台電月刊 - 打開電力新視野

智慧配電 迎接綠能新時代 配電系統再進化

697期

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採訪、文字—李宛澍、王舜薇、陳歆怡、紅藍創意團隊 攝影—鄭元慶、王鴻俊 協助—中華民國電機技師公會、教育部國民及學前教育署、台電配電處 審查—台電月刊編輯小組

能源轉型政策下,台電正展開一波電力大革命,配電系統陸續導入各種智慧科技應用,提升全民用電品質。

都市叢林中的萬華二次變電所,一台造型宛如電影《瓦力》的機器人,正辛勤地滿場跑,一會兒上坡、一會兒來個轉彎以避開鐵架,它的身上裝有可視光影像分析、熱影像拍攝等裝置,可讓控制中心的人員,在遠端就能讀取傳回的資料,快速掌握現場設備問題與環境狀況,不管是大熱天或豪大雨時,機器人也任勞任怨按時巡視,為提升供電穩定度全力出擊。

這是台電的二次變電所巡檢機器人研發計畫,去(2020)年底完成測試,未來二次變電所可能都有一台「瓦力」,守護臺灣人民的來電生活。

前瞻布局 電網轉型ING

為讓配電網朝自動化、智慧化邁進,台電配電處在過去十多年就提前部署,推動各項設備改善與精進作為, 二次變電所巡檢機器人只是其中之一。近年來,在政府的能源轉型政策下,更積極導入各種智慧科技應用,以迎接綠能新時代。

王耀庭副總經理指出,電力技術百年來沒有太多改變,直到如今因為兩股關鍵力量的匯入,才使配售電系統能更務實地推動智慧電網基礎工程;其一是「資通訊技術的成本下降」,以往需大量人力之人工操控及經驗為主的電網系統,終於能充分應用資通訊科技與人工智慧,即時掌握電網狀態,進行更可靠且有效率的調度操作;另一推力是,極端氣候和環境變遷一再敲響環境警鐘,發展乾淨的再生能源成為刻不容緩的趨勢。

推動智慧電網基礎建設,還必須具備前瞻 思維。習於願景領導的王耀庭強調,對於未來趨勢必須提早規劃因應,以電動車為例,預估全球電動車未來10年的複合年成長率將達到29%,而電動車的總銷量將從2020年的250萬輛,增加到2025年的1,120萬輛,並逐年成長。「一輛電動車每次充電所需,約等於一個家戶的用電,因此台電必須提前規劃電力網建設,同時,台電也在設計動態電價,提供用電需求端誘因,以改變充電時程,配合調控,使能源最有效利用。」王耀庭說。

饋線自動化 復電更有感

配電處饒祐禎副處長表示,電網穩定運作是智慧電網的基礎,如果基礎沒有打穩,也無法讓智慧化科技發揮戰力。

舉例來說,配電處自1995年開始發展饋線自動化系統,就是電網穩定運作中重要的元素之一。有別於過去停電搶修若要找出故障點,得動員大量人力進行地毯式搜索,如今在線路上安裝偵測感應器,透過異常訊號,在遠端監控系統上即能找到線路故障點,有助於限縮停電範圍,盡快修復。

另外,配合用電需求增加而擴建線路及設備,導致維護工作量大增,原本需以人力操作大量開關,如今安裝許多遙控設備,遠端即可完成操作,大量減輕人力負擔及提升工作安全,並加快復電時間。

饒祐禎指出,「數字會說話,未實施自動化前的平均每年每戶停電時間超過2小時,現在降到16分鐘以下,2020年預計節省2萬小時操作開關時間,加速復電,使民眾有感。」配電處的目標是質與量並重,同時規劃逐年提升饋線自動化系統的涵蓋面,從2020年饋線自動化系統涵蓋全臺71%用戶,預計至2030年時,達成95%用戶都能受惠的目標。

配電處配電自動化組陳坤諒組長說,其實台電當初建置饋線自動化系統,有一段「化危機為轉機」的過程,「最初是由於國營事業精簡組織,無法大量晉用人員,為了解決人力不足問題,及滿足用戶供電可靠度需求,才引進此技術。」然而,正因為配電處提早布局,加上饋線自動化的技術含量高,不僅自行規劃及設計功能,連施工與設備維護也全仰賴台電自有工班;時至今日,各區處已培養出一批功力高強的電機設備技術裝修員,「不僅技術走在民間廠商前面,且目前臺灣的饋線自動化涵蓋率,也在全球電業領先群中!」陳坤諒說。

隨著饋線自動化系統覆蓋密度提高,未來除可提升供電可靠度,相關的監控設備也能夠提供智慧電網做加值應用,好處多多。

風光發電背後的配電推手

能源轉型的重要挑戰之一是再生能源大量併網,不同於傳統電網屬於「大型集中式」發電,再生能源屬於分散式電源,且光電與風電具有間歇發電的特性,大量併網後會產生系統發電變動量較以往高,造成電力調度難度也越高,因此必須透過智慧電網的靈活調度,才能確保電力系統穩定度。

配電處去(2020)年4月成立的配電綠能組,主要工作項目就是協助業者將再生能源順利併入適當的電網層級,並且透過智慧科技,讓供電端與用電端未來能雙向溝通。目前配電級太陽光電就有3萬多個案場,讓綠能組每天都上緊發條,協助各區營業處達成超級任務。

