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電力與生活

上帝的部落「司馬庫斯」 微電網建置可行性評估

文、圖/新竹區營業處 王耀村

緣起

《台電月刊》民國97年9月號封面故事刊載「電力的影響深遠卻幽微,最後來電的部落,也已經來電將近30年,整個部落以自己的步伐,理所當然的邁步向前。難能可貴的是,司馬庫斯並未在現代化的過程中迷失,他們以獨特的社會制度,在遙遠的深山裡,創造了一個小國寡民、土地共有的現代烏托邦。而電力供應與道路開通,正是成就這個烏托邦的基礎能量⋯⋯」

結合分散電源與儲能設施之微電網建置議題火熱,為進一步了解極偏遠的司馬庫斯部落是否有建置微電網的可行性,使其來電不斷,105年5月17∼18日新竹區營業處會同台灣經濟研究院研究一所陳彥豪副所長等一行人,前進司馬庫斯一探究竟、評估考察。

尖石變電所

尖石二次變電所位於新竹縣尖石鄉,與司馬庫斯部落距離約48公里,配電線路從尖石二次變電所至司馬庫斯部落則約長30公里,其中尖石22饋線末端為司馬庫斯部落。

尖石二次變電所設立目的以維持偏遠山區電力品質(Power Quality, PQ)為主。變電所一次側與二次側皆為環路供電,採N-1概念線路設計,電力可靠度高(Power Reliability, PR)。但其中,到司馬庫斯是一段輻射狀線路,容易形成饋線末端點供電不連續。針對偏遠地區的輻射狀配電線路,若無法將線路變成環路,有機會利用微電網技術加強偏遠地區之供電可靠度。

司馬庫斯部落

目前常住人口有34戶,約150人。其中6戶未參加部落的共同經營事業。6戶中有2戶經營自有民宿,2戶經營自有露營地。若民宿住房率達100%,過夜人數可達約300人,其中部落共同經營可接待約250人,其他約50人。過去過夜人數最多曾高達450至500人,而目前部落為了提供更精緻化的服務和考慮部落承載力,加上較重視觀光資源的永續經營,將過夜人數控制在每日300人,因此未來電力需求應不會有爆炸性成長。一年四季只要逢週末或連續假期,都會有相當多的觀光人潮,寒、暑假與過年期間住房率近100%。平日住房率則約5成左右。台電在司馬庫斯的饋線建設將近一公里,目前設置有49個電表。過去能源局有至司馬庫斯推動節電計畫,裝設LED節能燈具,另工業技術研究院也曾至當地裝設太陽光電板,但居民已因太陽光電板造成屋頂漏水而將其以塑料雨棚覆蓋。

電費支出分為兩部分,一為共同經營的營業電費支出,包含教堂、餐廳、5間民宿、巡迴醫療團隊暫駐點,一年電費約28萬∼36萬元;一為家戶各自電費支出,每2個月2千多元,冬天3千多元。冬天因氣候較冷,常使用暖氣設備,而當地夏天氣候宜人,並未裝設冷氣,因此電費支出冬季較夏季高。用電量較大的設備為餐廳裡的大型冷凍櫃,主要用於保存食材,若停電時在一定時間內仍有保冷效果。

司馬庫斯部落的聯外道路因風災受損。
司馬庫斯部落的長桿距電桿。

司馬庫斯部落最怕颱風侵襲,以及颱風所帶來的大量雨水,中度以上颱風常使當地電力中斷,強風可能吹倒電桿、雨水沖刷地基致道路中斷,若道路未中斷,台電多可在2天內修復,但若道路中斷,則需等待道路修復後才可開始搶修電力,路通後約2天內可完成搶修、恢復供電。部落至今每逢颱風一定停電,但部落已經倚賴有電力的生活,若停電除居民生活不便之外,就連經營生意也會受影響。當地每年停電次數至少15次,每次停電時間約2天內,是居民尚可忍受的範圍,但偶爾災情嚴重時,停電時間則會長達3∼4天,甚至1週以上。

