台電月刊 - 打開電力新視野

迎接綠能高占比時代 電力通信系統超前部署

義守大學講座教授、智慧電網產業協會理事長 陳朝順

700期

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口述—義守大學講座教授、智慧電網產業協會理事長 陳朝順 採訪、整理—徐元直

在綠能高占比時代,智慧電網仰賴大量、穩定的即時通訊做後盾;沒有強大的電力通信系統,智慧電網、資產管理、電力管理、智慧化服務都不可能實現。

政府推動能源轉型政策,規劃2025年綠能發電占比將達到20%,屆時有大量綠電要併到大電網,為維持電網系統穩定度及電壓品質,建構強韌智慧電網,就成為關鍵課題。而智慧電網要能有效運用,須仰賴完善、即時的電力通信系統,因此,穩定可靠且高頻寬的電力通信系統,是不可或缺的基礎建設,也是智慧電網的先鋒。

當務之急 提升電力系統強韌度

智慧電網是再生能源高占比時代不可缺的關鍵技術。再生能源易受天候影響,間歇性發電對未來台電系統將造成很大的衝擊。到2025年時,在風和日麗情況下,風電及光電齊發,估計綠能在部分時段的發電占比將達全台電系統總發電量5成至6成;如果沒有強韌電網系統,一旦綠電發電量驟降,會造成系統電壓頻率供電品質劣化,甚至造成大停電。因此,如何推動更多綠能併網並兼顧穩定大電網系統,是台電當務之急。

各國對於綠能併網,依各國自身條件,都訂有併網規則,經濟部標準檢驗局已公告CNS15382智慧變流器國家標準,所有綠能設備都須安裝符合標準的智慧變流器才能併入電網,確保綠能發電最佳化,並藉此聚沙成塔,達到台電系統之穩定運轉。

簡單地說,智慧變流器除能將綠電發出的直流電轉換為交流電外,亦具有自主調節功能,不必透過調度中心下指令,即可當場反應,自動調整電壓,使併網總電壓穩定。同時,智慧變流器還具有遠端監測控制功能,調度中心可根據實際供電需要,直接對智慧變流器下達指令,使台電更能做好即時電力調度。

儲能系統也是能源轉型的基礎配備。未來全國規劃590MW儲能系統,台電負責興建160MW,民間430MW,可將離峰時多餘的綠能儲存起來,於尖峰用電再釋出使用,達到削峰填谷與穩定系統的目的,同時,既有的明潭發電廠抽蓄機組及計畫中的光明抽蓄電廠,也是有效的儲能系統,在綠能高占比時代必須多管齊下,增加電力系統的強韌度。

台電全力支持離島綠能 成果豐碩

近年來,離島發展綠能與智慧電網的計畫逐步落實,在台電全力配合下,除了金門低碳島計畫,科技部能源國家型科技計畫也已成功建置「七美太陽光電系統及低碳島智慧電網示範系統」,本人有幸參與其中,包括在大型太陽能光電系統導入智慧變流器,建置儲能系統並開發儲能系統控制器與輔助服務調控功能,並且研發綠能高占比獨立電網先進整合控制技術。終極目標是系統在離峰時段可達100%綠能發電,實踐綠能推展及環境永續的理念,當微電網發生大型擾動事故時,能確保七美獨立電網之穩定度。未來這套微電網之建置模式,可以推廣到其他離島以及本島偏鄉地區,甚至輸出海外。

電力通信是智慧化的要件基礎

未來用戶之用電將是負載多元化時代,舉例而言,隨著電動車普及,家家戶戶若為電動車充電,也會對系統造成很大影響。此外發電也愈來愈多元且分散,例如家戶的屋頂型光電,或是遍布在海邊的風電,都是發電場。為達電網有效管理,必須推動電網之數位轉型。

迎接智慧電網時代,台電對於電力設備的資產管理,或是對用戶端提供智慧用電服務,都要靠ICT技術、物聯網(IoT)、大數據(Big Data)及人工智慧(AI)應用,而各種應用功能勢必將產生大量即時資訊,都仰賴強大的電力通訊系統作後援。換言之,沒有強大的電力通信系統,智慧電網、資產管理、電力管理、智慧化服務都不可能實現。

舉例來說,近幾十年來台電為達供電可靠度及配合市容景觀在臺北市布建大量地下電纜,但隨著設備老化一旦發生事故,用傳統方式要找出事故點非常耗時,因此停電時間拉長;未來裝上大量感測器,透過訊號傳輸,運用ICT技術,就能較更有效率地找出事故點,有效縮短停電時間。

轉型服務 通信系統能創造更多價值

公用事業通訊建設屬於國家發展基礎建設,寧願超前部署也不要慢,寧願多而不要少,才得以因應後續數位電力快速變化。為即時可靠地傳遞電力系統的各種資訊,使電網運作更順暢、更有效,台電電力通信處在全臺建造光纖已超過1萬公里,骨幹光纖通信頻寬也逐步由10Gbps升級到100Gbps,應可提供智慧電網各項應用系統所需通訊傳輸頻寬。

值得一提的是,在國外,對於公用事業布建光纖、甚至將通訊光纖商業化,多抱持支持態度,例如開放出租給民營電信公司使用。相較之下,國內對公用事業限制很多,公用事業光纖商業化就顯得相對保守。除了光纖主幹外,台電也正在研議如何建構電力物聯網,相當有前瞻性,建議台電朝著提供光纖服務的方向發展,進一步在光纖布建上創造更多應用價值。

隨著新科技問世及普及,期許台電能更貼近使用者的角度與立場,運用相關ICT技術,包括大數據及AI,增進電力管理,強化系統穩定,提供優質的用電服務,並且配合綠能建設而創造更為友善的綠能併網條件,以協助我國能源轉型順利達標。

陳朝順

義守大學講座教授、智慧電網產業協會理事長,研究專長為智慧電網、綠能併網技術,目前擔任能源國家型智慧電網及台電綠能併網計畫主持人,並任台電智慧電網諮詢委員。

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