2019/02/11
｜撰文：施恩（台灣經濟研究院副研究員）
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圖片提供／能源報導編輯部
以需求配合供給是目前電力供需的新方向。打出「需量反應」這張牌，從需求面減少尖峰用電，用戶省電費，還可以減碳救地球！
近年來在穩定供電的議題上，需量反應是電力公司常常使用的工具之一。然而，民眾普遍對於需量反應方案感到陌生。本篇將說明需量反應方案的推動目的、方案類型與效益。
你瞭解電力的供給與需求嗎？
過去電力的供應型態主要是供給配合需求，簡單來說，就是大家要用多少電，電力公司再配合發出多少電來供應。但是，近年來由於環保意識抬頭及電源開發困難等議題，讓許多電力公司慢慢調整電力供應的型態，逐漸轉變為從需求配合供給，而什麼是需求配合供給呢？先從下面這張圖說起吧！
資料來源／台電公司
由於各行各業與每個家庭在不同時間點的用電量不一致，所以台電公司每個小時面臨到的用電需求也不一樣，經整理全台灣一整年每個小時的用電量，由高到低排序，可以發現電力需求其實在前面100個小時的時段中增加很快，用電需求最高的第1個小時與第100個小時相差了近2,000MW的用電量，相當於一座核二廠的發電量。進一步分析這100小時的分布情形，則發現主要是發生在夏天最熱的下午時段，由於空調需求的大幅增加，導致台電公司往往在這段時間的供電受到很嚴峻的挑戰。
這不只是台電公司遭遇的問題，也是全世界各家電業的難題。其實設置很多電廠就是為了應付尖峰時段的供電，如果可以讓這100小時的用電量下降，那不就可以省下相對應的電廠了？是的，假設這100小時用電量能夠穩定下降500MW，不僅可以省下建設500MW電廠的成本，同時還能避免電力供應不足的危機，這也是國外開始興起需求配合供給的主因，就是透過電價設計或是給予獎勵等方式，鼓勵用戶在整體用電量較高的時段降低用電。
到底需求要怎麼配合在尖峰時間減少用電呢？接下來談談「需量反應」吧！
圖片來源／能源知識科普網
需量反應到底是什麼？
近幾年的新聞報導時常出現需量反應（Demand Response）這個名詞，但是，民眾對需量反應大都感到陌生。
為什麼叫「需量反應」呢，我們先把這個名詞拆成兩個部分，也就是「需量」跟「反應」。需量的概念對於一般人來說可能比較陌生，但是需量的相關名詞「能量」或是「用電量」就比較多人知道。那需量跟能量之間的關係是甚麼呢？其實需量就是指一個特定時間點下的需求量，而能量是一段時間需求量的累積值。
讓我們舉一個例子吧！一般的LED燈泡一打開就會消耗10瓦（W）的電，這10瓦（W）就是這個燈泡的需量，如果這個燈泡連續使用100小時之後，所累積的1度電（1,000Wh）就是指這個燈泡在這100小時所使用的能量。
至於「反應」就比較簡單，就是透過一些機制讓用戶的行為產生不一樣的反應。需量反應結合起來的意思就是，讓使用者原本要用的「需量」產生不一樣的「反應」結果。
比較完整的解釋，需量反應其實就是上述藉由不同方式讓電力用戶於尖峰用電時段減少本身用電需求量，或移轉部分尖峰用電到離峰用電時段，以獲取電價獎勵的作法。
大致來說，需量反應方案可以分為兩種型態，第一種是以價格機制引導用戶節電，第二種是透過獎勵機制引導用戶節電，兩者所使用的機制並不相同，以下分別說明。
繪圖／台灣經濟研究院研究五所
價格機制的需量反應方案
首先，價格機制的需量反應最典型的方法就是「時間電價」方案，主要的概念是把一天24小時的時段劃分為尖峰時段及離峰時段，在尖峰時段收取比較高的電價，而離峰時段的電價就相對較低，透過設計不一樣的電價方式，引導用戶避免在尖峰時段用電。其實這種機制已經出現在你我的日常生活之中，像是高速公路在連續假期夜間暫停收費、旅遊旺季機票價格較高等等，都是透過價格機制引導民眾改變行為的例子。