綠能組蔡緒良組長表示,以往都會區用電需求量高,電網密布於各用戶間,惟中南部農業縣因負載相對低,其電網較稀疏,現在風水輪流轉,因再生能源崛起,中南部土地取得成本較低,日照條件良好,加上原有的豬舍、魚塭紛紛增建小型太陽光電,造成鄉間原有電網不敷使用,因此台電趕著布建電力網工程,而為了讓業者能及時併網,以往只有颱風重災時,才要把北部工班調到中南部支援,現在為了達成友善併網目標,必要時北部的工班也會南下支援。

台電要維持供電穩定,不能因為多元能源的加入,反而造成民眾用電不穩定,因此配電處花兩年時間開發,於去(2020)年初完成「配電級再生能源管理系統」(Development of Distribution Renewable Energy Advanced Management System,DREAMS),目前再生能源發電裝置容量超過1,000 kW的電廠都必須傳送即時發電數據到DREAMS,讓系統更精準掌控及預測再生能源發電狀況。

併網資訊揭露 抑制虛占容量

為了協助再生能源業者順利併網,台電也積極辦理資訊揭露服務,2019年1月1日推出「配電級再生能源可併容量視覺化系統」,只要輸入地址、地號,就會透過地圖顯示附近饋線的可併網容量,方便民間再生能源業者查詢。今(2021)年中將再更新「再生能源管理資訊系統」(REMS),整合既有資訊系統大量資料及資訊,節省計算及校正人力,提升工作績效,強化再生能源案件管控機制,加速再生能源併網。

此外,為因應大型再生能源發電系統須併接於台電各級變電所匯流排側,為減少業者施作工程影響原有台電變電所正常運作,綠能組於去(2020)年底完成公司級「變電所設備租賃作業須知」,由業者委託台電施工,完成後業者只要按年繳付租金和維護費,既符合使用者付費原則,並創造友善併網環境。

針對媒體揭露所謂「饋線蟑螂」係少數業者向台電申請併聯審查並取得同意,後續卻無實質之開發行為,藉此占用饋線容量。另一種情況是卡在地方政府審查流程,致無法如期併網。台電發現問題後亦積極阻斷漏洞,多次與能源局及太陽光電產業協會、太陽光電發電系統公會協商並取得共識後,訂定「防範太陽光電設置者虛占饋線容量機制」,以公開揭露資訊、改進送審資料及增加展延收費等方式,讓確實想建置太陽光電業者能有容量可併網,同時有效抑止虛占額度的現象。

百萬AMI齊到位 聰明使用又節電

布建智慧電表(AMI)是讓智慧電網「智慧」成真的重點工作,台電於2013年先完成約2萬多具超高壓與高壓用戶智慧電表的安裝,去(2020)年底再完成100萬具低壓智慧電表,預計2024年完成300萬具低壓智慧電表布建。

隨著智慧電表布建範圍逐漸擴大,為讓一般民眾也能參與到智慧用電的行列,業務處將原本的「台電e櫃檯」APP升級改版為「台灣電力」APP,讓用戶可以綁定家中電號,查詢電費帳單、線上繳費等服務,如果家裡智慧電表已開通,APP除可提供各類用電申辦及查詢功能外,還能追蹤家中的用電量,自我檢視、查詢用電習慣,調整用電行為,進而聰明節電。

100萬具低壓智慧電表的安裝只是第一步,配電處智慧電表組李信璋組長說,「所有安裝好的智慧電表還必須密集地測試,確認資料正確性和傳輸穩定性,也就是確認人抄的、電表存取的、通訊設備傳回來的數據是一致的。」李信璋說,只要有數值異常,系統會偵測出來,團隊就要交叉比對,糾錯修正,至去年底進度是驗證20萬具低壓智慧電表,「這是不可省略也快不得的苦工。」

另一方面,確保電表資料穩定與正確後,才能撤掉人工抄表,將電表系統和帳單開票系統連結,業務處主管表示,帳單事涉敏感,也是與民眾接觸的第一關,「無論如何,帳單不能出錯。要有十足的把握,才能正式連結帳單開票系統。」

智慧數據 未來電力金雞母

在人工智慧高度發展的時代,數據是新石油,控制數據就掌握商機。這樣說來,智慧電表未來也是台電具有潛力的金雞母,可以從中開發創新服務。在日本、美國已將用電數據與家戶保全、老人照顧的服務結合,比如一般人平時生活規律、用電固定,如果突然出現數據異常,就可以透過APP發出預警。當然,應用的前提仍是建立在「系統穩定、資料正確」上。多年浸淫在智慧電表建置的李信璋以「農夫」自比,「配電處就是埋頭努力把菜種好,把品質顧好。成果出來後,則交給其他部門應用這些素材,未來可能也需要成立一個專門管理資訊與協調介面的部門,我們只是完成起頭的階段任務。」

台電配售電系統正在經歷傳統創新的大變革,讓台電從電力生產者轉型為能源服務的提供者,配電處饒祐禎副處長指出,各部門同仁必須在原有的工程師特質外,加入新元素,包括:有開放的心態,願意接觸新技術,了解新需求,並有彈性思維,以服務上級機關、橫向部門、民眾及業者,從中協調,提出務實解方。王耀庭副總則是鼓勵配售電系統1萬多名同仁,「這是電力史千載難逢的時刻,我們躬逢其盛,就要全力以赴往前衝!」

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