老電廠新任務 天然氣成發電主力 通霄發電廠躍升供電要角

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從西部濱海快速道路南下,過了白沙屯不久後,即可見到右側矗立著數根巨大煙囪,其中一根上頭寫著「歡迎蒞臨通霄」,這是通霄發電廠具地方指標的彩繪煙囪,從興建、褪色、除役到重新豎立的過程,也代表臺灣這五十多年來能源發展的轉變。

為了因應能源轉型,通霄發電廠從民國102年起進行「更新擴建計畫」,第一期工程採先建後拆,汰換舊有的1、2、3號機組,全數改用二對一燃氣複循環機組,以天然氣作為發電燃料;第二期工程為4至9號機組,也已計畫準備擴建當中,更新擴建之後,通霄發電廠將成為真正的高效率、低污染的環保電廠。

走入通霄發電廠,便能立刻感受到老電廠轉型後的新氣象。新廠房建築物外牆分別塗著繽紛色帶,1號機組彩繪成綠色、2號機組是橘色、3號機組則是藍色,為原本冷灰色的廠區挹注活潑朝氣,而且廠區色彩的運用不僅基於美學考量,更反映了空間的「自明性」,讓人身處其中可以很快地分辨及記憶建築物和各項設施的特質。

原來,由於廠區廣達40多公頃,建築物眾多,像個巨大迷宮,這些色彩可幫助電廠人員一眼辨識各個機組的位置。而色帶的縱橫排列方向也有不同含意,附屬廠房如行政大樓、中央控制大樓等,外牆都漆著水平色帶,主要的機組廠房外牆則繪有垂直色帶。在繽紛、躍動、活潑的色彩中,其實隱含著一套規律與秩序,這也是近年通霄發電廠致力轉型後給人的印象。

通霄發電廠的今昔之變

通霄發電廠的故事可追溯自民國50年代,當時中油在苗栗通霄鐵鉆山礦場鑽獲豐富油氣,台電為了供應社會經濟發展下的電力需求,並且充分運用在地自產的天然氣資源,因此成立了通霄發電廠,並於54年正式商轉。後來因為臺灣用電快速成長,所以通霄發電廠陸續興建了六部複循環機組,使用的燃料包含天然氣、輕柴油和重油。換句話說,通霄發電廠是臺灣第一座複循環發電廠。

在當前的能源政策下,未來臺灣天然氣發電占比將高達50%,因此通霄發電廠更新擴建計畫第一期,便是汰舊換新,興建三部裝置容量各為89.3萬瓩的複循環發電機組,總計為267.9萬瓩,發電量大增。新機組採用日本三菱日立電力系統公司最新型的M501J型複循環發電機組,每一部新機組都包含兩部氣渦輪機、熱回收鍋爐和一部蒸汽輪機,發電效率從42%大幅提升到60.7%。

此外,熱回收鍋爐還加裝一套選擇性觸媒還原系統(Selective Catalytic Reduction,SCR),一般稱之為脫硝設備,可將氮氧化物排放濃度大幅降低至5ppm,遠低於環保法規標準值40ppm及環評承諾值18ppm。而中央控制系統之分散式控制與資料收集系統(Distributed Control and Data Acquisition System,DCDAS)讓人員可以集中在中央控制室運轉操作,同時也能在現場各電子設備室,針對該區域的設備進行操作。

目前通霄發電廠原有的1、2、3號舊機組都已除役,新1號機於去(107)年2月商轉,新2號機於今年5月30日商轉,而新3號機也已完工,待後續取得電業執照,預計於明年6月底正式商轉。

新機組上線靠「三通」

「要讓機組併聯發電,首先要三通—通電、通氣及通水,缺一不可。」核能火力發電工程處中部施工處(以下簡稱中部施工處)王春山副處長表示。「通電」的重點在於建造「345kV電纜隧道」和「電氣設備室」,尤其以連通廠外開關場和廠內主設備區的電纜隧道最為優先,完工後才能鋪設電纜、傳輸電力。由於隧道需穿越西濱快速道路橋下,其既有的地底管道、線路錯綜複雜,加上部分區段開挖後地下物與設計圖面不盡相符,容易與隧道工程產生衝突,全線大面積開挖也導致土石坍方不斷,部分區域甚至必須先改良土質後,才能進行後續工程。

「通氣」的關鍵在於天然氣輸送管路工程,由於從中油通霄轉輸中心直接穿越苗栗縣南勢溪口至電廠的施工路徑最短,全長僅1.3公里,可大幅縮短工期,但穿越南勢溪的731公尺須採推進工法,也是通氣工程最困難的部分。

