台電月刊 - 打開電力新視野

十年投5,645億 為臺灣電網把脈 訂定強韌計畫

719期

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今(111)年303停電事故,凸顯出我國長期以來集中式電網已到了必須加速分散的時刻。為此,台電提出《強化電網韌性建設計畫》,採取「分散、強固、防衛」三大主軸,並在十年內投入總計5,645億元預算,為現行電網系統推動全面升級。

盤點全臺電網 台電擘劃強化電網計畫

今年3月3日,興達發電廠因操作失誤,導致全國多達549萬用戶受到影響,引發各界關切電網議題,行政院院長蘇貞昌在3月29日進行施政報告時,允諾半年內提出改善措施。台電立即廣邀國內外專家學者召開研討會,最終擬定以「力求分散、持續強固、加強防衛」為三大主軸的《強化電網韌性建設計畫》,並於8月19日經由行政院核定,台電接著在9月15日舉辦記者會,正式對外公開計畫內容。

經濟部次長兼台電代理董事長曾文生於記者會中表示,電網強韌計畫所要解決的不僅是長年來造成大規模停電的原因,同時配合臺灣淨零排放政策,在再生能源遍地開花之下,亦要推行綠能併網、電廠直供,另外也考量到極端氣候可能衝擊電網,於本次計畫中一併提出因應之道。

曾代理董事長指出,「我國地狹人稠、電網密度驚人,尤其進入21世紀後,臺灣用電負載量成長了54%。但是民國89年以來,台電持續執行的六輸、七輸計畫,主軸方向仍是跟隨既有供電邏輯,也就是強化主幹線、讓南北融通更有效率,形成龍潭、中寮、龍崎三處超高壓變電所集中分配北、中、南電力的幹線樞紐,而303停電事故即是龍崎變電所出了狀況。」考量到未來將面對的新挑戰,以及本次事故的發生凸顯了當前電網韌性不足,因此台電電網未來須朝能夠在短時間內因應衝擊、恢復穩定運轉的方向展開升級。

電網集中化 造成融通效益下的潛在風險

目前臺灣電網的輸電系統包含 345kV、161kV、69kV 等電壓等級,配電系統則有 22.8kV、11.4kV 等電壓等級,其中全國電力即以南北向的三路 345kV作為整體電力系統的核心骨幹。隨著電網發展,以及新電廠用地難覓,現有電廠須透過增設機組應付需求,使得電廠出現集中、大型化的趨勢,最終形成龍潭、中寮及龍崎等三大樞紐變電所,以兼顧供電彈性、優化電力分配、融通效率,同時扮演全國電力融通的關鍵角色。

為顧及穩定供電需求,台電在輸配電網原已規劃納入備援、雙迴路概念,三大樞紐變電所及大型電廠開關場亦具備分群機制分散運轉風險。但是303停電事故,仍出現骨牌效應,從興達電廠的意外,連帶牽連到負責將南部地區電力北送的龍崎變電所,當時啟動系統保護跳脫,導致電力無法輸送,進而影響全臺各地用戶的重大停電事故,曝露出長久以來電網過度集中、過度強調融通效率的隱藏風險,所以電網必須改變,從導入區域分散的思維,著手降低電網集中的風險。

以路網概念 建構分散式電網

台電總經理王耀庭特別以臺灣路網的概念解釋,「國內共有兩條南北向高速公路分別於新竹、彰化交會,同時亦有12條快速道路做分流形成路網;而屬於電網的高速公路則有三條,交會點分別位於北部龍潭、中部中寮、南部龍崎等三處超高壓變電所。臺灣絕大多數的電力都是透過這三座變電所輸送至主幹線再做調配,這種模式造成只要一個樞紐節點出了問題,即會影響其他電流輸送,這代表短時間因應事故與恢復運轉的能力,也就是所謂的『電網韌性』,仍有所不足的問題。」

「強化電網韌性建設計畫」採取的三大主軸作法:「分散」為增設樞紐節點與電網線路,「強固」是將節點相關的變電所、分流線路等設備適時更新,使其持久耐用,至於「防衛」的目標是要做到一旦發生事故,可將事故範圍縮到最小、影響最小、時間縮到最短。

王總經理提到,「以總金額為4,379億預算最高、項目最多的分散工程為例,如同路網有12條快速道路,針對電網台電也將規劃17條『省道』,分別為北部離岸風電7站7線、南部的太陽光電9站10線作為提升併網量能規劃。」不再把再生能源直接輸送至三大節點傳送主幹線,而是導入「在地發電、就近使用」的概念,妥善安排這些不斷增加的分散式電源,落實綠能有效使用,達到淨零碳排目的。

