智運專欄
智運專欄
探討客運業者對綠能巴士偏好之研究,中華民國運輸學會2024年年會暨學術論文國際研討會
參、V2G助攻電網強韌性
因應國內電力需求持續成長,台電除發展多元電力來源,近來亦跳脫既有單純蓋電廠的供電思維,結合智慧電網、儲能系統等面向強化需求管理。台電公司電力交易平台 2021年7月1日正式營運,首先導入日前(Day-Ahead)輔助服務市場,於前一天針對隔天的電力需求量進行競價買賣,台電每月依實際調度的電力容量及服務品質結算服務費用給參與業者 (經濟部,2021)。
隨著國內電動車大幅成長,台電除提供行駛所需電力,更進一步與Gogoro共同打造世界首座電動車傳輸電能到電網的V2G電池交換站,藉由能源管理系統(Energy Management System, EMS)遠端監控充電,可確保電動車充電安全,並透過智慧排程分散充電時間、避開用電尖峰,提升能源使用效率,維持電網穩定;每一座電池交換站也可成為提供分散式電源的儲能站,與需量反應聚合商(Aggregator)合作,整合電池交換站設備及其所儲存之電力,參與電力輔助服務市場;亦可整合EMS與台電新推出的電動車時間電價,設定充電容量及時間,除可享受離峰充電優惠,亦可在尖峰時段將電能回送電網,賺取價差(今周刊,2021)。這種商業模式可應用在台電系統配電壅塞之區域,舒緩變電設施擴充興建所遭遇到的阻力,增加電網的強韌性。
電動車藉由 V2G 電池交換站參與電力輔助服務,使得電動車車主從交通工具的消費者轉型為電能市場的供給者,電動車不再只是時尚身份表彰、環保意識形態表達與效率表現的奢侈財貨,搖身一變成為被動收入的生產工具,將吸引更多決策搖擺中的消費者跨越財務心理門檻,加入新一波的賣電風潮。由此觀之,電力市場與電動車市場兩者從單向的「電能投入-動力產出」的衍生需求消費 (Derived demand)關係,轉變成雙向的「電能投入-動力產出-電能儲蓄-電能回饋」的產消合一者 (Prosumer),兩個市場互補性更加強烈,價格相互影響更深。對正在追求能源轉型與 2050 凈零排碳的台灣社會而言,意謂著電動車將影響台灣電網供需平衡及能源轉型永續發展。
目前,在電動車浪潮下,V2G已然成為國際上正在蓬勃發展的一項新興能源技術,歐美先進國家已有實際應用案例,舉例來說, 早在2016年,丹麥結合了各界利害關係人,包括日本兩大車廠Nissan、三菱及V2G整合平台Nuvve等,來運行世界上第一個完全商業化的V2G項目,此項目主要針對調頻服務進行實證研究,另外也探討了V2G服務的規模化可能性。此外,V2G整合平台Nuvve也與法國電力公司EDF合資成立Dreev,致力於V2G技術解決方案,透過電動載具中電池所累積的能量,來平衡電力系統的供需平衡;法國電力公司EDF更與日本汽車製造商Nissan簽訂協議,未來將在智慧充電技術研發上合作,以促進V2G應用普及;德國太陽能電動車新創Sono Motors則將發電與儲能做結合,其電動載具不僅具有V2G雙向充電的功能,更在電動載具上搭載太陽能板,成為同時具有發電、儲能、配電三合一動力系統的電動載具。(郭瑾瑋,2019)
2003年特斯拉,利用加州的環保法令成立總部,加速量產電動車的規模取得碳權優惠奬勵積分,賺取歐系和日系來不及生產電動車的車廠所給付碳權積分的交易費用。不但直接成為特斯拉2020年轉虧為盈的關鍵,更因其ESG與綠能環保的商譽,在資本市場吸引全球金融投資機構法人的加碼追注,有效降低籌資壓力(林豐盛,2022)。
2021年電動機車龍頭Gogoro三管齊下,先和全球最大能源聚合商Enel X合作,參與台灣電力交易市場,將Gogoro提供電動機車電池的電池交換站連結到Enel X的虛擬電廠,藉由需量反應(暫時停止充電)或提供輔助服務(饋電至電網);Gogoro跟遠傳合作台北市的智慧交通號誌,利用Gogoro換電站「汰役機車電池」打造不斷電系統,讓交通號誌不因市區大停電而停擺,有降低壅塞回堵的機率,也減少電纜鋪設的昂貴支出;Gogoro也跟晟明科技合作打造路邊智慧停車柱,減少開單作業的人力成本及機車油耗,並提高停車費結算與催帳的效率(王郁倫,2022)。
準此而論,電動車將因銷售量的增加而強化充電需求,V2G 雙向充電樁與電池交換站的普及建設需加速佈建,尤其是在電動車的停車區域,考量 V2G 售電對台灣能源轉型與淨零排放的公共利益有顯著的正面外部性,充電與放電價格優惠,需政府當局儘速訂定,俾利兩個市場能互蒙其利,健全且正向循環發展。
以歐洲為例,在電動車浪潮下的石油巨頭紛紛以併購策略進行轉型,法國天然氣蘇伊士集團(Engie) 於 2017 年購併電動車充電座開發商EV-Box,義大利國家電力公司(Enel)買下電動車充電座公司 eMotorWerks,荷蘭皇家殼牌(Royal Dutch Shell Plc)併購擁有歐洲最大的電動汽車充電樁公司荷蘭 New Motion(數十萬電動車會員)。石油巨頭英國 BP 公眾有限公司(BP plc)以連續購併的策略轉型,2018年1月投資500 萬美元於電動車充電公司 FreeWire Technologies,5月以2,000萬美元買下極速充電鋰離子電池的開發商和供應商 StoreDot, 6 月底斥資 1.7 億美元,買下英國最大電動車充電服務公司「Chargemaster」。由於 BP 有相當龐大的土地資產和據點分布,再加上併購 進來的充電服務技術,以提供消費者更便利的快速充電服務與站點可及性為兩大優勢,大有席捲英國電動車充電市場之勢。BP 於 2021 年 12 月 7 日透過收購電動車充電與能源管理服務商 AMPLY Power,跨出美國市場電氣化的一大步,AMPLY Power 主要為卡車、公車、校車、貨車和輕型車輛車隊提供 EV充電服務(藍弋丰,2018;趙惠群,2018;林鳳琪,2021;賴宏昌,2021)。