首先必須先在南勢溪兩岸開挖「出發井」和「到達井」,再以推進機具向前打通,然而在打造出發井的沉箱時遇到卵礫石層,抓土困難,下沉進度緩慢;在推進施工時,也遇上堅硬的黏土層,造成前進速度緩慢而影響工程進度。直到改善推進機具構造,提升機具性能和效能,加上日夜趕工,才補上落後的工期,於民國106年2月8日成功通氣。

施工計畫的最後關卡是「通水」,施工團隊在階段面臨的最大挑戰是「海底取排水管路工程」。本次擴建計畫規劃鋪設七支海管,採四進三出(四個取水頭和三個排水頭)的形式,由於沙岸地形的通霄海域潮間帶較大,潮差也大,海水含砂量多,所以電廠必須取離岸海水,做為循環冷卻水使用。但考量到「突堤效應」可能造成通霄漁港的海砂堆積加劇,也會影響中華白海豚活動,所以採潛式取水及排水,在電廠西側海床下方埋設取水鋼管,至離岸1.4公里處取得潔淨海水。更為符合環保規定,同樣採潛式排水,至離岸1.1公里處排放溫水。

克服重重難關 三新機組順利運轉

然而,「我們才一開工,就什麼都做不了。」王副處長回憶起民國102年開工時困難重重的狀況,嘆了一口氣。原來當時電廠所在地的苗栗縣政府頒布禁令,禁止21噸以上大貨車通行電廠外的海濱路,大型機具無法進場,導致海上施工暫停,臨海鋼管加工廠及施工碼頭等工程也跟著完全停擺。經過無數次溝通協調,直到103年解除禁運後,各項工程才重新啟動。

受到季風及海象影響,海管工程每年施工期為四月至九月,可施工日約80至100天,最大困難在於通霄海域受潮差影響甚鉅,船隻的動員和撤離費時;若遇上颱風這類的惡劣天候,非但不能施工,海底下的管溝或已布放的鋼管也會回淤,等到氣候好轉時,須先花幾天的時間抽砂清淤,這些狀況都會影響到施工進度。

為了克服天候問題讓工程順利進行,中部施工處從民國105年開始採購「通霄電廠更新擴建計畫通霄海域海(氣)象預報資訊工作」,獲取較準確的海氣象資料,以掌握海上施工時機。另一方面,也在海域施築圍堤,增加可施工日並減少海砂回淤量,而且只要海象允許,施工人員都會盡力配合,全天候布接海管。

在中部施工處積極趕工之下,1號機海管於民國106年7月24日接通,不料輕颱海棠和中颱尼莎接連襲臺,導致通水同時也湧進大量垃圾,因此中部施工處氣機組同仁日夜留守處理,共花了四天清出大量垃圾,並由當地清潔隊協助清運,「1號機通水附帶淨灘做環保,出乎我們大家的意料之外!」王春山副處長笑著說。

直到供給電廠使用的海水都已乾淨,新1號機於民國106年8月1日正式通水,為了讓1號機及時加入系統供電,中部施工處一完成與機組運轉安全相關的測試,便配合電力需求,於白天進行發電測試,等到晚上或假日離峰時段,再尋隙進行未完的試運轉,最終在106年9月15日提早達成二對一燃氣複循環機組併聯,為106年夏季尖峰用電貢獻電力。

其後完成2號機的排水海管時,便趁著冬季用電離峰,讓新1號機降載,提供部分海水供新2號機試運轉,即採取臨時通水方式,進行GT點火試運轉,以縮短通水後所需時程。當民國107年7月19日2號機進水海管接通後,同年8月機組即可併聯發電。目前試運轉中的新3號機也採用同樣方式進行測試,如今三部新機組都已能配合電力需求,接受調度運轉發電,而總長度約8.9公里的海管目前已完成8.5公里,施工中的第四號取水管,也預計今年完工。

打造輸電網路 融通南北電力

為了讓電廠產生的電力與供電系統串連,融通南北電力,必須打造電力交通建設─輸電網路,因此輸變電工程處中區施工處(以下簡稱中區施工處)規劃了「通霄擴建計畫電源線工程」,分成三期陸續施作。

初期工程於民國106年3月啟動,為通霄到峨眉的161kV線超耐熱導線更換工程。全長共58.6公里、175座鐵塔,經過八個鄉鎮,集合了中區、北區施工處及新桃供電區營運處三個單位的人力,同時展開換線施工,原規劃須耗時11個月,但為了避免影響通霄發電廠對外輸電,中區施工處多次與電力調度處協調,最後選在系統輕載的季節與變電工程並行施作,工期大幅縮短成6個月。

