台電月刊 - 打開電力新視野

落實能源轉型 燃氣橋接是關鍵一步

731期

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台電近期推動許多電廠更新改建計畫,因燃氣複循環機組有起停快、興建快、可零碳等三大特色,從北到南各區都有天然氣複循環機組在興建中,結合再生能源相互搭配,象徵台電正在以燃氣橋接策略往淨零轉型目標衝刺中,創造永續臺灣。

當再生能源在2050年要達60至70%的遠大目標,同時又要兼顧穩定供電,從近期各政黨總統參選人公布的能源政策,都肯定低碳燃氣橋接的功能。因此天然氣電廠仍有必要持續興建,且因燃氣複循環機組調度容易,近年來發電角色也從中載轉為部分基載,甚至在用電尖峰時,更挑起支撐供電穩定的重擔。

燃氣三特色 成穩定供電關鍵

穩定供電是台電最重要的任務,由於國內產業用電在吸引臺商回臺等政策下持續增加,如何在短期內建構兼顧成本、穩定與環保的電源組合成為關鍵。燃氣複循環機組具有起停快、興建快、可零碳的特色,且燃氣複循環機組建設只需3至5年,建廠速度比傳統燃煤電廠快速,在國內產業用電量持續快速增加的時候,對於因應用電需求就有很大的緩解效果,燃氣複循環機組成為目前的最佳選擇。

另外隨著國內再生能源發電占比持續增加,對於穩定供電的挑戰也與日俱增。企劃處處長宋祥正說,因再生能源併網越多的時候,穩定系統的措施也要跟著增加,燃氣複循環機組具有快速起停及快速升降載的功能,就成為彌補再生能源間歇性的最佳配套,讓整體能源供應不僅朝著未來2050年再生能源達到60%以上占比的目標前進,同時也讓台電的碳排放在過渡期間逐年下降。

減碳不僅世界潮流 更是永續的開始

當國際各國都開始設定2050年淨零排放的終極目標後,臺灣也不落人後跟上國際腳步,環境部(改制前為環境保護署)已於《氣候變遷因應法》當中納入相關條文,推動國內相關部門跟上減碳步伐。

根據國家發展委員會(後簡稱國發會)公布的「2050淨零排放政策路徑藍圖」當中所述,電力將成為各部門能源主要來源,也是主要排放源。因此台電需逐步調整電力來源,減少電力排放係數,為了持續降低碳排放,因此天然氣就成為橋接未來電力的重要一步。

宋處長說,當國發會去(111)年3月公布2050年淨零排放目標,同年底也提出2030年的階段性目標,以2050年發電結構來說,低碳或零碳的火力發電仍占有近40%,占整體發電來源有一定比例。

根據國家政策規劃內容顯示,未來再生能源發電占比高達60至70%,其中2030年的中期目標,再生能源裝置容量應達到45GW,其中離岸風電會達到13GW,太陽光電更會有31GW。當再生能源發電占比提高後,燃氣發電的機動彈性調度特性,能和再生能源互相搭配,增加系統穩定,但燃氣複循環機組本身也必須從低碳進化到無碳,這時候像碳捕集、利用與封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)、混燒氫氣及氨氣等前瞻技術就要布局跟上。

依現在的規劃來看,最終在2050年需達到電力淨零碳排放,因此氫能跟氨能的運用會在這幾年持續增加。宋處長表示,加上未來火力機組也會增加CCUS技術,讓傳統火力機組轉化成為零碳火力的發電來源。也因為燃氣複循環機組具有相當大的彈性,除了搭配再生能源達到穩定供電及減碳目標,也可以從燃料端以氫氣替代燃氣,成為無碳電力,因此台電在規劃未來新機組時,就會以天然氣複循環機組作為優先選擇。

