虛擬電廠如何助力能源轉型？原理、運作方式、5大優勢與案例介紹
虛擬電廠（Virtual Power Plant，簡稱 VPP）是一種智慧化的電力調度系統，它不是一座真正的電廠，而是透過整合多個分散的小型發電單位（像是太陽能發電、風力發電、儲能充放電設備等），讓這些設備組成一個「大型電廠」，在需要時可以同步供電，達到穩定電網、提升用電效率的目的。
虛擬電廠的運作原理，是透過電力交易平台，即時了解市場的供需狀況，並根據電網需求提出投標與報價，調度間歇性或不穩定的電力，讓這些「非基載」電力參與電力市場，不僅提高能源使用效率，也讓電力交易更加自由活絡。
為了讓虛擬電廠的調度更即時、精準，通常會建立一套安全的雲端與地端通訊機制，意思是由一套雲端系統發出指令，在地端的各種發電與儲能設備接收後即刻執行，並將執行結果回報雲端系統後，再依照時間與需求安排下一步資源調度，確保整體供電穩定、靈活。
此外，虛擬電廠除了整合發電與儲能設備外，也能有效整合需量調度資源。當電網負載接近上限或供電吃緊時，虛擬電廠可以即時接收調度中心或電力交易平台的指令，調動旗下參與的用電戶，例如大型工廠、商場或建築物管理系統，短時間內降低用電量。
藉由需量調度，不僅能短時間靈活調配資源，緩解尖峰時段的電力壓力，進一步提升供電穩定性，並支援智慧電網的即時管理與永續發展目標。
1. 能源整合再升級
虛擬電廠能有效整合分散在不同地點的風力、太陽能等再生能源，提升間歇性能源的穩定性與利用率，有助於推動再生能源的大規模發展。
2. 提升電網穩定與韌性
透過智慧調度多元化的分散電源（如儲能、備用發電、彈性用電等），能更快速且精準地因應供電壓力，避免大規模停電，強化電網安全性。
3. 節省建設成本
不需投入高額成本建置大型發電機組，透過已有設備與閒置資源的調度，就能提升整體電力使用效率，降低整體電力基礎設施的投資成本。
4. 創造新型收益模式
用戶參與台電的需量調度時，可以將閒置能源轉化為實質收入，獲得「容量費」與「電能費」，創造新的收益來源。
- 容量費：容量費又稱待命費，是用來補償用戶或設備資源「保持待命狀態」的費用。即使這些電量沒有實際被調度使用，但只要依約將電量維持在「可調度狀態」，台電就會支付一定的待命費，視為資源可用性的保證金。
- 電能費：電能費又稱調度費，是當能量實際被調度使用時，依實際提供的電力或減載量所支付的費用，通常以「每度電（kWh）調度量」作為基礎單位計算，金額依市場或契約規定而定。
舉例而言，某工廠設置發電設備和儲能系統，與其他工廠組成 1MW 以上之虛擬電廠參與調度。
某工廠可提供穩定的待命容量為 800kW，若以待命 250 個工作天，每天 9 小時（共 2,250 小時）來計算，每小時台電提供的容量費為 0.2 元／kW，一年的「容量費」的預期收益為：800 × 2,250 × 0.2 = 360,000 元。
若工廠待命的 800kW 能量，在 1 年內總共被調度使用了 12 個小時，還會另外提供電能調度費，若調度電能的費率為每度電 6 元，計算下來一年的「電能費」收益為：800 × 12 × 6 = 57,600 元。
容量費和電能費兩者相加的總收益為 360,000 + 57,600 = 417,600 元。
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因為傳統大型電廠無法迅速開啟或關閉供電。因此，在面臨短期的尖峰用電時，可能會因為電廠機組無法即時運作發電，而造成供電不足的情況。
這時，就需要透過「需量調度」來快速平衡供需，也就是短時間內降低部分用戶端的用電量，釋放出更多的能源，緩解供電壓力，用戶端可依自身需求實際降低用電或使用其他供電源補足用電。
過去的需量調度怎麼做？
早期的需量調度方式相對簡單，主要是由台電與大型用電戶簽訂合約，在用電高峰時會要求這些用戶暫時降低用電量，以協助穩定電網。有些用電戶會選擇暫時關閉部分產線，或者為了不影響正常營運，企業通常會啟動自備的發電機，補足被調度掉的電力需求。
現在的需量調度：透過科技讓能源管理更有效率
隨著通訊技術與儲能設備的快速發展，需量調度的對象已從少數大型用戶，擴展到更多中小型用戶與分散式電力資源。透過虛擬電廠與能源管理系統（EMS）的搭配，不但可以自動化調度電力資源，更能即時回應電網需求，大幅提升能源利用效率與電網穩定性。
虛擬電廠的價值來自於對電網即時需求的反應能力，也因此，只有實際參與電力交易市場，才能將分散的能源資源轉化為實質收益。如果想透過虛擬電廠創造穩定的收入，通常需要經過以下 3 個關鍵步驟：