除了時程縮短、難度提高,還得克服氣候挑戰,時任中區施工處張文旗副處長(現任南區施工處副處長)說:「為了配合電力調度處停電,我們施工的時間幾乎都在山區多雨、濕冷的冬季,曾經有一次承攬商排定20位員工出班,但現場的人卻不到一半,因為當天氣溫只有6度,其他人前一天都發燒送醫了。」

雖然過程困難重重,最後仍提早11天,於今(108)年5月20日順利完工,「更換後的線路,讓通霄發電廠整廠供電能力從原本的200萬瓩,提升到270萬瓩,對於今年夏天供電有很大的幫助。」張副處長笑著說,從5月20日至今,每天供電燈號都是綠色的,每位同仁為能夠貢獻一點綿薄之力,都覺得欣慰。

中期則是新建的峨眉到后里雙分歧通霄345kV線,共計24公里、65座超高壓鐵塔,途經通霄、銅鑼、三義、大湖等四個鄉鎮。然而新建鐵塔不易,除了土地徵收困難、山區的氣候和地形增加施工難度,還得面對居民抗爭。「平原段施工容易,但抗爭力道大;山區抗爭少,但施工難。」張副處長表示目前工程都採「邊溝通、邊施工」的方式進行,加上進度已經超前,有信心在明年6月前完工。後期則是往大湖延伸到義和的345kV線,將增加六座鐵塔,並在義和興建超高壓開閉所,此一線路和南北超高壓線路連結,可增加電力系統的調度彈性。

面對地方上不同立場的聲音,張副處長表示:「地方有什麼需要,我們會在可能的範圍內充分溝通及儘量協助,也會安排鄉親參觀變電所,或其他電力設施,以及說明線路的施工過程,讓他們了解這些設施都是必要且安全的。」中區施工處持續和居民溝通、協調,不但要完成電力基礎建設,也要與地方建立友善和諧的關係。

通霄發電廠轉型 供電如虎添翼

通霄發電廠在更新擴建後,從過去小型電廠躍升為全臺發電要角,通霄發電廠黃達義副廠長點出新機組的三大優點:

一、故障率低且運轉穩定,對系統貢獻大。

二、以天然氣為燃料,空氣品質獲得改善。

三、裝置容量增加,大幅提升發電量及效能。

過去,一部舊機組的裝置容量大約只有25萬瓩,只能當作調節性質的尖載供電,而新機組則扮演著中、基載的角色,與過去截然不同,因此通霄發電廠在揮別舊機組、邁向新機組的過程,也展開一連串訓練課程,鼓勵員工考取相關證照,以因應燃氣發電任務。

電廠持照人員培訓分四級,第一、二級分別為新進人員、機械巡視員,取得第三級證照才能當上鍋爐控制員,值班主任以上的管理階級則須取得第四級證照,目前通霄發電廠每一部機組的值班人員平均六人,採四班三輪制度,一班員額約三十人。

新機組原則上採電腦自動控制,值班人員主要在控制室中監督、確認運作情形,但為了加強訓練,電廠還特別請原廠在控制中心內設置模擬器,受訓人員可直接在控制室操作演練,模擬運轉狀態,有助於快速適應新機組,日本技師在新機組上線運轉初期,也會駐廠協助電廠人員進行狀況排除或其他運維相關事宜。

通霄發電廠在新舊機組的交接轉換期,也積極建立標準程序,完善管理制度,並成立工安精進小組,讓電廠不僅符合環保要求,更要達到工安零事故的目標。尤其即將展開的舊機組除役作業,危險度非常高,黃副廠長強調:「我們工安精進小組每個月開一次會,討論現在廠內在工安方面還有哪一些可以提升的地方,改善硬體和制度面,做得更加扎實。」

燃氣複循環機組帶來諸多優點,讓供電系統如虎添翼,但也帶來一些挑戰,目前天然氣全部仰賴中油公司供應,為確保供氣安全穩定,台電與中油雙方簽訂嚴謹的供氣聯繫機制及緊急應變作業程序,以防範影響供氣安全的事件發生。另外則是發電機組容量變大、責任變重,廠內士氣高昂,但壓力也伴隨而來,對此黃達義副廠長持正面態度,並勉勵同仁:「到了民國117年,通霄發電廠就是全臺第二大電廠,同仁也可以自豪地說自己在一座環保電廠上班,以身在電廠工作為榮!」

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