分散風險、力求穩供 精進電網管理技術 強化電力可靠度

工研院電網管理與現代化策略辦公室技術長盧展南

679期

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口述 工研院電網管理與現代化策略辦公室技術長盧展南 整理 陳薇琪

一般人聽到「電力吃緊」或是備轉容量率亮起黃燈,就會聯想到「缺電」,但真的是這樣嗎?工業技術研究院「電網管理及現代化策略辦公室」盧展南技術長表示,這是一般大眾對於電力的誤解,經過幾十年的發展,臺灣的電力可靠度相對全球各國來說,已屬前段班,如何因應漸進式調整的能源結構,規劃供需調節策略,才是當前最大的挑戰。

隨著能源使用從化石燃料轉向電氣化(如:電動車)的世界趨勢,供電穩定和可靠度成為最重要的社經議題,也是產、官、學界專家重視的研究方向。於是工研院在劉文雄院長主導之下,去(107)年成立「電網管理及現代化策略辦公室」(以下簡稱電網策略室),希望藉此匯集學術及產業界專家力量、整合工研院現有資源,精進臺灣電網管理技術並提供解決方案,維持電力供應的穩定與可靠性。

電網策略室還有一項很重要的任務,就是擔任政府及產業的橋樑,同時肩負與民眾溝通、傳達正確的用電概念和電力知識的使命。「以人人都害怕的『缺電』來說,這些黃、橘燈號來自於尖峰用電的備轉容量率,而白話解釋『備轉容量率』就是指準備好、隨時可加入發電的機組裝置容量,跟缺電是完全不同的概念,加上牽涉用電量多寡,百分比的概念無法正確反映確保安全之備轉容量,備轉率『10%』在冬天和夏天意義差別很大。」

鼓勵能源公民 尖峰調節拚穩供

盧執行長表示,以現階段臺灣供電狀況來分析,一年當中可能只有一、兩百個小時的備轉容量率較低,但因為預測燈號顯示是以「日期」為單位,所以即使當天只有某一小時可能處於這個狀態就會亮燈,在電力需求高的季節,一長排的黃、橘燈,很容易被擴大解釋為「缺電」,如果燈號顯示可以細分到以「小時」為單位,甚至進一步將燈號改成以備轉容量預測作為基準,就可以呈現真實的需量反應。

「如果可以同時導入『能源公民』的概念,對於臺灣的電網穩定和電力可靠度會更有幫助。」 盧執行長指出,很多國家已經開始鼓勵一般用戶從電力的消費者(Consumer)轉向成為生產消費者(Prosumer), 這些就是所謂的能源公民。臺灣目前也正朝著這個方向進行,鼓勵民眾裝設太陽能板等發電設備,除了自用之外還能賣回台電,若是能夠結合更精準的需量反應預測,鼓勵這些能源公民在尖峰時段儘量發電,就可以對穩定系統產生即時價值。

能源公民發展到一定程度,還可以更進一步搭配儲能和可開關的負載發電設備變成虛擬電廠,可以自主調節發電量,成為區域性的供電者,由於電力產生和使用的地點非常接近,可以減少電網投資成本、避免電力傳輸損失及電網壅塞的問題,提高系統運轉的彈性,對於整體電網的穩定會有貢獻。

強化風險控管 開發自主能源

「這樣的分散式能源,同時也可以解決部分臺灣建置發電設備困難的問題。」身為電力系統體檢小組的共同召集人,盧執行長深深了解因為電力設備用地取得困難,台電新設置燃氣機組,如大潭發電廠的8、9號機,多採用原地擴建方式進行,但這也會帶來電力設備過於集中的隱憂,是當前電力系統最大的挑戰。

由於臺灣為獨立電網系統,無法利用聯外電網獲得支援,若是發生大型單一事故,造成瞬間頻率大幅震盪,往下掉到一定程度,就會啟動各個發電機組的自動保護裝置,陸續跳脫,產生大停電的危機,所以目前當務之急是做好同廠機組「分割」,適度地分離系統,事先預防全廠跳機,影響電網的穩定性若不幸發生嚴重的發電機或輸電線偶發事故,除要有適當的備轉容量外,最重要的是必須有反應快速的備轉容量或特殊保護系統,才能避免暫態穩定度問題可能觸發的連鎖反應。而這些維持系統動態穩定的資源,在國外是在電力輔助服務市場獲得的。

盧執行長最後也提到,在全力發展天然氣發電的同時,同樣要以分散風險的概念,考量天然氣來源、接收站和儲藏槽的建置,另外也必須加強開發和燃氣具有高互補性的自主(再生)能源,避免能源過度集中。至於再生能源最令人擔心的間歇性,盧執行長以同為獨立電網或與外界融通電力小且具高再生能源占比的系統,如愛爾蘭、美國德州、夏威夷等地為例,再生能源屬於分散式能源,區域性的不穩定對於整體電網的影響不若想像中大,再加上妥善運用儲能系統、智慧變流器(Smart Inverter)等最新技術,同時加強需求面管理、增加能源公民參與度,都能將不穩定性的影響降到最低,「這些都是可以利用最新技術解決的問題」。

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