在美國,超過120家沃爾瑪(Walmart)設有電動汽車充電站;凱西連鎖雜貨店(Casey's General Stores)也有20多家。美國7-Eleven有13%電力是由可再生能源驅動,這個比例持續增加中。母公司日本7&I控股公司向德州最大的零售電力供應商TXU Energy購買100%風能,分別提供給德州(約820間)、伊利諾州(約300間)的門市;維吉尼亞州則有150間7-Eleven使用水力發電,佛羅里達州也有大概300間店利用太陽能發電。日本7&I控股在2022年底,於美、加兩國挑選至少250個商店,擴大設置500個以上電動車直流快速充電站(DCFC),作為同時滿足購物與充電服務的複合式超商(邱韞蓁,2021)。
在自動倉儲技術成熟的條件下,電動車V2G充放電交易的停車場,正如前述電動車主可同時享受同時充電與購物、旅遊的好處,也可利用車機購物商城入口完成線上支付,在預定時間收受由智慧機器人遞送的貨物包裹。進而有之,前述以捷運車站為中心的大眾運輸村,其當地V2G充放電交易的商業生態圈更可以發揮「點數經濟」的資料優勢,結合App折扣券換購綠能標章家電與有機標章農產品、環保標章民生消費用品,既可繁榮當地經濟活動,亦可強化在地情感的鄰里凝聚力與社交。
有鑒於此,電動車充電停車場的用地取得如前所述,面臨行政程序與尋覓用地兩大挑戰,另一個電動車普及化伴隨的現象是:勢必會因為燃油車需求減少,造成未來加油站的閒置與退場。當此能源轉型時刻,當此能源轉型時刻,建請政府有關單位責成中油公司仿效歐洲石油巨擘之作法:投資電動車充電設備供應鏈與產業生態圈、釋出加油站土地資源以轉型為充電站停車場,並以促參條例保障其轉投資利益,為能源轉型下的中油公司轉型奠定基礎,此其時矣。
肆、車聯網實現資料經濟
電動車除了取代燃油車輛,減少交通運輸的汙染影響,對智慧城市永續目標有正面貢獻之外,電動車搭載的偵測感知儀器,能記錄行車過程所有影像,藉由影像辨識技術、邊緣運算、普適運算等先進演算法、AI大數據分析的雲端運算能力、5G 高速通訊等科技的輔助,能將診斷路面堪用程度、街景商流態樣變化、犯罪嫌疑者行蹤、超速車輛、緊急事故、人潮聚集動向預測等極具分析與預測價值的資料集(data set),做為智慧城市的交通、地政、民政、警政、消防、醫療、公共設施維護、觀光旅遊、經濟發展、教育等公共服務,提供數位治理(Digital Governance)所需的關鍵數據來源,等同於一個聚集各種大數據匯流的移動基地台,為智慧城市與智慧生活邁開重要步伐。
電動車搭載的車聯網,除了實現「車與車的對話」,以維持安全行車距離與可靠車速;也實現車與交通號誌對話,降低交通事故機率;車與公共服務對話,即時傳喚救援與事故排除服務。舉凡智慧城市的各項公共服務(智慧治理、智慧民生、智慧金融等)的基礎設施(通訊、資訊網路、交通道路),都可以透過 MaaS 交通行動服務(Mobility as a Service),為電動車的安全、可靠、便捷帶來更多附加價值。
車聯網和互聯交通技術(Vehicle-to-Everything (V2X) and connected transportation technologies ) 包括車對車通信(V2V)、車對交通號誌設備通信(V2I)、車對雲端後台通信(V2N)、車對行人通信(V2P)等技術,使得車輛能直接與其他車輛、基礎設施和易受傷害的道路使用者交流即時訊號與信息,以防止交通事故、緩解壅塞並減少對環境的影響(ITS America,2021)。車聯網更是自動駕駛運具(Automated vehicles)的基礎單元,自駕車(AVs)在改善道路安全和優化行駛性能兩方面都極具潛力,透過精準出行決策系統,達成一個縮短貧富差距與消弭城郊歧視的交通平權願景;亦可優化路徑規劃以改善貨運物流效能;自駕車可為服務不足的社區、行動弱勢族群提供出行服務(ITS America,2021)。發展覆蓋率廣大且通訊協定廣容的車聯網,是自駕車產業萌芽的必要條件,也是電動車產業完備的充分條件。
車聯網目前只當作是交通行動控制系統的一環,止步於交通物聯網的階段,但反思人工智慧與雲端大數據能處理的資料無窮無盡,搭載車聯網的電動車就是一個能載客載貨的行動電話,手機能線上購物,「車機」就是另一個購物商城的入口,對於在電腦購物商城入口、手機購物商城入口都已經落後科技大國的台灣,以車聯網與倒車雷達螢幕及人工語音辨識技術都領先全球的技術優勢,車機購物商城入口確有藍海策略的可見曙光存在;電動車再加上高度自動駕駛(L4分級以上)技術,就是另一個可以進行遠端商務視訊會議的行動討論室(Mobility Meet),依此推論,車聯網的產業生態圈或有望建立另一個「車上的Google」;可見電動車周邊技術越多元,搭配車聯網之後的商業應用就更具爆發力。
中國政府2021年禁止軍事單位、國營事業及重大產業人員以特斯拉旗下車款代步,以免特斯拉電動車利用內建鏡頭及各類感應器收集情資,威脅中國國家安全(中央通訊社,2021)。電動車/自駕車/無人機這些智慧載具,透過邊緣運算及雲運算,其產生的大量生物實時行為與周遭環境現狀的資料收集、儲存、傳輸及運用的人工智慧中樞神經系統,實已涉及在地國的國土安全問題,不能等閒視之!