台電正在全力拼能源轉型、同時又在替換老舊機組,這個過程就像一邊穿著衣服另一頭又在改衣服。當國家目標訂出達到淨零排放的規劃後,發展再生能源是國家級任務,台電全力配合綠能併網,同時讓電力系統朝向低空污排放及低碳甚至零碳排放,因此兩個大目標需要相互配合,同時又要兼顧穩健供電的使命。

在能源轉型的過程當中,燃氣就是很重要的項目,因為要減少對環境的影響、碳排放下降,天然氣剛好相較其他能源來說,是最符合現況的發電來源,且跟燃煤發電相比,雖然都屬於火力發電,但燃氣的污染及碳排都比燃煤發電減少許多。

電源開發處處長胡克鴻說,再生能源因為有無污染、對環境影響小的特性,因此發展再生能源是達到2050年淨零排放目標的重要關鍵,也是國際上一致認同的趨勢,國內在這樣的前提下,當然會積極朝這方向邁進,在既有的機組上進行相關測試,確保之後推動混氫、混氨及碳捕集,台電可以與國際合作發展相關技術。

不管是世界各國還是臺灣的電業部門,都正朝向淨零排放的最終目標邁進,因為燃氣發電複循環機組具備更多彈性,在燃料端也可以透過混氫進行減碳,未來只要技術更成熟,在碳排放、降低空氣污染等各面向都可以達到更好的成效,因此燃氣發電是銜接過去現在到未來的重要關鍵。

無碳電力目標 2030為關鍵里程碑

胡處長指出,從2030、2040一路到2050年,能源配比持續改變下,穩定供電仍是台電最重要的課題,當燃氣複循環機組在氫氣供應還沒穩定、有規模的供應前,可以持續使用天然氣作為燃料。未來當氫氣供應增加後,可以逐步提升混入天然氣中的氫氣占比,甚至到最後專燒氫氣,讓燃氣複循環機組具備高度的彈性,這也是台電在未來幾年電力開發規劃方面,優先增設燃氣複循環機組的重要考量因素。

「燃氣橋接」這個概念確認之後,未來新電源開發以此概念為原則進行規劃及推動。新設機組都需要考量穩定供電,同時也要讓全臺各區域供需平衡,讓用電比較多的區域有足夠的電力可以因應在地所需。因此在新設燃氣複循環機組時,北中南同步都有進行新機組的更新改建計畫,北部有協和發電廠、大潭發電廠,中部有通霄發電廠跟台中發電廠,南部則有興達發電廠跟大林發電廠。

胡處長表示,政府能源政策在民國105年規劃非核家園能源轉型時,就已經訂出50%天然氣、30%燃煤、20%再生能源的目標,因此在未來3至5年的新機組都會是燃氣複循環機組,既有的燃煤機組也必須減少使用,且部分的燃煤機組也會逐步屆齡除役。以興達發電廠為例,今(112)年就有機組需除役,更早的林口發電廠、大林發電廠也都有經過更新改建的階段。

值得注意的是,現在各國認為要達到2050淨零排放的目標,就會需要新技術、新科技的應用,現在許多技術都還在實驗室討論、研究發展當中,還未大規模的商業化,因此2030年會是技術的分水嶺。以氫能的應用來說,實際上在氫能供應鏈、存放、以及燃燒上都還有許多技術需要克服,需要等到2030年之後才會逐漸成熟,同時再生能源可能也會有新的技術出現、燃煤結合混氨或是有新的碳捕集實際成果足夠驗證可行性,因此要等時間點到了之後才會有比較清楚的輪廓、才能描繪出未來的各式能源發展。

在舊機組除役、要有新機組接替下,且同時民眾對空氣品質逐漸重視,因此未來規劃新增火力電源以燃氣複循環機組為主。

全國電力能源供需 2030年燃氣複循環機組將大幅增加

根據經濟部能源署(升格前為能源局)〈111年度全國電力資源供需報告〉顯示,目前已規劃陸續增加協和、大潭、通霄、台中、興達、大林及民營業者森霸、中佳等燃氣複循環機組,預計於民國112至118年間新增裝置容量約2,276萬瓩,扣除既有燃氣複循環機組屆齡除役規劃,預估淨增加約2,029萬瓩。

