我們需要的是更多電還是電網輔助服務?

2021.5.14興達發電機組匯流排故障,依照台電公佈的備轉容量,應該足以因應這次事故的震盪,然而結果是目前台電現有發電能量其實無法應對波動,導致C、D組用電戶需要輪流限電數小時以等待發電機組重新升載。時間拉到這幾天,根據台電的發電廠即時資訊,在日正當中、氣溫最高的時刻,所有的發電廠,包含設置目的為輔助啟動、而非發電的的輕油發電機組,幾乎都是滿載運作中,才能維持6%以上的備轉容量率。

就以上狀況而言,台灣的確缺電。

更多的再生能源併網是趨勢,面對已投入的巨大資源評估、開發、建置的發電項目,及目前國際對於再生能源、減碳的要求,我們不可避免地會持續提升目前的再生能源配比與併網量;新型態能源的加入也有分散風險、降低負載壓力的優點,如近年來太陽能的併網緩解了過去在中午必須大量升載的壓力,讓現在用電尖峰從中午轉為清晨與黃昏,形成鴨子曲線。

2016 年 10 月 22 日美國加州的鴨子曲線,中午時分橘線看起來頗像鴨肚 / Technews

既然轉型趨勢明確,也必然發生,在應對上,我們究竟出了什麼問題?

1. 發電量與用電量成長不同步

依照經濟成長率預測未來用電需求,每年用電量都會上升1~2%,增加發電量是必然的。然而,政府在能源開發上重點放在再生能源的風能與太陽能,皆有因為爭議導致開發卡關,因此發電量並無達到預期水準;除此之外,再生能源大量併網會增加台電調度的壓力,彈性調度能力不可或缺,但不僅燃氣電廠因溝通不良卡關、缺水導致抽蓄發電更為短缺、電網輔助服務措施尚未成長完備,目前彈性調度能力尚待成長。

要解決電源開發的問題,隨著經濟部的再生能源躉購政策逐漸降低收購價格準備退場,需要有更自由的電力交易市場,才能由市場交易機制支撐起價格,保持再生能源的開發誘因。目前太陽能建置上,沒有環境爭議的屋頂型電廠有90%,為無法自由交易的第三型發電設備,雖然能源局有對此做出解決方案,但對於廠商來說摩擦依舊太大、無法有立即性的幫助;在風能建置上,要將數百千瓦裝置容量的風場導入自由交易機制,也不是簡單的事,許多開發商持觀望態度,讓風機建置進度緩慢。

2. 彈性調度多元電力來源的方法

在彈性調度的能力提升上,燃氣機組牽涉到環境保育、地方政商及溝通不良等議題;氣候變遷影響之下,不只是近期水情嚴峻、未來也更容易因為極端氣候而缺水:

沒下雨所以缺水→抽蓄水力發電量少,則無法有效調控電網負載→電力負載彈性變小→一不小心就限電。

過去一直作為重要調配資源的抽蓄水力發電,也已經被逼到了臨界點。

就即時的電力調度而言,水力為目前最快反應的電力來源,在幾分鐘內便能達到滿發

第二常用的燃氣發電則需要2小時才能達到滿發


電網輔助服務措施是一條新的方向

電網輔助服務可以細分四種:

  1. 快速反應備轉
  2. 調頻備轉
  3. 即時備轉
  4. 補充被轉
    依照電網不同情境,用各種措施反應用電調配需求。

2020年,台電已開始快速反應備轉、調頻備轉的招標,在今年七月,也即將試行電網「輔助服務與需量反應措施平台」,讓更多的容量型儲能機組、需量反應措施可以參與電網需量反應。作為輔助服務,這幾項調整的速度都要比傳統機組來得快:

  1. 反應最快-快速反應備轉服務:必須在一秒之內即時反應
  2. 反應最慢-補充備轉:至少需在30分鐘內動作。

輔助服務是一個急需發展的未來重要資源,但是目前僅有15MW的儲能調頻備轉(Automatic Frequency Control, AFC)初登板輔助服務市場,建置量還有很大的成長空間,如果成功如期建置,513、517發生的事故,都可以用採用這種方式因應策略。

除此之外,這種非傳統、不以發電方式來增加電網彈性的措施,台電業務處也有推出「需量反應負載管理措施」,目標是降低用電戶在尖峰時刻的用電,來達成轉移尖峰時刻發電壓力目的。台電業務處會先跟用電戶簽訂特殊的電價契約,用以價制量的方式,將用電負載轉化為可調度的電網資源,成為整體電網規劃的一部分,突破傳統上供電必須滿足用電需求的單向運作,提高能源使用的效率。而這些參與的用電戶,透過將尖峰時間的用電需求量轉移到離峰時段,也可以得到較為優惠的電價,達成雙贏的局面。

而輔助服務內容也可以再進一步擴大。目前需量反應措施只有契約容量100kW以上的大戶會跟台電合作在尖峰時降載,然而大戶們的電力多作為工業生產所用,降低用電等於停止生產,因此參與者不多。若能開放低壓商辦、住宅用戶參與,由於低壓用戶本身彈性較大,總體來說可以讓電網運作更有彈性。舉例來說,歐洲有能源新創公司提出的輔助服務內容為調配住宅的暖氣,在備轉緊繃的時候,關閉部分用不到的暖房設施,以達到降載的目標。雖然在國外已有諸多案例,以台灣目前的狀況而言,要聚合大量低壓用戶,還需要更彈性的電網規則與商業模式參與,才有可能發揮效用。

長遠來說,未來隨著極端天氣事件發生頻率的增加,傳統機組因高溫而故障或必需顯著降低電力輸出的機率也會提升,很可能使得電網在調配上需要面對更嚴峻的問題。同時,太陽能剛好在夏季白天最高溫的時候,有較多的發電量,其實也是在減少這些無預警突發狀況發生的機率。

越彈性、多元、分散的電網供需,可以讓風險降到最低,讓更多人了解這些問題有助於產業跟大眾之間的理解。期待台灣電往未來的發展,希望能讓所有人都能更簡單地參與能源電力產業,並在其中找到價值。

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