電動車的產業變革正在發生,能源、技術與市場定義都還在變化,傳統車廠與新創的競合更須關注,台灣產業上中下游的資源整合成功與否,就是讓台灣品牌躍上國際電動車市場「制定規則」的關鍵。鴻海成立2020年10月成立「MIH電動車開放平台」,號召各界加入產業開放生態系,共同面對汽車產業變革,建立共同的技術標準、軟硬體與零組件規格,自由發揮各自的優勢,以開放原則開發多元應用。共構產業生態系不僅降低入行門檻,縮短開發週期,也能提升產業多樣性。目前 MIH 的成員已突破 1700 個,致力於打造出開放的「電動車的 Android 系統」。以投資汽車產業聞名的創投公司 Mesh Ventures 共同創辦人喬國筌認為;「從各個層面看電動車的興起,都更像一台電腦」,台灣在半導體與 ICT 產業的優勢能加速車輛新創的進程(李佳樺,2021)。
今年4月馬斯克收購社群媒體Twitter,意圖打造一個在支付、社交網路、音樂、影劇、遊戲和串流工具等各種數位生活都豐富多樣的超級應用程式,重塑Twitter的軟實力價值(中央通訊社,2022)。但軟實力終需硬底子互補,電動車起家的馬斯克顯然深諳「大軍未發,糧草先行」,以內容豐富多樣的車聯網作為突破口,正是以星鏈、特斯拉為基底,為其車載行動衛星通信、整合出行規劃的能源管理系統及其電動車V2G等事業版圖超前部署(林家振,2022),一個關上車門就隔絕Google、Microsoft、Apple的「次宇宙」,渠等策略值得台灣智慧運輸產業生態圈深思複製與競合之去從。
2021年6月台積電、台達電、友達、台灣微軟、光寶、宏碁、和碩聯合科技、華碩電腦等大共組「台灣氣候聯盟」,共同朝「RE100」和「EV100」目標努力;前者終極目標是2050年之前達成製程100%使用再生能源,後者是2030年之前,企業自有或租賃車隊須百分百電動化 (鄭朝陽,2021)。進而言之,車機購物商城入口與電動車V2G充放電交易的商業生態圈也可以其規模優勢,發揮社會影響力。要求參與「點數經濟」的供應商與會員活動,訂定期限達成「EV100」作為會員存續資格,為電動車創造衍生需求與規模經濟。再以中華郵政公司2018年率先採購電動機車為例,若能在2030年前汰換1萬輛燃油機車,即可對淨零目標每年有萬分之七的減碳貢獻,再以各郵局據點裝設太陽能光電與儲能設備,即可能擠身國際潔能企業之列,並以再生能源憑證拓展業外收入 。
由於政府部門是最大的資料擁有者,擴大資料的應用與積極蒐集極具價值的資料來源,就成為當前資料經濟國際競爭的成功關鍵,也是智慧治理的根基礎石;前者業由政府開放資料平台釋出大量政府與公營事業資料,以總統盃黑客松為首的民間大數據分析競賽也從中獲得多項優異創見,後者正是電動車偵測感知元件的擅場,透過車聯網上傳巨量的影像數據到雲端,路上所有的動態將以每秒數十萬筆以上的傳輸量累積。以中油公司為例,當全台部分加油站轉型為整合智能、綠電、V2G、微電網、複合商場服務等多元減碳技術的聯合開發大樓時,電能流動資料、交通旅程資料、消費傾向資料、會員忠誠度活動資料、碳足跡資料等就會同時大量產生於此地。中油公司除了肩負能源轉型的政策目標,也應該留意伴隨產業轉型可能發生的結構性失業,不只是轉移目標市場,更需組織變革,將現行燃油產業從業人員轉型為電能產業與資料產業所需關鍵人力資源,以無痛轉型為目標,化轉型阻力為成長助力。
有鑒於此,建議政府有關單位:在不妨害國土安全的前提下,除了以補助電動車V2G充放電樁的方式扶持電動巴士之外,應該優先以最大政府部門車隊為電動車發展對象--前述的郵務汽機車與最廣泛布建的廢棄物清潔車與資源回收車,因為廢棄物清潔車與資源回收車與電動巴士同樣具有固定路線,長時行駛、停車場集中、定點服務等性質,適合電動車產業作為大客車市場、小客車與小貨車市場之後,邁向工具車市場的第一個灘頭堡。更有甚者,電動車V2G充放電樁不但可以作為路邊電動停車格的無人開單自動計時計費裝置,亦可提供電源並連接監視鏡頭協助警政治安;或安裝偵煙或氣候儀器作為空汙監控與氣象即時資料的網格數據來源,將來在技術成熟之下,或可以定點設置自動處理廢棄物的機器人,與自動駕駛的廢棄物清潔車與資源回收車對話並完成載卸搬運,以智慧城市的新生活樣貌改進公共衛生的維護效率。
伍、結語
管理大師彼得杜拉克言:「廠商與廠商之間的競爭,不只是產品、服務、技術,更重要的是商業模式。」證諸上述所提及的先進國電動車生態系統之各種技術與營運模式,對照目前國內仍處在開發與萌芽階段,落後許多。未來,V2G 商業模式必然會隨著各國淨零碳排目標以及再生能源興起而成為市場主流。然而,台灣除了 V2G 相關基礎建設不足以外,更缺乏一個可以提供快速整合及客製化服務的平台。若未來台灣能成功導入 V2G 商業模式並創建整合平台,除了能協助台電舒緩電網壓力、擴大輔助服務的規模,還能幫助台灣早日邁向淨零碳排。
