圖解|電費愈貴它愈搶手,虛擬電廠是什麼?為何是AI時代穩定供電關鍵?
圖解|電費愈貴它愈搶手,虛擬電廠是什麼?為何是AI時代穩定供電關鍵?

當AI、半導體推高用電需求,台灣電網正承受前所未有的壓力,電力也逐漸成為企業營運風險之一。同時,台灣在面對非核家園與淨零碳排的挑戰,時常籠罩在缺電的焦慮中。傳統解法是多蓋電廠、擴大風電,但一項「不用新建電廠」的解方來了,號稱「電力界Uber」的虛擬電廠,有望成為穩定供電、甚至創造收益的關鍵。

虛擬電廠是什麼?

「虛擬電廠」指的不是一座具體存在的發電廠,而是結合數位平台與即時通訊技術所打造的電力調度中樞。 透過這套系統,不管是家裡屋頂太陽能板、企業的儲能設備、甚至電動車充電樁,都可以被即時納入能源調度,維持電力供需平衡。

台灣能源數位轉型產學技術聯盟主持人許志義教授形容,虛擬電廠就像台電的「牛棚投手」,平時靜待候命,但在發電機組跳機時可立刻上陣,成為穩定電網的角色。

許志義也比喻,虛擬電廠是「電力界Uber」,同樣是共享經濟模式,只是對象不是車輛或房間,而是閒置的電力,當社會越多電力資源能被共享與調度,台灣的能源系統將更加靈活。

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透過需量反應集結各種分散式電力資源,例如電動車、發電機、風、光發電系統、儲能系統等,再進行電力調度,形成一座隱形的電廠「虛擬電廠(Virtual Power Plant)」
圖/ 攝影/郭采樺

根據美國能源部白皮書報告指出,由於化石能源資產逐步退役,預計2030年前將有200GW(百萬瓩)的用電尖峰需求需透過新的再生能源滿足,如果將目前虛擬電廠的規模增加3倍,則可解決10%至20%的尖峰用電需求,進而省下每年100億美元(約新台幣2,956億元)的電網成本。

「虛擬電廠不只穩供電,還能幫企業賺錢。」義電智慧能源董事長陳威廷在台灣能源數位轉型產學技術聯盟與ESG遠見共好圈共同舉辦虛擬電廠暨電網韌性高峰會一語點出關鍵,隨著碳費即將開徵、電價年年調漲,企業能參與電力調度、賺取回饋,還能強化ESG表現。對企業來說,這已不只是選項,而是生存關鍵。

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虛擬電廠如何讓企業將電力成本,轉換為利潤?

根據數據資料顯示,台灣電價預估至2033年,年均成長將達2.8%,加上碳費即將開徵,以及用電大戶需達成年節電率1.5%的「深度節能」政策,都讓電力支出成為企業沉重的負擔。

然而,虛擬電廠提供一個將電力成本轉化為利潤的契機。陳威廷董事長指出,企業透過參與需量反應加入虛擬電廠,不僅能在電網需要時貢獻彈性電力、賺取額外收益,更能提升自身的永續形象(ESG),並優化營運的可靠度。

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義電智慧能源台灣董事長陳威廷表示,虛擬電廠可以將用電成本轉化為永續商機,並提升電網韌性,降低停電風險。
圖/ ESG遠見共好圈提供

他透露,根據義電智慧能源旗下的全球調度中心數據,在全球啟動電力調度的次數從2017年的333次,增加至2024年1,340次,7年內成長4倍,顯示出全球電網對「彈性電力」需求極為迫切。

行政院能源及減碳辦公室副執行長林子倫也指出,過去台灣的能源轉型多著重在「創能」,例如建造300多隻離岸風機,但下一步的關鍵在於虛擬電廠,而核心精神正是「藏電於民」,將權力從集中的大型電廠台電下放,讓民間的每一份電力資源都有機會參與進來,積少成多。

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為何我們需要虛擬電廠?AI時代的缺電焦慮

為何牛棚投手角色的「虛擬電廠」在今日變得如此重要?答案藏在全球三大趨勢之中, 去碳化電力化數位化

根據國際能源總署(IEA)資料,2024年再生能源已占全球電力結構的32%,但風電、光電等再生能源的間歇性與不穩定性,可以說是「先天不足」。與此同時,全球電力需求持續成長,預計到2027年的年均成長率將達4%,加上AI運算等數位科技的崛起,讓用電量呈現爆炸性增長,而這一切對全球各國日漸老舊的電網帶來巨大的壓力。

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圖/ Gemini生成

許志義舉例說明,像是今年4月,葡萄牙與西班牙爆發伊比利半島大停電事件,即使在電力基礎設施完善的歐洲,電網仍可能因負荷失衡而陷入癱瘓。對台灣來說,這樣的危機並非遙不可及,在去年4月3日花蓮地震發生當下,台電數座機組也發生「跳機」,但好在因為台電已備妥虛擬電廠的儲能系統,才能避免大規模分區停電。

放眼國際,虛擬電廠早已經是現在進行式。許志義引述美國能源部在2023至2025年期間接連發布兩版白皮書,預測到2030年,虛擬電廠的規模將成長3到5倍,足以取代全美10%至20%的尖峰發電容量,對比之下,台灣目前虛擬電廠的占比仍不到1%,發展潛力巨大。

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未來若台灣要推動再生能源大規模佈建,現行電網的穩定性勢必受到更大挑戰。當供應端越來越難掌控,尤其在氣候變化干擾下,電力公司的採購成本波動也將更頻繁、更難預測。在這樣的情境下,若能從「需求面」優先出手,透過虛擬電廠調整用電行為,主動參與電網平衡,維持電網平衡,將是關鍵,也是商機。

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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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