這種方式就是經濟學所稱的「差別取價」。當民眾用電行為有彈性調整的空間（也就是用電不受時間限制的情況），在不同時段收取不同電價的作法就可以改變用戶的用電行為。但是，尖峰的電價與離峰的電價是怎麼決定的？其實這種電價機制的主要精神就是使用者付費，如同前面所提到的，在尖峰時段用電需求量很高，這時候電力公司也必須啟動較多電廠供電，燃料成本也比較高，所以設計較高的電價是在反映合理的成本，而非懲罰在這一段時間內用電的民眾；反過來說，在離峰時間由於電力公司的供電成本比較低，自然也會反映較低的電價。
在此情形下，讓用電更聰明、有效率的作法，就是把尖峰時段用電移轉到半尖峰與離峰時段用電！實際上，目前大部分住商用戶並非採行時間電價的方案，如果民眾有興趣，歡迎上台電公司網站搜尋並自行評估適不適合時間電價方案！（「住商型簡易時間電價」可以參考http://taipowerdsm.taipower.com.tw/）
圖片來源／2017全民節電運動
獎勵機制的需量反應方案
第二種獎勵機制的需量反應則是給予誘因，鼓勵用戶在特定的時段減少用電。如同本文一開始所提，台電公司在全年有100小時的用電尖峰需求量，透過事先與用戶約定，請用戶在台電公司通知的指定時段減少用電，然後依照用戶實際減少的用電量給予獎勵。以結果而言，用戶獲得獎勵而電力公司可穩定供電，是雙贏的局面。
國外有些電力公司將此一需量反應方案稱為「保險方案」，那是因為電力公司與用戶簽約後，平時沒有啟動「保險（節約用電通知）」時，仍然會給用戶部分獎勵；但是電力公司有需求時，則立即通知用戶節約用電，事後再依照用戶當天實際的用電量，判斷是否達到約定。如果用戶按照合約降低用電量，則再給予獎勵；反之，用戶沒有按照約定降低用電量，就可能要支付罰金。透過這樣的保險機制，電力公司即可在供電危機時有所因應，不再只能藉由傳統方式靠電廠緊急發電因應。
繪圖／台灣經濟研究院研究五所
有關獎勵機制的設計考量重點，國外電力公司的主要考量是新建電廠的投資成本，換句話說，如果電力公司向很多用戶買了降低用電的保險，便可把原本要花錢蓋新電廠的成本省下，轉移做為給予用戶的獎勵。尤其是用戶節約用電還可以減少二氧化碳排放，所以通常電力公司會優先考慮向用戶購買需量反應方案。
有些人認為台電公司給予用戶需量反應的獎勵太高，用戶節省一度電可以獲得的獎勵居然超過使用一度電的電費！其實，如果調整思考角度就不會造成誤解，因為需量反應方案的獎勵並非僅考慮節省的燃料費用，電力公司是將建設電廠或其他設備的投入成本一起納入考量，所以完備的需量反應方案帶來的效益遠大於成本，甚至可能省下一座電廠！
圖片來源／Terra Firma Software
各司其職的需量反應方案
為什麼需量反應要設計兩種機制呢？其實價格型需量反應方案與獎勵型需量反應方案各自有各自的使命。
一般來說價格型需量反應方案會要求參與用戶長時間的配合，像是我國的高壓以上用戶就全部強制採用時間電價方案。用戶每一天的白天與晚上用電都面對不同價格的時候，久而久之就會慢慢改變原有的用電習慣。也就是說，價格型需量反應方案希望達到的目的就是讓用戶恆常性降低尖峰時段的用電需求，讓電力公司平常就可以減少碰到尖峰供電緊急的情況。
誘因型的需量反應則有另外的目的。前面文章有提到誘因型的需量反應方案類似保險方案，用戶在正常用電情況下，電力公司透過給予誘因的方式，在電力供應比較緊急的時候，「臨時」請求用戶減少這段時間的用電。換句話說，誘因型的需量反應方案則是在真的有突發狀況的時候啟動的機制。
需量反應：穩定供電的好幫手！
以用戶角度而言，在配合改變用電行為後，可以獲得節能的獎勵或是節省高額的電費，皆明顯降低支出費用。從供電面向考量，則是可以減少建設電廠的需求，節省高額的資本投資。另外，透過需量反應方案的推動，還可以減少尖峰時刻二氧化碳排放，可謂一舉數得。
繪圖／台灣經濟研究院研究五所
也因為如此，對社會來說，需求面管理是一種用戶、社會、電力公司三贏的方案，所以扮演越來越重要的角色，無論是價格機制的需量反應方案，或是獎勵機制的需量反應方案都是目前國際上大部分電力公司常用於穩定電力的手段。未來，當電力公司與用戶端軟硬體設備越來越成熟後，相信會有更多元的需量反應方案逐漸出現！
關鍵字：需量反應,電力,節能