随着能源产业技术百花齐放,原本保守的电力公司逐渐改变观念,如今主流思维是,电力系统的弹性应变能力,才是真正稳定供电的关键,而非一成不变、僵固、大而无当的假稳定。为此,全球大电力公司也越来越重视各种弹性应变技术,包括需求端管理的需求反应,如今,需求反应在能源领域更进一步,不仅只于提供电力系统的弹性应变能力,也进军天然气供应系统。
在欧美温带国家,每逢冬季有高度暖房需求,其中部分由电力供应,少部分燃油,还有一大部分来自天然气暖炉,而电暖炉部分使用的电力,也有一大部分来自燃气发电,因此形成天然气需求的高峰。天然气可以储槽储存,但是仍不免有意外,例如加州自 2015 年 10 月底发生的亚里索峡谷(Aliso Canyon)天然气储井泄漏事件,电力越来越仰赖燃气发电,也让天然气的供应更重要,而天然气也有供应瓶颈,那就是管线的输送能力有上限,若是需求超过管线输气能力,就会供应不及,在纽约市中心以及长岛地区,就有这样的忧虑。
为了少数高峰时段,要大挖马路,布建输送量更大的新管线?或是有其他解决方案呢?天然气产业向电力事业取经,在美国,电业采用需求反应来解决尖峰供给与输配的瓶颈,如今美国有超过 30 吉瓦(gigawatt)容量资源,需求反应成为规模数 10 亿美元的产业,提供电业即时平衡供需的弹性工具,电业如今也将开始将这样的概念应用到天然气供需管理。
2017 年冬季,美国电力公司国家电网(National Grid)与软件公司自动电网(AutoGrid)合作,将电业的需求反应技术,带进天然气产业,2017 年 11 月,这项先导测试计划获得美国公用事业管理委员协会(National Association of Regulatory Utility Commissioners,NARUC)颁予“天然气创新奖”(Innovation in Gas Award)。计划的内容是,长岛以及纽约市内部分地区的工商业天然气用户,其燃气设施,包括锅炉、暖气,都将安装 IPKeys 提供的智慧开关,采用 OpenADR 通讯标准,由自动电网的弹性管理软件控制,当早上 6 点到 9 点天然气需求尖峰时,可自动关闭非必要的燃气设施,使得需求不会超过输气瓶颈,而能安全度过高峰时间。
透过管理化解需求高峰
自动电网的技术已经应用于许多电力公司的需求管理计划,不过这是头一次用于天然气。目前已有 16 家国家电网的客户签约参与此次先导测试计划,在 12 月到隔年 2 月的冬季暖房需求季节,早上 6 点到 9 点的天然气使用高峰,提供需求反应服务,回报是可得到补贴折扣。16 家客户的规模虽然相当小,但测试所得到的经验,将可望能提供国家电网未来如何管理美国东北 700 万用户的新办法,可最佳化基础设施的运用效率,避免昂贵的新建管线工程。
过去天然气的需求端管理,只有霸道的分区停止供应,与电力系统的分区限电一样,但事实上有许多燃气设施并不急着马上开启,可在高峰时间之后才使用,全面停止供气一竿子打翻一船人,急用与不急用一起遭殃。透过需求管理,可暂停不一定要此时使用的燃气设施,不影响急用的燃气设施,不知不觉间化解需求高峰。
天然气的管理对纽约市来说至关紧要,因为纽约计划于 2021 年停役印地安角核电厂,预期其产出电力将主要由燃气发电弥补,将对供气基础设施造成更多挑战。纽约正规划设置能源储存应对用电尖峰问题,但另一方面也要考量燃气供应尖峰的问题。需求反应技术应用到天然气方面,可以进一步稳定纽约的总体能源供需。
另一方面,亚里索峡谷事件后,因应亚里索峡谷天然气储槽全面停用、产生尖峰用电时间燃气供气缺口连带导致尖峰,电力公司大量应用电力方面的需求反应技术为调节措施,因而举重若轻的度过难关。如今纽约的先导测试,开启天然气需求反应的可行性评估,未来能源产业的弹性调度空间将更宽广。
- National Grid and AutoGrid Test Demand Response for Natural Gas in New York
(首图来源:Flickr/Adam CC BY 2.0)
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