台電月刊 - 打開電力新視野

最成熟的儲能 抽水蓄能成零碳時代強力後援

739期

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當再生能源裝置容量持續增加,綠電併網占比也逐步提高,對於電力系統穩定度就極具挑戰,因此近年來水力發電就更顯重要;抽蓄水力可以在白天太陽光電有餘裕的時段儲存多餘的電力外,慣常水力則可快速啟動,對減緩再生能源間歇性之於電網的影響有十分顯著的助益,兩者相互搭配成綠能時代的好拍檔。

抽蓄水力新任務 綠能時代穩供後盾

抽蓄及慣常水力機組在綠能新時代肩負起重責大任,其實在過往臺灣電力歷史當中,也占據相當重要的一頁。日月潭發展水力發電的時間相當早,在民國23年大觀一廠的慣常水力機組就已經竣工發電,是支撐臺灣經濟起飛的重要電力來源,後續更隨著電力系統的需求,開始建置完成明潭、大觀二廠等抽蓄機組,日月潭也因此成為最重要的水力發電樞紐。

台電副總經理鄭慶鴻表示,當再生能源發電量愈來愈多時,儲能就成最佳搭配,其中類似長效型電池的抽蓄儲能就成為很重要的電力來源,因此台電會持續找尋適合的地點進行評估,同時維護好既有的慣常水力、增加小水力及微水力發電,在接下來綠能新時代,可以穩定的供電給全國,穩健支撐臺灣發展。

供電兼儲能  抽蓄水力肩負調度大樑

當臺灣邁開步伐,加入2050淨零排放的行列之後,大量設置再生能源成為必然的方向,電力調度也迎來截然不同的挑戰,水力發電就是現在最具可行性、最能靈活配合的零碳發電來源,無論是慣常水力、抽蓄水力,都會是太陽光電、風電等再生能源的好搭檔。

由於太陽光電的發電量持續增加,在夏季白天可以確保日尖峰時段的電力供應無虞,但是到了下午3點太陽開始下山後,光電發電量就會快速減少,這時抽蓄水力及慣常水力就成為及時接替發電任務的要角。

可以將抽蓄水力想像成一個大電池,鄭副總經理說明,未來白天再生能源的發電量可能會大於需求,因此白天可以利用多餘的電力進行抽水,把電能儲存在上池,當太陽下山需要用電時再放水發電。至於未來離岸風電更加成熟、電力餘裕更多時,儲氫、儲氨等跨日、跨月甚至跨季節的新興儲能模式,也能納入規劃範圍著手進行,讓綠電供應可以極大化。

抽蓄水力成長效電池 支撐綠能穩定發展

台電電源開發處課長鍾志成表示,目前台電推動儲能有兩大類,第一是以電池形式的方式來儲存電能,反應時間快速,可以在毫秒之間協助電力系統平衡;另一種則是以抽蓄水力作為長效型儲能,滿載發電時,可以提供足夠的電源讓電力系統有時間調度,後續讓燃氣、燃煤機組可以升載接替發電任務。

鍾課長解釋,過去電力系統如果遇到用電量持續減少時,就會讓機組逐步降載解聯,尤其是在再生能源的併網滲透率可能會超過20%的情況下,為了保有一定的機組穩定度,就會把多餘的電力引導至抽蓄水力進行儲能。

台電發電處副處長簡進興指出,當再生能源發電量愈來愈多,尤其是太陽光電與風力發電,在白天的時候,太陽光電足以應付日尖峰的用電需求,不過到了中午12點許多工廠會有午間休息,用電量會突然驟減,就會啟動抽蓄水力來增加電力系統負載,讓整體一增一減能取得平衡。

簡副處長表示,目前臺灣水力發電量全年約40億度左右,會依每年水情狀況而有變動,近期發電量最多是在民國105年,當年發電度數達55億度,創下歷史新高!

簡副處長強調,抽蓄水力發電更能在電力系統有餘裕時進行調整,讓能源不浪費。他指出,抽蓄水力另一個重要的發電時間點落在下午3點後,隨著太陽下山,光電出力會逐漸減少,因此水力發電會再度啟動,讓系統有更多彈性,讓天然氣、燃煤機組逐漸升載,確保時時刻刻供電穩定。

先民生農業後發電 水資源循環利用不浪費

水力發電在電力系統有需要時就會啟動,但外界擔憂水一放就等於流出水庫,引發水資源是否遭浪費的疑慮。其實,使用抽蓄水力發電並不會消耗水資源。簡副處長說,臺灣的水力發電在設計上都考慮相當多,以大甲溪的水力電廠群來說,就是參考美國田納西河谷的電廠,利用高低落差來設置層層電廠,因此發電的水只會從上層流到下一層的水庫,且放水是依民生及農業用水需求來進行。

不管是慣常水力、抽蓄水力及小水力發電,現在都十分注重兼顧環境保護及一般用水需求;尤其慣常水力機組若要放水發電,需先經過相關水利單位協調,配合下游需要用水時段,確認應放多少水以及發電時段,才會開閘門放水進行發電。

簡副處長解釋,農業及民生用水需求是由水利署每旬(10天)進行滾動式檢討,台電會依照放水需求進行發電;水資源相當珍貴,絕對不會為了發電而浪費重要水源。另外,小水力發電多是藉由水的高低差產生動能發電,每滴水進入水輪機後會全部再回到水道中,不會因發電而消耗,是相當珍惜每一滴水資源的友善環境發電方式。

綠能時代抽蓄使用率大增 電廠加緊整備

當綠能增加,抽蓄水力的使用頻率從一天一次抽水、一次放水,變成一天兩次抽水、兩次放水後,機組耗損因此持續增加。大觀發電廠廠長張天瑞表示,當機組抽水的運轉次數加倍後,如何維護機組的可靠度,同時兼顧電力系統的需求,以及在有限的時間內完成歲修等,都是進入綠能時代後,抽蓄水力改變運轉模式將面臨的新挑戰。

張廠長進一步說明,水力機組大修與燃氣機組大修相當不一樣,現有的抽蓄機組是豎軸式設計,需要一層一層的進行檢修,時間相對較長,所以每年歲修時間都會排在供電壓力較小的那幾個月。

由於現在太陽光電併網愈來愈多,發電量會隨氣候變化,因此會影響到定檢的期程,張廠長補充,尤其農曆新年期間,是全年綠電滲透率最高的時候,反而希望抽蓄機組可以全部維持在線上備援,就很像是以前夏天要有足夠的機組來預備調度一樣,所以如今冬夏兩季都需要待命的情形下,能進行歲修的時間需要仔細斟酌。

全臺第三座抽蓄水力 大光明計畫成生力軍

除了既有的明潭、大觀發電廠總計10部機組之外,台電也有2個計畫案正在規劃當中,其中最具有開發可能性的「大甲溪光明抽蓄水力發電計畫」(大光明計畫)正在進行二階環評中。

鄭副總經理表示,現在要做到大規模的開發相當困難,因此以既有的水力設施進行可行性評估,是目前較符合時效性及可能性的作法,利用谷關水壩及德基水壩作為抽蓄水力的上下池就是很好的地點。

由於大光明計畫屬於大型開發計畫,同樣涉及到許多開發限制,鄭副總經理補充,先前環境部環評審查時,已同意大光明計畫進入二階環評,是否能執行,還是要看最終評估報告及後續環評是否通過而定。

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