電力穩供的救援投手 金門夏興發電廠儲能系統

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即使預測系統日益精進,電網上仍需要反應快、既是電源又是負載的儲能系統,才能讓再生能源占比越來越高的電網保持穩定。

「總經理認為,沒有儲能系統,金門智慧電網就不算成功。」年輕人警覺發言似過於直接,隨即補充:「應該這麼說,總經理了解儲能系統的重要性,金門智慧電網如果缺了儲能,就會是很大一個缺口。」一旁一位年紀更輕的女子忍不住掩口而笑。

台電綜合研究所電力研究室吳承翰、嚴柔安兩位專員,都是30歲上下的年輕人,訪談過程中吳承翰主述,嚴柔安隨時插口補充,兩人言語鮮活、默契十足,一旦話衝過頭,打個哈哈或者由另一個人換個講法圓回來,也就船過水無痕高高興興繼續往下談。這樣兩位年輕人,卻是建置金門儲能系統的重要人物。訪談中可以發現,這套儲能系統確實是臺灣電力系統的重要里程,而兩人投入的心血、遭遇的困難,也非常人所能想像。

能夠瞬間反應的儲能系統

所謂儲能,也就是將能量以不同的形式儲存起來。過去,抽蓄發電是最具代表性的儲能型式,當時電力系統相對單純穩定,而目前電網的複雜程度已經非當年樣貌。

政府積極推動再生能源,電網上越來越多風力、太陽光發電併入系統,風力和太陽光都不是人力所能控制,即使不斷精進預測技術,這些瞬間變動的電源,仍然需要瞬間反應的相應設備,才能在再生能源供電突增時提供負載,供電頓減時補充電源。「儲能系統反應快,又是雙向的,既可以充電又可以放電,既是負載又是電源,完全符合我們的需要。」長期負責臺灣電網系統規劃的張忠良副總經理表示。

吳承翰記得,106年,鍾炳利總經理找了綜合研究所(以下簡稱綜研所)和系統規劃處兩個單位開會,對臺灣再生能源成長快速,智慧電網的發展卻不如預期,提出他的憂慮,指示兩個單位探討於離島推動智慧電網示範場域之可行性。規劃提出後,總經理決定先以當時綜研所電力研究室范振理主任提出的方案,在金門試行。吳承翰印象深刻的是,當時提案中預定期程為6年,總經理要求2年內完成,可見總經理積極力促金門智網的推動與執行。

然而,儲能系統會延至如今才見到成果,有其背景。綜研所在研究儲能系統時,比較多種電池,如鋰電池、鈉硫電池與釩液流電池。鋰電池反應速度快,爆發力強,如短跑選手,可協助緩和系統上短時間的擾動;鈉硫電池與釩液流電池則適合長時間連續充、放電,如長跑選手,可將白天充沛的太陽光電轉移至夜間使用。鈉硫電池與釩液流電池雖具多年使用實蹟,但國內尚無相關技術,而國內雖有製造鋰電池的廠家,但製造電網級鋰電池儲能系統的整合經驗卻十分缺乏。

扶植產業 鋰電系統先上線

台電推動儲能系統,除了穩定電網,還肩負扶植國內相關產業的目標,早年的基礎不足,儲能系統便無從推動。綜研所受命研究後,決定推動兩套實驗系統,第一期建置容量高、單位成本較低,國外技術成熟的鈉硫電池與釩液流電池系統,希望引進國外技術,讓台電和國內廠商都能觀摩鈉硫電池與釩液流電池和系統整合技術。待第二期推動國內廠商熟悉的鋰電池儲電系統時,比較容易上手。

吳、嚴兩位在國內完全沒有相關工程經驗的情況下,參考國外資料,向國內外廠商討教詢價,好不容易擬出招標規格,推出第一期鈉硫電池與釩液流電池儲能系統採購案。此案一出,隨即引起國內廠商反彈,透過各種管道表達意見,認為台電應該先推鋰電系統,協助國內產業。

事實上,兩類型電池系統特性不同,且都是電網所需,而廠商自認熟悉的是鋰電池製造,日後證明,缺少系統整合經驗,鋰電儲能系統的建置,也不是國內廠商想像的那麼容易。然而,既有強烈的反應,台電便將第二期的鋰電儲能系統提前推出,並以最有利標辦理,經過謹慎評選機制,交由上市公司台達電承製。

「打掉原本的水泥地、重新施作地基、鋪接地網、填回、綁鋼筋、灌混凝土,……再把開關盤吊進來,電纜組裝銜接,設備組裝,送電、測試,出問題、解決,再送電、測試,出問題、解決;出問題、解決;出問題、解決……」

原本說話就比較平緩的吳承翰,談起施工過程更呈現一種戲劇性的平板,不假思索的把每項工程都點了名,最後則像唱針卡在音軌上,說了不知多少次「出問題、解決;出問題、解決……」