至於既有燃煤機組,能源署也規劃持續積極進行空污改善,配合空氣品質狀況,逐步降低燃煤的使用配比。另外為了因應用電成長,則會大量使用燃氣複循環機組來替代發電,同時穩健的增加綠電來源,確保整體可以朝向2050淨零目標。

破除流言 延長機組使用期又可靠

當政府宣布未來淨零排放的目標後,很多人質疑,現在新建燃氣複循環機組在未來只會用一段時間,跟過往電廠的規劃年限不一樣,「不是要淨零了、那火力電廠應該就用不到了。」

胡處長解釋,站在電力供應的角度來看,再生能源的占比會逐年提高,再生能源作為零碳電力,所發出的綠電必須優先使用,但其間歇性發電的特點會對電力系統穩定性造成影響,因此可與燃氣複循環機組的三大特色互相搭配,讓兩種電力來源穩定配合發展。

至於未來燃氣複循環機組可增設CCUS設備,或是以混氫技術再搭配CCUS,或採購國外「碳中和」天然氣直接使用等方式,均可以降低機組排碳量,穩健邁向2050淨零目標。

助力綠能供電 能源轉型的橋梁

另外為了補足再生能源的間歇性,燃氣複循環機組也成為搭配綠能最佳拍檔。大潭發電廠廠長胡珪渝表示,過去大潭發電廠的容量因數(一年平均負載除以裝置容量)設定在30%,但隨國內用電需求升高、電網搭配再生能源,因燃氣複循環機組的效率高、起停快速、機組調度彈性等優點,讓電廠的容量因數逐步提升至80%。

胡廠長說,現在大潭發電廠前6部機組的總裝置容量已經有438.42萬瓩,未來投入7至9號3部複循環機組更新及新建機組後,總容量可達754萬瓩,在配合具間歇性的再生能源,可提升即時接受電力調度的能力,瞬間負載變化更有53萬瓩/分,絕對是搭配再生能源的最佳搭檔。

當新的3部機組上線後,對於穩定北部供電效益相當大。以大潭7、8、9號3部機組來說,合計容量有316萬瓩,相當於佔全臺灣整體系統約7%;若以夜尖峰來估算、範圍縮小到只有北部供電,新增3部機組發電能力有193億度,和去(111)年北部4縣市(臺北市、新北市、基隆、桃園市)用電加總690億度相比,相當於全年用電量的28%,因此新機組上線後,對於供電能力有很大的幫助。

由於再生能源容易受環境因素影響,因此需要穩定的即時補充電源,胡廠長表示,大潭發電廠的天然氣複循環機組有最新的機組、發電效率也高,是電力調度穩定可靠夥伴,未來電廠同仁會逐步提升能力,確保供電穩定度,承接北部供電支柱的重擔。

至於未來中油興建中的天然氣第三接收站完成後,可以提升供氣穩定度。胡廠長說,過去大潭發電廠的天然氣來源都是由通霄海管運送至大潭,未來三接完成後可以就近供氣,新增氣源可以大幅提升供應穩定度,且雙氣源互為備援,當另一端出現問題時就能立即切換,讓機組能持續提供穩定的電力。

燃氣橋接起跑 下一棒混氫試驗暖身中

2050淨零目標訂出後,台電推動增加再生能源,並持續擴大裝置容量,為了持續穩定供電,未來一定時間內仍會由燃氣複循環機組當作主要電力來源,不過燃氣複循環機組也會開始進行混氫試驗,逐步邁向淨零。

當使用氫能已經成各界討論焦點時,就等待技術突破,讓氫能普及化。氫能的運用短期內會是以混氫為主,未來會逐步提升,台電也在今年開始進行相關試驗,就等待測試結果後,著手規劃下一步。

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