部落備有同型號之中古柴油發電機3台,已使用第三年,每台裝置容量60kVA,1台約新臺幣10萬元,購置成本共約新臺幣30萬元。斷電時,部落共同經營的主要電力負載可由3部柴油發電機分三區供電,發電機購入至今曾損壞過1次,須請外部廠商進行修繕。啟動發電機的時候需手動將台電電源切換。停電時,僅於仍有旅客留在部落時才啟動,或停電時間太長時,會採取分區分時供電方式啟動。平時為確保機組正常,每週至少會運轉2小時。因該區地處偏遠,部落通常會指派人員開3噸半或11噸的卡車至尖石或橫山加油站一次大量購買燃油,燃油除供應發電用,平時也供應柴油鍋爐、車輛、怪手等大型機具設備使用。颱風前會大量購買約10桶200公升的柴油,此2,000公升的柴油若單純於緊急時供發電機使用,以分時且僅供應部落共同經營的主要電力負載可使用超過7天。

由於部落設置柴油發電機,且有足夠的柴油庫存,初步可考慮搭配太陽光電、儲能設施與既有之3部柴油發電機整合成微電網型式作為備援系統,若其中1台改為可調速發電機,應有機會節省1部柴油發電機的燃料(以柴油價格每公升約20元,估算每度電燃料價格約5.2元)。備援系統的創電與儲電量之設計應以部落面對台電末端點供電不連續之忍受度為考量,包含部落維生系統能忍受多長的電力連續中斷時間,或是觀光旅遊活動的暫停時間多長會對部落維生造成影響,並衡量兩者需要的電量進行設計。

台電在司馬庫斯部落架設長桿距電線桿,電線桿可避免沿著道路建置,將可減低因路基掏空而使電線桿傾倒的機率,但長桿距線路及電桿之架設及維護保養皆不易。

結語

上╱尖石二次變電所。下╱架設於部落之太陽光電板。

微電網基本上由分散電源與儲能設施共同組成,而此處的分散電源當然以再生能源(例如太陽光電)為主。主要訴求在於台電中斷供電時,微電網內負載可以自立運轉。目前屏東林邊已由大同公司完成光采濕地微電網設置,國內、外正如火如荼對微電網討論及試行。本次考察司馬庫斯部落導入再生能源與儲能微電網之需求性,針對偏遠地區的輻射狀配電線路,若無法將線路變成環路,為加強用戶供電可靠度,就可能有導入微電網需求。微電網的建置應有持續性的需求,使用者才會主動進行設備維護作業,若只是示範計畫應預先將維護費用評估進建置成本中,避免設備因未妥善保養而閒置。

司馬庫斯屬特偏遠地區,聯外產業道路崎嶇、路況不佳,從新竹市區到司馬庫斯部落(海拔約1,500公尺)約80∼90公里,其中又有16公里產業道路(坡度極大),車程約4小時。比起奮起湖、阿里山,險峻路況有過之。在颱風季節容易因強颱所帶來的強風及大雨造成饋線故障,甚至電線桿的桿基掏空或遭強風吹倒,此時就會發生供電中斷情形。

台經院陳彥豪副所長(右三)、司馬庫斯部落秘書長(左三)與本文作者(中)一同合影紀念。

5月17日晚上在上帝的部落「司馬庫斯」,度過一個沒有3C產品干擾的夜晚。令人眼睛為之一亮的,還有壯闊的山林與點亮上帝部落的台電人用心。經訪談部落涉外事務的拉互依‧倚岕秘書長(部落中第一位碩士畢業生),了解司馬庫斯的用電型態與需求,在部落自備3台60kVA柴油發電機備援下,停電可將整區分成獨立的3區供電,若燃油僅供發電使用,則可以供應7天以上,而部落觀光事業已朝向永續經營,並進行觀光總量管制,未來電力需求預期將不會有爆炸性成長,且台電的搶修復電又很及時,現階段司馬庫斯初步評估應無建置微電網的環境與需求。

司馬庫斯對面山頭之新光部落,現階段沒有如司馬庫斯一般之共同經營組織可主導設置柴油機做緊急備援使用,未來可以考量參照新北市烏來區福山國小建置微電網經驗,進一步評估於緊急避難所建置微電網系統可行性,以強化當地防災應變能力。

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