台電工程一般是設計、採購、執行、驗收、運轉維護,各自有專人負責,但這套儲電系統由綜研所全權處理,主要負責的就是吳承翰和嚴柔安。兩人從去年8月到今(109)年1月,長達數個月每周日中午搭機赴金門,周五晚間搭機返臺,等於在金門上班。面對的是頗具規模卻經驗不足的廠商,和年長老練對儲能系統卻陌生的電廠同仁。特別是驗收前的試運轉,更讓他們飽受壓力。

帶著「死亡筆記」上工

兩人記得,試運轉時吳承翰在塔山發電廠中控室,嚴柔安在儲電系統所在的夏興分廠。吳承翰必須協調電廠值班同仁,調度機組將試運轉各個程序走完,為了避免在負載過低時進行調度,影響電網穩定,試運轉都選在金門負載較高的晚間,電廠周邊無商家,吳承翰每天沒吃晚飯就上工。

金門塔山發電廠既要運轉維護,還要進行電力調度,加上有幾部機組體質不佳經常出狀況,值班人員壓力已經不小,還得做一些可能危及供電穩定的測試,凡此種種,都讓吳承翰歉疚不已,尤其測試初期,儲能系統一再出現不明錯誤訊息,說好的測試動作沒法進行,或者電廠下了指令,儲能系統卻沒反應,值班前輩不經意露出懷疑、催促的眼神,在吳承翰看來都如一支支射向他的利箭。

在夏興分廠的嚴柔安也不好受,她表示,廠商是體制龐大的團隊,常有橫向聯繫不足的狀況。一份測試計畫書有錯要改,拿回去分給各個不同單位,大家各改各的,送回來還是錯,反反覆覆,就是沒有人整份報告全部看過。測試時,各單位檢查自己的部分都沒問題,但整合起來就是一再出現錯誤訊息。嚴柔安揣著自己的筆記本,一出問題就攤開筆記本紀錄,蹲在地上和廠商的工程師一步步除錯,到後來,廠商看到她拿出筆記就不好意思,戲稱那是「死亡筆記」。

即使如此,依舊問題不斷,廠商各單位又不敢自作主張,還得開會討論統一說法,給個交代,甚至兩座貨櫃是不是都該接地,或者兩座串接,一座不接地,這類問題都拿出來討論。吳、嚴兩人無奈之下,只好向綜研所鍾年勉所長、蒲冠志副所長求助,蒲副所長找上認識的廠商高層,鍾所長則將現狀反映給總經理,於是台電邀請專家學者、廠商一起開了個會。

「會議結束後,可以感受到廠商更積極面對金門儲能在測試中所遇到的問題。」嚴柔安說。

0.2秒即刻救援

最終在吳、嚴兩人協助,以及廠商整合資源全力投入後,發現設備間某個通訊接線有誤,才把大部分問題解決。

電廠方面,塔山發電廠維護組電氣課黃志鵬課長可說是兩位年輕人的救星,黃志鵬專業嫻熟,人又隨和,測試期間全程相陪,同樣每天留到晚上9點多,解決了不少溝通和技術上的難題。吳、嚴兩人一再表示要感謝黃課長幫忙。

「他們知識夠,工作態度也令人欽佩。」黃志鵬提起吳、嚴兩位同樣稱讚不已。他表示,兩位年輕人在金門從來沒提過什麼時候該下班。系統測試過程不順利,大家一度很沮喪,但隔天他們還是準時出現,埋首工作。

終於,首座併入電網系統且可即時調度的2MW儲能系統,在今(109)年5月啟用,可儲存太陽光電與風力等電力、協助電網自動調整系統頻率,遇到突發事件,更可在0.2秒內瞬間供電,即刻救援金門最高達8%電力。

黃志鵬表示,截至6月中旬,儲能系統已經多次啟動,在機組異常時發揮救火隊的功能。值班同仁對這套自動救援,又無需特別花心力調度的設備,感到十分滿意。

張忠良副總經理補充,儲能之外,台電還推動「自動需量管理」讓用戶在供電不足時自願關閉負載。為此,張忠良親赴金門,獲得3大用電戶金門酒廠、昇恆昌、金門大學支持,有了儲能系統和自動需量管理,金門智慧電網的建置更成熟,供電也更加穩定。

電網穩定是能源業者共同責任

臺灣本島方面,隨著再生能源占比越來越高,台電計畫自建160MW儲能系統,也鼓勵民間自建儲能系統,接受調度。「114年,希望最少有590MW儲能系統,接受調度。」張忠良說。此外,在併聯技術規範中,也將訂定條款,要求併入系統的電源不能有過於劇烈的起伏,確保電網穩定。「這是國外普遍的做法,凡是能源業者,都必須承擔電網穩定的責任。」

金門的儲能系統,不但展現了智慧電網的新里程,同時也讓人們思考,維持電力系統穩定應是所有參與者的共同責任。

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