| 執行方法及步驟 |
- 本研究計畫以中興大學溪心壩農牧場為實證場域，以農牧場經營者觀點尋找最適決策方案。透過各類相關智慧綠能系統之建置和營運管理，並且調整與台電簽訂之契約容量以及選擇不同流動電費計價方式，期望降低相關營運成本(如：用電成本、人力成本、燃料成本)以提高該農牧場之效益。
- 本研究計畫之研究方法採用成本有效性分析(cost-effectiveness analysis)，生命週期按太陽光電系統之平均壽命訂為20年。依據智慧綠能系統之建置情形，分別進行三種模擬情境之分析。
- 本研究計畫按原先之規劃，分別建置了太陽光電系統、儲能櫃系統及電動自駕除草機三種智慧綠能設施，並按照三種模擬情境之分析結果，對溪心壩農牧場用電模式(包括適當時間電價方案之選擇以及契約容量之調整)， 提出具體建議。同時，對於溪心壩農牧場可發展為淨零碳排智慧農牧場(net-zero carbon smart farm)，提出長遠的規劃。
本計畫為一跨領域之產學合作，共同主持人橫跨三個學院(管院、農院、工院)，產業間的合作夥伴為在日本智慧能源管理績效卓著之新創廠商聯齊科技公司，並感謝台電公司台中區處協助現場勘驗並給予指教，本計畫藉此一併致謝。 |
| 執行績效 |
- 按照農牧場2020年4月1日~2021年3月31日之實際用電情形以及目前與台電訂定之實際契約容量(經常契約容量76kW、周六半尖峰容量28kW)、流動電費計價方案(二段式時間電價)，設定基本情境。設定此情境之淨現值(NPV)=0、益本比(BCR)=1，亦即以此情境作為比較之基線(Business-As-Usual, BAU)，與下列三種情境所估算之淨現值與益本比，進行比較。
- 模擬情境一：此情境假設農牧場尚未建置任何綠能設備，本研究由76kW逐一模擬每1kW之邊際增量，直至最高契約容量150kW為止(共75種替選方案)，篩選出成本有效性最佳之方案為：經常契約容量119kW，並取消原有週六半尖峰契約容量28kW，且以三段式時間電價簽訂台電電價合約。在此方案下，所估算出20年生命週期之NPV=2,346,687(>0)元；BCR=2.515(>1)；對於農牧場經營者而言，為可行之決策方案。
- 模擬情境二：此情境假設農牧場按本研究計畫之預算經費，建置屋頂型太陽光電系統13.2kW，及共同主持人賴慶明老師與相關廠商共同研發之10kWh儲能櫃系統和電池能量為5kWh的自駕電動除草機；並藉由儲能設備於離峰時段充電，於尖峰時段放電，以降低農牧場對台電電力之尖峰需量。在此重新進行三種經常契約容量(105kW、110kW、115kW)之敏感度分析，並分別模擬採用二段式及三段式時間電價計費之情形，共計有六種替選方案(不同契約容量)。篩選出成本有效性最佳之方案為：調整經常契約容量為110kW，並取消原有週六半尖峰契約容量28kW，且以三段式時間電價簽訂台電電價合約。所估算出20年生命週期之NPV=2,540,094(>0)元；BCR=1.606(>1)；對於農牧場經營者而言，為可行決策方案。
- 模擬情境三：此情境假設實證場域成為淨零碳排智慧農牧場，在此情境下有三種綠電管理策略，(一)為滿足農牧場每天約1221.5kWh之用電，需建置太陽光電系統337kW；建置電池能量為5kWh的自駕電動除草機；經聯齊科技公司之計算，若農牧場要完全不用台電提供之電力，至少需要一個840kWh之儲能櫃系統。 (二)把所有生產之太陽光電全部躉售予台電公司；(三)綠電全部委由售電業轉售。在後兩個策略下，農牧場維持建置太陽光電系統337kW以及電池能量為5kWh的自駕電動除草機條件不變，然而此時農牧場完全使用台電提供之電力，故不需額外建置儲能櫃系統。再分別對三種策略模擬採用二段式及三段式時間電價計費之情形，共計有六種替選方案；篩選出成本有效性最佳之方案為：全部委由售電業轉售綠電，並且調整經常契約容量至119kW(此方案下因農牧場之用電完全來自於台電，故經常契約容量之調整與情境一相同)、取消原有週六半尖峰契約容量28kW、以三段式時間電價簽訂台電電價合約。在此方案下20年生命週期之NPV=21,451,206(>0)元；BCR=2.076(>1) ；對於農牧場經營者而言，為可行決策方案。