值得注意的,台灣電動車充電樁的布建,雖已經落後先進國家十年有餘;但,台灣係全球少數具有多家強勢國營事業體系與泛公股企業之經濟體,政府主導的公辦經濟及公務使用車隊,係台灣市場最大單一需求者。目前V2G雙向充放電樁技術問世,台灣電動車產業應充分利用電力輔助服務市場、前瞻軌道建設計劃、政府資料開放平台的外部機會,發揮成熟供應鏈、ICT科技領先地位的競爭優勢,結合車聯網與產業聯盟兩大利器,開拓出嶄新的商業模式,容納更多周邊商業生態系加入,共享策略競合的豐碩成果。
與電動車相涉政府機關應該擺脫本位主義,從環境永續、能源轉型、經濟發展、交通運輸、都市計畫、資料治理、數位主權等多元視角,重新評估此一技術對台灣的戰略潛力。允宜擺脫績效不彰的補助政策思維,鼓勵公部門機關(構)開始加入電動車產業生態圈,從公司治理開始實踐ESG企業社會責任,這才是台灣佈局電動車產業生態系統與電動車經濟的國際數位競爭裡,在一開局就能早收成效的神之一手。
參考文獻
1. ITS-America. (2021),ITS AMERIC A BLUEPRINT 2021. https://itsa.org/wp-content/uploads/2021/06/6-24-21_ITSA-Tech-Blueprint.pdf
2. Chen Kobe(2022年6月10日),白宮宣布首個國家充電網標準,可供 50 萬輛電動車充電。科技新報。https://technews.tw/2022/06/10/white-house-national-charging-network/
3. Rifkin, J. (2014). The zero marginal cost society: The internet of things, the collaborative commons, and the eclipse of capitalism. St. Martin's Press.
4. 中央通訊社(2021年3月20日),傳中國軍方對特斯拉下禁令 馬斯克籲多些互信。中央通訊社。https://www.cna.com.tw/news/aopl/202103200140.aspx
5. 中央通訊社(2022年4月16日),馬斯克開價逾1兆收購推特 凸顯社群媒體軟實力價值。中央通訊社。https://www.cna.com.tw/news/aopl/202204160022.aspx
6. 今周刊(2021年11月15日),電動車變身移動式儲能 台電打造V2G智慧充電,儲能電力共創多贏。https://www.businesstoday.com.tw/article/category/183015/post/202111150026/%E9%9B%BB%E5%8B%95%E8%BB%8A%E8%AE%8A%E8%BA%AB%E7%A7%BB%E5%8B%95%E5%BC%8F%E5%84%B2%E8%83%BD%E3%80%80%E5%8F%B0%E9%9B%BB%E6%89%93%E9%80%A0V2G%E6%99%BA%E6%85%A7%E5%85%85%E9%9B%BB%EF%BC%8C%E5%84%B2%E8%83%BD%E9%9B%BB%E5%8A%9B%E5%85%B1%E5%89%B5%E5%A4%9A%E8%B4%8F
7. 王郁倫(2022年5月18日),未來電力黑科技,發電、儲能融入生活中。經濟日報。https://money.udn.com/money/story/122807/6238081
8. 王郁倫(2022年5月18日),最大聚合商Enel X登台6年攜手Gogoro 總座陳威廷:現在時機正好。https://money.udn.com/money/story/122807/6224467
9. 台灣電力公司(2021年7月1日),電力轉型再躍進 台電電力交易平台今開放註冊申請。中華民國經濟部。https://www.moea.gov.tw/MNS/populace/news/News.aspx?kind=1&menu_id=40&news_id=95987
10. 行政院(2020年7月9日),智慧運輸系統發展建設計畫(110至113年)。https://www.ey.gov.tw/Page/448DE008087A1971/b61ca63b-b210-4f6c-9718-c40316c6a65a
11. 行政院(2021年3月11日),前瞻基礎建設計畫—軌道建設。https://event.motc.gov.tw/index.jsp?webid=201705040001
12. 李佳樺(2021年8月2日),電動車時代來臨,掌握ICT優勢的台灣能在全球競合中拿下入場先機嗎?創業小聚。https://meet.bnext.com.tw/articles/view/47962?
