空污,但從燃油汽車到電動車的轉變,不僅是交通產業的顛覆,對電網的運轉也是非常大的挑戰。

   首先應該是電網運作的安全性和電費成本問題。專家指出若美國所有燃油汽車更換成電動車,其電網可能會瞬間摧毀;依據研究,當電動車占總乘用車的比重超過15%時,才會看到對電力供應網路有實質性影響。據彭博(Bloomberg)新能源財經部門在2017年夏天發表的報告顯示,全球的電動車普及程度可能要到2035年才能到達這個水準。但對於電動車普及程度更快的國家和城市而言,急劇提升的電力負荷會給城市供電系統帶來巨大的挑戰。電動車普及後加倍的電力需求可能會影響高壓電線傳輸的安全性,當電網達到極限負荷時,會導致變壓器過載並引發爆炸,電力供應部門需要配置更多變壓器以為因應,變壓器的採購和安裝成本則由所有電力用戶承擔,此則意味著電費可能高漲。

  
其次則是電網錯峰調度問題。若電動車儘量利用離峰充電,讓電力供應部門調節尖離峰電力需求,可有效地降低發電成本。過去機組在夜間閒置,等於提高固定成本。若機組在24小時穩定發電的情況下,平均每度電的成本將會更便宜。如此一來,電費帳單數字亦可能降低。

  
電動車普及的第三項挑戰則是促使電力部門引入更豐富的能源系統,包括太陽能及風力發電。如電動車可在行駛過程中依靠太陽能充電,或是在夜晚利用風能發電,滿足白天需求,甚且可將電動車當成家庭儲能系統,利用家庭能源管理系統(HEMS)等系統應用,在電力需求高峰時將電力輸送到電網系統。至於如何讓電動車的充放電時間配合電網?則有賴時間電價、需量反應、智慧電網,以及電動車充電站與智慧電網結合之「車對電網技術vehicle to gridV2G)的系統服務發展,這將是電動車世代的新考驗。面對這些可能來臨的挑戰,台電首先面臨的問題是發電容量是否充足?電網運作的安全性是否無虞?

   2017年台灣機車總數1,376萬台、汽車總數793萬台估算,汽機車全面電動化後,每天將增加4,011萬度的電能需求。依據台電估算,不論夏季或冬季之夜間離峰的電力應足以滿足電動車充電需求,但必須以低價為誘因,引導電動車利用夜間充電,如此不僅發電容量充足,利用區域電網調度再生能源系統還可降低發電成本。除了時間電價外,長期還可導入各式能源管理系統(尤其是停車能源管理系統),運用需量反應營運模式平衡電網之尖離峰負載差距及供需角色,降低發電成本,甚至可導入V2G技術,將電動車內儲存的電力在用電尖峰時反向供電給電網。就電力調度來說,結合先進資訊科技及服務模式會是未來營運的重要發展方向。

   
目前,國內還沒有停車能源管理系統,此為全新的營運模式,需要政府政策性輔導;而V2G技術也尚未發展成熟,但只要需求市場規模足夠,預期可於十年內達到商業規模。且未來電池技術的發展可期,電池成本及再生能源儲能技術之精進將有助於電網的平衡及穩定。

  
雖然,電動車的推動政策對台灣傳統電網而言充滿挑戰,許多系統與技術發展仍未成熟,但電動車的使用對於電力網路而言還是有利的,透過平衡和調節日常的用電需求,甚至將可再生能源儲存在汽車的動力電池,都可以緩解電動車的普及對電網的壓力。好消息是電動車還沒有開始大規模普及, 2040年是禁售燃油車的開始,全面電動車化可能在2050年之後,台灣的電力網路仍有許多因應挑戰的時間和空間。

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