提升電網韌性 建立完善防衛機制

曾代理董事長強調,「推行強韌計畫的最大目標,就是希望避免出現如同303停電事故的長時間大規模,亦為台電輸電、配電團隊的共同目標。」透過本項強韌計畫,台電從分散電網,減少跨區融通電力,積極促進再生能源友善併網,不僅要達到舒緩供電瓶頸的區域困擾,同時推動各個區域電網的獨立供電機制,以大幅度縮小單一事故的影響範圍。

王總經理也指出,「藉由強化系統防禦能力,拉高防衛縱深,結合即時監測電驛設備狀態,提升防衛精準度。即使仍不幸發生事故,透過新建置的電廠內部與各廠之間的多重防衛機制,將能以最快速度啟動保護系統,系統可以迅速在短時間將故障隔離,加快恢復穩定運轉的能力,讓事故範圍縮到最小。隨著電網韌性的升級,將可使單一電網事故導致長期間、大規模停電狀況發生機率大為降低,進而避免重演303停電事故。

三大主軸十大面向 全面強化電網韌性

「強化電網韌性建設計畫」共分為「推動分散電網工程」、「精進強固電網工程」、「強化系統防衛能力」三大主軸,預定未來十年內投入總計5,645億元預算。「分散工程」的部分,預算為4,379億,佔整體預算比例最高,同時也是項目最多的環節,包含電廠直供園區、綠能分散供電、樞紐節點分群、增加配送節點、精進區域調度等五大面向。

為減少跨區融通電力帶來的系統不穩定及風險,大潭、通霄、台中、興達、大林等電廠及周邊離岸風電,將就近供應周邊7個園區:新北產業園區、桃園工業區、竹科、中科、南科、橋科與楠梓產業園區;前文提及的17條電網「省道」,即是配合淨零排放、最大化發展再生能源,推動綠能分散供電為主要目標。

為了降低龍潭、中寮及龍崎三大超高壓變電所的集中風險,台電提出加強分群相關工程,如興建新中寮超高壓開閉所;與此同時,增加電網配送節點則須興建更多的變電所,如臺北的大安、松湖等超高壓變電所,來分散供電的風險;至於目前由中央調度中心集中調度電源的模式,未來也將新增分區調度功能,透過精進區域電網調度,限縮停電範圍及衝擊。

接著「強固工程」方面,預算總額為1,250億元,共涵蓋電網擴充更新、廣增儲能設備、變電所屋內化等三大面向。主要是從設備著手升級,加速老舊設備汰換及容量擴充,減少因絕緣劣化、設備不良造成的停電事故;亦因應再生能源的大幅成長,綠能的不穩定性,而須廣設儲能設施,減緩綠能併網衝擊,提高調度彈性。

至於傳統屋外變電所,經常遭受鳥獸及雷擊等外力、極端氣候的威脅,改建為屋內將可提升供電安全,搭配內部隔艙式設計,讓原本的通鋪變為分艙,具備屏蔽與隔離的優勢,除加強安全性,增加供電穩定性,更能避免事故影響擴大。計畫中預定24座變電所「屋內化」改建,另外新設的28座變電所,則會朝都會型地下化變電所規劃,可提供周邊社區多功能的便民服務,不再是鄰避設施,反轉變電所過去的負面形象,可望提高周邊居民的接受度,亦有利於推動電網建設。

最後是預算為16.9億元的「防衛工程」,分為強化防衛縱深、即時動態防衛等兩大項目,分別採取多層次配置負責系統故障隔離的保護電驛設備,還有隨電網的運作架構動態調整的防衛體系,進而落實加強電廠內的第一道防衛力量、廠網之間的第二道防衛協調與防衛設備,以及更新保護電驛硬體,建置動態模擬系統、即時監測分析機制、電驛運轉策略模擬中心等項目,全面提升防衛精準度與電網管理效能。

推動電網基礎建設 有賴全民支持

民國88年7月,龍崎曾因連日降雨致使塔基土壤流失造成電塔倒塌,造成整個北臺灣跳電的嚴重事故,促使台電不斷努力維持設備的穩定性,曾代理董事長指出,「從101年至110年間,配電系統的事故大幅下降,從21,000多次降到9,000次以下,這些都是台電的努力成果。」

曾代理董事長提到,「儘管臺灣用電需求快速成長,但實際上近20年來,台電幾乎沒有新建電廠的空間,甚至還減少了一至二座發電廠,因此必須從既有的火力電廠增設機組,導致電廠演變出集中且大型化的趨勢,而近期所有的新電力來源,都是來自於再生能源。」

綠能產業鏈形成,民間產業力量投入,成為搭建未來電網重要角色之一,有助於推動建設發展。但「強化電網韌性建設計畫」涵蓋層面極廣,需要投入大量資源以及民間的支持,方能加快電網建設的腳步,為每一個人帶來穩定、安全、永續的用電環境。

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