13. 林家振(2022年6月8日),推特在馬斯克生態系的軟角色。今周刊。https://www.businesstoday.com.tw/article/category/183015/post/202206080019/
14. 林鳳琪 (2021年3月25日),殼牌加油站為何「棄油轉電」,搶當社區民眾的新好鄰居?遠見雜誌。https://www.gvm.com.tw/article/78609
15. 林豐盛(2022年6月13日),馬斯克在綠能及ESG的超前部署 讓特斯拉靠碳權交易到底賺了什麼。經濟日報 https://money.udn.com/money/story/5635/6385237
16. 經濟部(2021年10月26日),換電站變虛擬電廠!台電攜手Gogoro打造世界首座電動機車V2G電池交換站。行政院國家永續發展委員會。https://nsdn.epa.gov.tw/archives/10797
17. 黃政杰(2022年5月27日),電動車專用電價30日上路 尖離峰價差4倍「這時充更省」。TVBS新聞網。https://news.tvbs.com.tw/life/1803513?utm_source=Yahoo&utm_medium=Yahoo_news&utm_campaign=newsid_1818128
18. 邱韞蓁(2021年6月2日),7-11要設置「電動車充電站」,為什麼便利商店連這個也要做?商周頭條。https://www.businessweekly.com.tw/international/blog/3006679
19. 張學孔、錢學陶、杜雲龍 (2000),大眾運輸導向之都市發展策略。http://ocw.knu.edu.tw/sysdata/doc/9/90a8bbc6a0ba1e2c/pdf.pdf
20. 趙惠群 (2018年7月4日)電動風潮下石油大廠也沒缺席,英國BP石油大手筆投資電動車充電事業。Yahoo!新聞。https://tw.news.yahoo.com/%E9%9B%BB%E5%8B%95%E9%A2%A8%E6%BD%AE%E4%B8%8B%E7%9F%B3%E6%B2%B9%E5%A4%A7%E5%BB%A0%E4%B9%9F%E6%B2%92%E7%BC%BA%E5%B8%AD-%E8%8B%B1%E5%9C%8Bbp%E7%9F%B3%E6%B2%B9%E5%A4%A7%E6%89%8B%E7%AD%86%E6%8A%95%E8%B3%87%E9%9B%BB%E5%8B%95%E8%BB%8A%E5%85%85%E9%9B%BB%E4%BA%8B%E6%A5%AD-162124478.html
21. 郭瑾瑋(2019年4月17日),V2G應用案例與運輸電氣化對電力系統影響評估。能源知識庫。https://km.twenergy.org.tw/Knowledge/knowledge_more?id=5786
22. 賴宏昌(2021年12月8日),BP收購EV充電服務商AMPLY、瞄準休息服務零售商機。Money DJ新聞。https://www.moneydj.com/kmdj/news/newsviewer.aspx?a=4a9384e1-fe14-4b5f-9cdc-c0a03bfb040a
23. 陳映璇(2022年1月12日),電動車時代來臨!Gogoro今年挑戰換電站數超越加油站,中油變身快充站、咖啡廳。數位時代。https://www.bnext.com.tw/article/67245/gogoro-gostation-more-than-gas-stations
24. 陳穎芃(2021年3月20日),中國軍公務員 禁開特斯拉。工商時報。https://ctee.com.tw/news/china/432653.html
25. 鄭朝陽(2021年4月21日)。拚減碳 8科技巨頭組氣候聯盟。經濟日報。https://money.udn.com/money/story/9554/5402235
26. 藍弋丰(2018年7月10日),油氣巨擘轉向電動車又一樁,英國石油買下英國最大電動車充電服務公司。科技新報。https://technews.tw/2018/07/10/bp-buys-chargemaster-britains-largest-ev-charging-company/
27. 顧上鈞(2022年4月24日),充電樁趕不上電動車需求! 廠商搶攻「快充」商機新藍海。TVBS新聞網。https://news.tvbs.com.tw/life/1774932
致謝
作者感謝科技部專題研究計畫之支持,始得完成本文,包括:「分散式電源及儲能設施參與電力市場政策之研究」,計畫編號MOST110-3116-F-216-001,以及「台灣能源數位轉型產學技術聯盟(1/3)」,計畫編號MOST111-2622-8-216-001-TD2。
