能源宿舍線上講座 談台灣能源與電網前景

(相片提供/能源宿舍線上講座截圖)

【林婉婷採訪報導】荒野保護協會舉辦「能源宿舍」線上講座,6月的最後一場講座邀請工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳談「S.O.S電關緊要:台灣電網的未來」;而7、8月的「淨零排放」和9月的「循環經濟」系列講座場次與資訊都已釋出,如對議題感興趣歡迎到「能源宿舍」網頁查詢。

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在6月22日的講座開始,梁佩芳先介紹為何會「停電」。台灣電力傳輸可分為「輸電」和「配電」系統,發電廠以高電壓將電送往超高壓變電所,接著逐步降低電壓,送往配電變電所,或陸續經過一次、二次變電所及配電變壓器,依序送往不同用電需求的用戶。這段過程可能因為發電廠或輸配電系統的設備維修、設備故障、線路故障、保護機制等原因而停電。

梁佩芳說明,「保護機制」是為了維護系統供需平衡或避免事故擴大,因此有時為避免系統崩潰,會造成部分用戶無預警的停電。例如2017年8月15日大停電,源於中油供氣管路閥件控制器維修疏忽,導致供氣中斷,大潭發電廠6部機組跳脫,系統頻率快速下降,陸續觸發三道低頻卸載,低頻電驛依照事先設定的頻率自動斷電,加上備援電力資源投入,使得系統頻率回到60Hz,並以短暫的分區輪流停電措施確保合理供電裕度,避免事故擴大,影響更多用戶。

而2022年3月3日大停電的情況較為複雜。興達發電廠時值機組檢修,由於事故前已將3540斷路器的絕緣氣體抽出,工作人員未能事先確認3541隔離開關投入的影響即行投入,以致造成短路,再加上發電廠和變電所保護機制並未完全產生效用,造成南部大停電。事件後,考量大量輸電線路匯集至龍崎超高變電所造成的風險,台電將進行輸電線路的重新規劃,並檢討保護協調措施的完整性,逐步調整改善。

台灣電力究竟可不可靠呢?可以參考「SAIDI指數」,意指「每年每戶平均停電時間」,而台灣數據近幾年平均落在16、17分鐘左右(未計入815、513、517等事故),領先國家如日本、韓國約落在7、8.6分鐘左右,德國約落在13分鐘;但是歐美大多數國家都在40分鐘以上,甚至長達數小時。

梁佩芳指出,電網要穩定,在電力供應方面並不是發電機組越多越好,而應該保持適度的「供需平衡」調節能力。傳統做法是「供給追隨負載」,包含匹配供需的日前排程及當日調整機制,保持即時平衡的頻率調整機制,及因應事故的備轉服務機制。

隨著電力需求與再生能源滲透率的成長,用戶參與電網運轉的必要性也持續提高。節約能源就是最單純而重要的貢獻,而絕大多數用戶均在低頻卸載與分區輪流停電的規劃範圍之內,嚴重事故時,可能是挽救電網的關鍵角色之一。此外,用戶若能主動參與電網調度,更能夠提高電力系統的可用資源,目前台灣的需量反應措施總參與量已經達到2.68GW,即使以執行率50%估計,已占尖峰用電(38GW左右)的3.5%,對於電網調度的助益相當顯著。

台灣去年尖峰負載為38.6GW(7月13日),目前傳統電廠裝置容量為37.7GW(不包含汽電共生、慣常和抽蓄水力、輕柴油等),而再生能源裝置容量已達10.95GW,顯示再生能源對於整體發電已有重要貢獻。根據國發會「2050淨零排放路徑」規劃,太陽光電裝置容量在2050年將提升到40至80GW、風力發電則為40至55GW,火力發電系統將導入碳捕捉和封存技術,並引入無碳燃料(如氫、氨)發電機組,以建構零碳的供電系統。

梁佩芳補充,地熱發電在潛能值得期待,除了法規制度的配合之外,須進一步思考如何提高探勘技術與降低維運成本;另一方面,氫能應用近年來也受到重視,尤其是作為再生能源過剩的轉換資源。不過梁佩芳也坦言,目前主要再生能源的發電量確實受到天候影響,且再生能源除了設備、管理和電網支援系統成本,還要考量對土地、河川和海洋的合理利用,也要重視當地居民意願、在地生態衝擊等。

對於再生能源發展,他建議要強化發電預測能力,設置備用電力資源或儲能系統,並依電力供應能力調整尖離峰電價時段,降低需求與供給之間的差異;而傳統電廠基礎也要重新調整,例如引進部分具備快速起停能力的小型機組。

最後他也補充「智慧電網」以資通訊技術提高電力系統的可靠度、安全性與效率,妥善因應分散式電源造成的雙向電力潮流,而智慧電表、能源管理與智慧家庭等技術,使愈來愈多用戶能夠參與需量反應;這兩年「班班有冷氣」政策的推行也開始了小型空調參與需量反應的契機。短中期的發展重點包含儲能系統、電動車以及智慧家庭等。

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