綜合上述三種模擬情境之分析結果，本研究計畫建議農牧場經營者應選擇執行模擬情境三之可行決策方案。雖然該方案之BCR略低於模擬情境一之可行方案，但其淨現值卻高出甚多，故本研究認為模擬情境三之可行決策方案為最佳決策方案。 |
| 結論與建議 |
- 情境一之結果凸顯溪心壩農牧場目前與台電訂定之契約，所出現之相關問題，包括：經常契約容量過低、且應當以三段式時間電價計流動電費。建議農牧場業者在完整導入相關綠能設備之前，可以將經常契約容量調整為119kW，取消原有之週六半尖峰契約容量28kW，並採用三段式時間電價，預期20年生命週期可累進節省電費約2,346,687元。
- 情境二的結果顯示，在流動電價計費方式(二段式/三段式時間電價)相同的情境下，分析之結果和情境一可謂伯仲之間。以情境二的六個替選方案中淨現值最高的，契約容量110kW、採三段式時間電價計費的替選方案為例，相較於情境一之中，三段式時間電價之比較結果，20年生命週期之淨現值僅有116,237元之差距。
- 至目前為止，按本研究成本有效性分析之結果，以情境三中全部委由綠能售電業者(截至2022年1月3日，台灣共有16家綠能售電業者)轉售綠電最為有利，20年生命週期之NPV高達21,451,206元。故此建議，溪心壩農牧場轉型為淨零碳排智慧農牧場，可建置337kW之太陽光電系統，無需建置過多的儲能櫃系統設備，並將所有光電直接併網；除此之外，應將經常契約容量調整為119kW，取消原有之週六半尖峰契約容量，並採用三段式時間電價。在此方案下，將可獲得委外售電收益(含綠電憑證之收益在內)，節省超約罰金和流動電費，電動自駕除草機節省之人力與耗能，20年生命週期折現加總之收益約41,381,840元。
- 綜合上述對農牧場之各項建議，本研究在此對農牧場的用電模式提出短、中、長期之規劃。短期規劃：農牧場在各項綠能設施建置完畢之前，應先將經常契約容量由原76kW調整為119kW，取消原有之週六半尖峰契約容量28kW，並採用三段式時間電價；中期規劃：農牧場按本研究計畫之預算經費，建置太陽光電系統13.2kW、10kWh儲能櫃系統和電池能量為5kWh的自駕電動除草機，此時應當再將經常契約容量由119kW調整為110kW，這時候農牧場為了進行模擬情境二所提及的需量反應，需要訓練有素之專業人員並引進能源管理系統(EMS)；長期規劃：為了讓農牧場成功轉型為一淨零碳排智慧農牧場，此時需要接洽合適之太陽能廠商，對於所需建置的太陽光電系統進行詳細規劃，並找尋適當的綠能售電業者，待337kW太陽光電系統建置完成後，即可將綠電逕行併網，並且同時將經常契約容量由110kW調整為119kW。
- 囿於當前儲能設施技術、材料之限制，致建置成本甚高，然而儲能設備帶來之效益仍不容小覷；在可預見的將來，技術更加進步後，儲能系統普及時，相關產業可達規模經濟，儲能建置成本與電池汰換成本都將大幅下降。屆時，儲能設備為智慧農牧場創造之效益必能脫穎而出。
本研究計畫並未考慮綠電設施對減少二氧化碳及硫氧化物之外部效益，值得後續由整體社會公共利益觀點，納入非市場財(non-market goods)之成本有效性分析。 |
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