台電月刊 - 打開電力新視野

廣增儲能設備 即時穩定電網提升調度彈性

730期

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儲能系統近年在全球成為電業的亮眼新星,其可自動快速放電的功能極為優異,大幅超越過去需以人力調度的各種限制,並且還能持續開發多樣化的功能,因而成為電網的最佳神隊友。

穩定電網最強隊友 儲能系統助綠能併網

目前全球利用最廣泛的儲能系統,是結合大量小型電池、電池管理系統及消防設備組合成約20呎或40呎的貨櫃,一個貨櫃裝置容量約在2至3 MWh之間。近年因電池技術突破、成本降底等因素,各國紛紛利用儲能系統做為穩定電網的方法之一。

電力調度處計劃組組長黃柏嘉表示,早期的調度手段相當有限,當電網發生事故時,主要依靠抽蓄水力做緊急的發電調度。近年因電池技術進步、成本下降等因素,儲能成為另一項可資運用的利器。

儲能系統最大特色也是最重要的功能,是可以不經由人為操控的情況下即時進行放電。由於再生能源具有間歇性發電的特性,當電力輸出不穩定時,需要透過人為指令才能動作的傳統電源,往往來不及反應,將對電網及系統安全造成衝擊。儲能系統可以預先寫入指令,當接收到電網頻率出現異常波動的資訊時,以毫秒的速度自動放電,平衡電網頻率,增加電力調度的反應時間。此外,相較於傳統電源,還具有建置時間短、成本低、用地需求較彈性等優勢,因此成為各國電力系統的明日之星。

儲能發展主要由能源局主導,分為台電自建160 MW及民間建置兩大部分。台電自建的南鹽光20 MW、路園20 MW已加入系統,龍潭60 MW今年底前加入系統,而冬山60 MW則預計明(113)年加入系統,民間建置的儲能可透過電力交易平台加入台電電網。此外,儲能建置於電源端、電網端及用戶端可發揮不同作用,目前以電網端建置數量最多,卻有供過於求的風險,因此台電已暫緩電網端儲能的申設,希望民間自建儲能往電源端及用戶端的方向建置。

龍潭儲能 全臺最大亮點工程

台電於民國109年即開始導入儲能系統,並於去(111)年陸續併網,今(112)年度最大亮點,是有60 MW的龍潭儲能系統預計於12月加入系統。

龍潭儲能系統是目前全臺即將併網的儲能系統中,容量最大者,且為輸電級儲能系統。建置於龍潭變電所旁的倉庫區域,總面積約6,600平方公尺,共25個40呎電池貨櫃、50組電力轉換系統(Power Conversion System, PCS)。輸變電工程處變電技術組組長蔡曜鍠表示,龍潭是全臺最重要的三大超高壓變電所之一,儲能系統建置於此地,主要考量系統需求、併網可行、安全管理等面相,並發揮儲能自動頻率控制(Automatic Frequency Control, AFC)調頻服務最大功效,達成再生能源穩定供電、強化電網韌性及提升北部電網的穩定性之目標。

由於新選用地不方正,施工時所有設備、機具無法全面展開,只能一點一點慢慢來,然而,最困難的其實是申請水土保持施工許可證及地基施作,「水土保持施工許可證從申請到核定超過半年,這裡又靠山多雨,也使工期受到影響。」蔡組長表示,這塊基地是斜坡,整地施工時花了不少心思規劃,而龍潭儲能又是今年度台電的亮點工程,高層也相當重視,因此副總經理蕭勝任不時至現場督導,「公司從上到下同心協力的付出,龍潭儲能將如期如質完成。」

開發儲能新功能 電網更彈性

台電自建的大型儲能系統共計四處,除了龍潭儲能之外,路園儲能已於去年底加入系統,冬山儲能預計於明年中加入系統,另一處則為與台南鹽田光電場結合儲能的南鹽光儲,亦已於今年初加入系統。

路園儲能裝置容量為20 MW,其特殊之處,除了具有一般儲能系統的AFC外,今年配合電力調度處的需求,新增了能量轉移指令調度的功能(Enhancement dynamic Regulation, E-dReg),8月甫完成測試。儲能系統的自動調頻功能是自動偵測電網頻率,於電網頻率上下波動超過一定區間時,即時自動放電穩定頻率。而能量轉移功能則可與再生能源搭配,於下達指令時儲存電能,在指定時間放電,如此即可於太陽下山光電快速減弱時送電,減緩短時間內的供電壓力、增加反應時間,進而穩定電網、強化韌性。

位於宜蘭冬山超高壓變電所的冬山儲能,目前仍在施工中,預計明年上半年度加入系統。冬山儲能的裝置容量為60 MW,但實際施作完工後,將達到70 MW,並且還設計了週期性功率調變(Function of Periodic Power Modulation, FPPM)的功能。

蔡組長解釋,週期性功率調變的設計,主要是配合電力調度處計算電網系統慣量的需求而加入,「傳統機組是靠著發電機葉片轉動帶動發電,當事故發生時,機組不會瞬間停止,而是逐漸減速直到停止,這個減速到停止的過程即為慣量,系統慣量與電網強韌性有關,可以透過計算得到慣量數據。可是光電完全沒有慣量,因此當電網中,傳統機組與再生能源共網時,慣量是否足夠決定了供電的品質。」為了精確計算慣量,利用冬山儲能進行FPPM做為注入電網的擾動源,藉此計算並觀察電網變化,理解變動的模式,為未來大量再生能併網做準備。

光電結合儲能 區域微電網最強組合

「南鹽光儲」是台電最具指標性的儲能案場之一,是全臺第一個光電結合儲能的案場,具示範作用。

南鹽光儲裝置容量20 MW,已於今年初加入系統,目前全臺儲能系統儲存的電力主要來源為一般火力發電廠,南鹽光儲則完全儲存台電台南鹽田太陽光電案場的綠電,其作用也和台電其他儲能案場不太一樣。南鹽光儲是設置於發電端的儲能,可就近充放電以平衡再生能源電力波動對電網造成的衝擊,成為電源之間的緩衝,而龍潭、路園及冬山的儲能,則是用以解決整體電網的頻率變動。未來再生能源供電占比將持續擴大,台電希望引導民間再生能源案場同步建置儲能系統,南鹽光儲正是走在最先端的領頭羊。

「強化電網韌性建設計畫」是一涵蓋範圍相當龐大的計畫,舉凡能改善、提升電網穩定度的項目,都可包含其中。由於近年發生數起重大電網事故,台電通盤檢視後,羅列出最攸關的91項工程優先進行。「強化電網韌性建設計畫」包含過往數年來陸續已核定施行中的各項工程,去年係綜整提出向外界說明。檢視近3年各項事故發生及影響時間等數據,也顯示電網安全及可靠度的改善趨勢。未來,台電仍將如履薄冰,謹慎地面對電網安全的各項挑戰,一刻不停歇。

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