壹、 前言
電動車產業顯然已成為下一個黃金時代的國家級關鍵戰略,其市場商機可從交通工具/儲能設備/資料載具三個面向來觀察:(1)搭載車聯網的交通工具,能落實智慧運輸系統的完整性,為智慧城市奠定人流與物流移動效率的基礎建設;(2)電動車電池在 V2G 技術與商業模式普及下,能落實能源轉型,推動綠能極大化,達成台灣電力永續性與供需強韌性;(3)車聯網的多元應用,可使電動車成為一台移動的大電腦與基地台,實現資料經濟的軟實力,並帶動數位經濟發展創新營運模式的商機。
本文探討V2G市場的價值與展望,從先進國家的電動車多元商業模式,論及台灣如何急起直追,藉由政府公部門作為電動車市場最大的需求者,布建V2G雙向充電樁及台電公司推出的現行優惠時間電價方案,以及中油公司加油站的順勢轉型,發展出台灣藉由電動車 V2G 市場之生態系,創造智慧城市與智慧生活的願景與價值。
貳、 智慧運輸系統促進城市發展及新興產業商機
大眾捷運法第 28 條規定:「以提供安全、快速、舒適之服務,以及便於身心障礙者行動與使用之無障礙運輸服務」,作為服務指標,過去被誤解只有捷運系統需要遵守此一營運準則。然而,在當前 5G/6G通訊、自動控制設備、遙感監測科技、物聯網、Al大數據分析演算法之科技浪潮下,有更多公共運輸與私人載具等不同系統,都必須被鏈結整合,透過交通行動服務(Mobility as a Service; MaaS)的即時資訊系統,不但可降低交通壅塞、提升運輸效率、增進行車安全; 更可提高能源使用效率、降低環境影響衝擊。換言之,全球智慧運輸系統(Intelligent Transportation System; ITS)的加速發展,不但要規範公共運輸載具遵守「安全、 快速、舒適」的服務品質,也會將私人載具的標準規格逐步納入法遵。
美國智慧運輸系統組織ITS-America在2021年發表「致安、至綠、智治(A Safer, Greener, Smarter Future)」的建言,提出七個發展:智能基礎設施(Smart Infrastructure)、車聯網 (V2X) 和交通資訊互聯技術 (V2X and Connected Transportation)、自動駕駛汽車(Automated Vehicles)、依交通運輸能力靈活滿足行動需求(Mobility on Demand)、新興技術(Emerging Technology)、兼顧環境永續和電網強韌性(Sustainability and Resiliency)設施等。ITS-America 認為自駕車與電力網路及資訊網路是智慧運輸系統必要的基礎設施,進一步掌握交通領域的新興技術包括:超快速高鐵、城市空中交通和貨物交付、自動化貨物交付、以及區塊鏈整合技術平台;藉由電動車和替代燃料技術、充電基礎設施、清潔發電、電網韌性、基礎設施彈性、路邊管理和先進材料技術的進步,智慧運輸系統不但能落實環境正義,更能減輕對低收入和少數族裔社區的負面衝擊,實踐行動平權 (ITS-America, 2021)。
ITS America 堅持永續發展,並主張:繼續且擴大購買或租賃輕型零排放汽 車(ZEV;Zero-Emissions Vehicle) 的現有稅收抵免(包括可退還和轉讓),並追溯以往的 ZEV 稅收抵免;以銷售點退稅或稅收抵免措施獎勵購買中型和重型商用 ZEV、公交車輛、校車和其他公共部門車輛;繼續投資於 ZEV 充電基礎設施;持續投資公共和 私人相關勞動力發展計畫;投資電網基礎設施的永續改善和韌性提升;擴大ZEV 和相關電池、充電及燃料技術的持續研發預算。
對照台灣智慧運輸系統發展建設計畫(106-109) 建置運輸資料流通平台TDX、成立地方智慧運輸中心、已補助10縣市以上推動智慧路口安全系統。其他亮點政策如:智慧機車車聯網、自駕車車聯網、偏鄉共享交通平台等(尚未全面普及)。
未來在電動車浪潮下,高鐵、台鐵、捷運系統有多座主變電站負責電動列車與車站服務所需電源,占地甚廣,能建置與太陽能光電設備與分散式能源資源儲能系統,利用尖離峰價差充放電能,藉由「電動車至電網(V2G;Vehicle-to-Grid)」參與台電「電力交易中心」電力輔助服務市場提供需量反應,活化資產利用率,節省高額營運電費;沿線車站亦可作為聚合周邊電網設施的能源管理中心,充分布建及利用再生能源替代化石燃料發電。除了為浄零排放(Net-Zero Emission)做出貢獻,也能拓展業外收益。
此中最關鍵的是:利用捷運周邊聯合開發大樓及自身管理的停車場,轉型為電動機車電池交換站與電動小客(貨)車V2G雙向充放電停車場。進而言之,未來不再只有台電獨賣電力給各種交通運具,各種交通運具都可以參與分散式能源資源的聚合(DER Aggregator)賣電給台電,甚至運具之間可以相互買賣剩餘電源,將大幅提高我國能源利用效率,以及相關電池、充電與燃料技術的持續研發預算,持續投資公共和私人相關勞動力發展計畫;投資電網基礎設施的永續改善和韌性提升;擴大ZEV 和偏鄉共享交通平台等(迄今尚未全面普及)。