STEP 1. 盤點與整合可用的分散資源
虛擬電網的建置和營運，通常會由稱為「能源聚合商（Aggregator）」的角色來負責，這個角色會整合各種具備調度能力的電力資源，包括：
- 可彈性關閉的用電設備（如路燈、部分產線設備）
- 可短暫斷電的設施（如空調系統）
- 備用發電設備（柴油／天然氣發電機）
- 儲能系統（如電池、UPS 系統）
這些原本分散且零星的資源，在整合後就具備如同一座「虛擬大型電廠」的供電能力。
STEP 2. 透過能源管理系統協助調度與穩定
將各種設備整合起來後，需透過能源管理系統來進行監控與調度，系統會負責掌握以下資訊：
- 即時掌握設備運作狀態與可用容量
- 設定「基線用電量」，作為參與調度的依據
- 根據電網需求與實際用電情況，自動下達調度指令
有了 EMS，能源調度變得更即時、更精準，也確保虛擬電廠能隨時提供穩定的支援，成為電網運作的重要後盾。
STEP 3. 參與電力交易市場，將閒置能源轉化為收益
當電網出現短期電力缺口時，能源聚合商會代表虛擬電廠中的用戶參與電力交易平台，進行投標與報價，提供所需的支援電力。
這樣的運作方式，不僅幫助電網穩定運作，同時也讓用戶的發電或儲能設備成為獲利工具，有效將原本的能源支出轉化為收入來源，創造能源經濟的全新模式。
特斯拉（Tesla）在加州推行了一項虛擬電廠計畫，透過整合家庭安裝的 Powerwall 儲能設備，協助電網在高峰時段穩定供電。
在 2024 年 7 月的一次調度中，特斯拉的虛擬電廠成功提供了 100 兆瓦（MW）的電力，大幅度減輕加州電網的負擔。
這項計畫始於 2021 年，特斯拉邀請有安裝 Powerwall 儲能設備的用戶，自願加入虛擬電廠計畫，當電網有需求時，系統會自動從各家庭安裝的 Powerwall 中提取電能，支援電網供電。
作為參與虛擬電廠的回報，在每次「應急負載」的調度中，每提供 1 度電（kWh）可獲得 2 美元（約台幣 66 元）的補償，每次調度的補償金視提供的電量而定，大約落在 10～60 美元（折合台幣 330～1,982 元）之間。
日本在推動虛擬電廠方面同樣不遺餘力，由政府部門「經濟產業省」帶頭推動家庭導入「能源管理系統」，調度家庭的儲能設備和電動車充電樁。
透過整合家戶能源，成功打造了分散式能源管理的典範，在 2020 年時，日本成功整合了 7,663 台家用蓄電池與 80 台電動車，並操控這些電力設備，實現了電網的升載與降載服務。
這些設備由能源聚合商（Aggregator）透過能源管理系統（EMS）進行統一調度，形成一個虛擬電廠。
當電網需求高峰時，這些分散的儲能設備可以釋放電力支援電網；在需求低谷時，則吸收多餘電力進行儲存。這種模式不僅提升了電網的穩定性，也讓參與的家庭和企業能夠透過提供電力服務獲得收益。
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聚恆科技及子公司聚恆動能，致力於在臺灣建置能源設備與系統，展現了企業在能源轉型與綠電基礎建設上的前瞻布局。
聚恆科技以能源設備及智慧電力管理為核心，積極投入虛擬電廠平台建構與運營，包含：能源管理系統（EMS）、即時負載控制、電力調度最佳化等，能有效整合分散式能源資源，如儲能系統、太陽能發電設備等，讓契約容量 800 瓩以上用電戶無須關閉產線或改變原先用電習慣，就能參與電力交易平台的即時備轉，滿足平均年節電率 1％ 的政府規範、創造額外收益，成為虛擬電廠網絡中的活躍節點。
特別是聚恆科技自行研發的「聚能網 H-ELink」能源管理系統，透過高度整合的雲端控制與地端設備（如光電、儲能、充電樁等），能即時監控、分析與優化用戶端能源資源的運作狀態，並發布電力調度命令給各儲能設備，實現智慧化調度，符合即時備轉所需 10 分鐘內反應之要求，大幅提升整體資源的營運效能。
而聚恆動能則肩負推進電動車充電設施布局的任務，並透過 HiEV 品牌於全台部署直流高速充電樁，其採用最常見的 CCS1 與 CCS2 規格，支援主流電動車品牌快速充電需求。
截至目前，聚恆科技已簽約全台 21 處充電站，預計在 2026 年，HiEV 預期全台布點將達到 60 站，形成密集的高速充電網絡。這些充電站未來亦可與儲能系統整合，進一步作為虛擬電廠中的「可調度負載」或儲能參與者，協助平衡電網供需，提升再生能源消納能力。
聚恆科技藉由結合充電基礎設施與智慧電網系統，不僅強化綠能應用彈性，也讓虛擬電廠的實務更具可行性，是企業落實減碳與能源轉型的重要推手之一。