在 2020 年通過第二期計畫(110 至 113 年),主要發展智慧交通數據資料技術與服務、其差異在缺乏對基礎設施的完善規劃與建置,尤其是在自駕車與電網支援及獎勵措施等方面,難以孕育自駕商機與創新營運模式。當此淨零排碳關鍵時刻,應利用既有資源補強相關策略,藉由前瞻計畫中的公共運輸計畫為基礎,擴大淨零效益,完備電網支援與充電設備之普及性。
要發展電動車經濟,需先有適用於電動車充電的時間電價,同時廣設 V2G 雙向充放電停車場(塔)。準此而論,台電公司5月30日推出「低基本費、高價差、離峰長」的電動車專用電價電表超級優惠方案。就時間電價而言,離峰時間從9小時加長到18小時(22時至隔日16時),以夏季電價算,離峰時段優惠價一度電2.05元(尖、離峰電價差達每度6元以上),而基本電價也減少約80%;既能提高電動車業者參與市場的誘因,也能引導車主用戶改在非尖峰時段充電,適合用電需求高且訂有契約容量的充換電設施用戶,包含集合住宅停車場、電動汽車充電站及電動機車電池交換站等地點,提升減碳效果(黃政杰,2022)。就充電樁而言,每兩台電動車就有一座充電樁的需求,而電動車從0充電至80%的電量,快充約20分鐘,慢充至少花六小時,充飽電大概需要60度(1度電特斯拉充電站收費約 9.8元)(顧上鈞,2022),快速充電樁能提高設備周轉率,加速滿足電動車充電需求,降低旅程焦慮,引導車輛消費與投資從燃油車流向電動車。
以英國為例,荷蘭皇家殼牌併購 New Motion後,將所有在社區聯外交通要道旁的旗下加油站轉型為「複合式充電站」,並結盟最大連鎖咖啡業者 Costa Coffee、有英國皇家認證供應商的貴婦級超市Waitrose & Partners,以及名人主廚餐飲品牌 Jamie Oliver deli 進駐;不僅提供充電,也提供飲食、洗車、取包裹服務,滿足電動車會員民生需求外,更替充電商機開拓新戰場。過去英國人習慣假日到社區附近的超市或購物中心吃飯,順便採購日用品。但現在,他們更喜歡在假日開著電動車,載著家人與寵物,去殼牌充電、取包裹、喝咖啡、吃飯,並採買日用品(林鳳琪,2021)。
中油公司汲取先進國家經驗,除了加油站租給電動機車業者放置充換電站,提供電動機車進行換電。2021年12月27日啟用首座電動車複合快充站,提供「一站式服務」複合服務,包括洗車、簡易保養,並經營中油自有品牌咖啡,目前已導入61座加油站,實為台灣能源轉型的重要里程碑。截至2021年底全台加油站共有2,487站,Gogoro於2015年開始佈建換電站GoStation為2,215站,其中擁有120個電池交換槽的Super GoStation共123座、佔比5.6%;其中採用21700電芯規格的第三代電池數占比54.9%。目前六都的換電站數量(1630站)比加油站(1404站)還要多;眼看全台換電站即將要超越加油站。中油公司全台1,900多座加油站未來將轉型智慧綠能加油站,配合太陽光電、儲能系統的應用,提供加油、加氫、能源管理等服務(陳映璇,2022),確實已為台灣能源轉型立下里程碑。惟面對數以萬計電動車之充電需求,全台灣 V2G 營運模式及其量能的擴充,實屬必要!
有鑒於此,本文提出台灣刻正需要的一個嶄新的營運藍圖:由地方政府籌備,配合公股行庫政策利率,成立能源轉型基金,利用中油公司以城市精華地段與鄰近捷運系統500公尺範圍(大約步行五分鐘之距離)的大量加油站為聯合開發大樓案場。因為精華區的大樓能聚集豐富的通勤、商務、停車與消費需求,限定電動車進場充放電,能促使更多職場菁英換購電動車,並快速接觸V2G充放電交易模式的主要潛在客層。電動車充放電停車場、共享電動車停車場、電動巴士停車場都可併聯於聯合開發大樓再生能源、儲能設備與能源管理中心,組成V2G充放電交易的商業生態圈。提供大樓進駐的商場旅館、鄰近夜市或社區住商的使用,亦可聚合後參與電力輔助服務市場交易,電能交易所得就是參與聯合開發各方利害關係人的投資利潤,達成市府、中油、商圈、社區、台電、捷運的多贏。
前揭藍圖並非天馬行空,尤其是V2G商業模式,歐美已有實際應用的案例,像是美國加州車聯網綠能技術公司 Nuvve Corporation 的聯合企業 Dreeve,已成為 V2G 技術解決方案的產業領導商。另外,智慧充電業界領袖 EDF(法國電力公用事業公司)也在法國、英國、丹麥等歐洲國家,致力於讓 V2G 科技應用更加普及化。至於德國新創品牌 Sono Motors,則將綠能目標訂得更長遠,其電動車不僅具備 V2G 功能,還搭載了太陽能發電板,集發電、儲電、配電效能於一身,擁有自給自足的動力系統。一切的發展方向都契合Jeremy Rifkin 五大支柱的預測路徑:將建築物轉化為以採集再生能源微型發電廠、在建築物以及整體基礎設施中儲存再生能源、以插電式(plug-in)及燃料電池(fuel cell)為動力的運輸工具、串聯各個電力網(power grid)為可回售多餘電能的能源共用網路(energy-sharing grid)與可買賣電源的智慧電網平臺(Rifkin,2014)。美國白宮今年6月宣佈投注75 億美元於電動車基礎建設,先由交通部與能源部共同立法制定一個適用於各州、各家充電供應商、所有車廠與車款的全新充電標準,包括:付款方式,計費標準和充電速率,再由州政府受理「合規」廠商建設「更多」充電站的補助申請;藉由建立一個可靠、普及、易用的國家充電網路,以加速電動車普及率的提升 (Chen, 2022)。
在此建議中央及地方政府,重新檢視各加油站的利用價值,並妥慎評估財務規劃,適時納入設置V2G雙向充放電停車場之可行性。台灣大部分的加油站皆位於都市精華地段,其中鄰近捷運場站的更不在少數,同時具有商機潛力與人潮吸力,而且缺乏停車面積,若能適時將加油站轉型為整合智能、綠電、V2G、微電網、複合商場服務等多元減碳技術的聯合開發大樓,從鄰避(Not In MY Backyard, NIMBY)設施轉型為迎臂(Yes!In MY Backyard, YIMBY)設施,合乎中油公司的公司治理目標與ESG企業社會責任,兼顧地方創生與淨零碳排目標,更能發揮「多元運具,無縫轉乘」的便捷交通效益。
(接續下篇,內容含V2G助攻電網強韌性、車聯網實現資料經濟、結論及參考文獻)
2021年10月4日
文:賴慶明(中興大學電機系副教授、興大智慧運輸發展中心主任/陳宗薊(中興大學應用經濟學系博士生、興大智慧運輸發展中心助理研究員)
近年來,台灣電動車(Electric Vehicle)市場滲透率逐年提高,全球亦加速進入電動車時代,不僅帶來交通革命,電動車更擺脫單純交通工具的改念,透過「車至電網(V2G)」的技術來連結交通及能源市場,讓電動車兼具「交通工具」與「儲能裝置」之特性。在這種情況下,電動車一族可以善用車載電池提供靈活的儲能服務,增加額外收益,更可以結合再生能源、儲能資源,參與電力需量反應、輔助服務等電力市場,可謂一舉數得。
台灣電動車時代來臨,電動車族未來也可賣綠電?
這舉不但改變民眾及運輸業者之供需型態,更可能影響傳統車廠、交通運輸業者、電力產業等,更進而帶動新興電動車產業生態圈。然而在此種兼具規模經濟與分散式經濟的特質,如何去集中管理這些物件(如充電站、共享電動車及電動車租賃)和眾多利害關係人的交易成本甚至營運風險,將是台灣電動車相關產業要邁向電力市場發展的一大挑戰。
區塊鏈(Blockchain)技術整合交通運輸和再生能源,兼具分散式、去中心化特性,帶動綠能經濟交通運輸之經濟屬性,兼具規模經濟與分散式經濟的特質,例如:運具、駕駛和乘客,可來自相同或不同能源供應商的停車場、充電站、共享電動車及電動車租賃,此特性和分散式的再生能源相同,集中管理這些物件及眾多利害關係人的交易成本與營運風險的規模經濟門檻相對甚高。因此如何利用去中心化的優勢生態系統經濟,彈性的調度能源,乃成為台灣電動車相關產業發展的關鍵因素。
由於分散式能源系統(DER)和資通訊技術(ICT)的進步,能源系統供需關係正在轉型;未來可被歸納為三個主要原則:去碳化、去中心化及數位化。區塊鏈能夠為這兩者提供控制管理,甚至優化能源供需流程來降低交易成本。兼顧能源公平、能源安全,來激勵再生能源及低碳能源加速發展,最後落實環境永續發展。
舉個例子來說,在美國一家新創公司就以區塊鏈技術成功協助一位紐約住戶將其太陽能面板所生產之多餘電力賣給鄰居,並產生一張太陽能憑證以資確認。那斯達克私人市場(Nasdaq’s Private Markets)的區塊鏈專案,更在美國境內成功認證所產生的太陽能憑證可透過區塊鏈技術完成交易,不需透過電力公司,即可賣給任何有意購買或補助太陽能發電之買主。在德國,基於以太坊(Ethereum)和智能合約運作的Share & Charge區塊鏈網路平台,也允許民眾可將多餘的電,賣到電動車充電站,供電動車充電,進行P2P的交易。這些應用都為綠能經濟提供更多可能。
Gogoro下一階段的商業模式:多元能源交易和資料經濟
鑑於以上國際案例,台灣能源轉型政策應該妥慎思考:將區塊鏈技術結合電動車產業經濟和再生能源發展,為電動車的營運商與消費者帶來更多選擇性,從而發展出更多元新穎的商業模式,以資料經濟帶動綠能經濟。
如果以台灣最大的電動車品牌Gogoro為例,利用區塊鏈的身分驗證技術及共同通訊平台有效的保障隱私性,來建構出資料的保密性等安全,進而保障能源安全,促成交通安全。區塊鏈的透明和可追蹤性,可以用來追蹤消費者充電電池所購買能源的來源,例如發電類型、生產單位及生產地點等等,讓Gogoro的用電資訊透明化。
有別於其他大型工廠或電廠透過需量反應削峰填谷的時差套利,Gogoro各個電池交換站可以收集鄰近區域的綠能或建築物的太陽能光電,以區塊鏈認證綠電,參與再生能源憑證交易。基於區塊鏈的數位交易平台,Gogoro更可實現跨域調度能源,改善區域電力供需平衡,協調輸電和配電系統運行,優化能源使用的彈性。種種多元的應用模式,都為Gogoro提供更豐富的商機,值得Gogoro投注資源發展,建立台灣智慧運輸的科技特色。