〈工業技術與資訊〉臺灣應具全方位電力調度思維

所謂的電力調度,就是在電力資源有限的前提下,做最佳化的處理。首要考量是系統安全,其次是品質,也就是穩定供電,最後才是以最經濟的方式達成電源排程上的指令調度。(圖:工業技術與資訊月刊)
所謂的電力調度,就是在電力資源有限的前提下,做最佳化的處理。首要考量是系統安全,其次是品質,也就是穩定供電,最後才是以最經濟的方式達成電源排程上的指令調度。(圖:工業技術與資訊月刊)

撰文/陳怡如

今年 7 月中因高溫炎熱,居家與民生用電雙雙攀升,瞬間尖峰突破 3,800 萬瓩,用電量創下史上新高,考驗我國電力調度的能耐。究竟何謂電力調度?面對臺灣未來的能源轉型,電力調度又該如何突圍?擁有 10 年電力調度值班經驗的前台電副總籃宏偉,現身說法電力調度的過去與未來。

曾在台電服務長達 43 年的前台電副總籃宏偉,擁有 10 年在第一線調度台的經驗,他形容:「調度員一天 24 小時,分分秒秒都在煩惱,就像煩惱小孩,從出生到長大,每一階段各有不同煩惱。」究其原因,正是因為電力調度需考量氣溫、季節、經濟景氣和節慶活動等諸多複雜因素。

受到極端氣候影響,全球氣溫不斷升高,導致用電攀升,夏冬用電也大不同。在經濟景氣上,過去金融海嘯用電暴跌;最近疫情臺商回流,則導致工廠用電突增。遇上節慶活動,如過年連假是臺灣用電最低峰;歐洲風靡足球賽,賽事期亦是用電高峰。

除了外部環境考量,預測負載時也需納入設備檢修、經濟調度、燃料限制、購電合約、用水協調等因素,有時還要因應突發狀況,比如今年因為紓困,夏季電價凍結,「這些也都會造成在調度上,短中長期挑戰。」因此即使臺灣電力裝置容量大於瞬時尖峰,仍需以電力調度來達成穩定供電。

像是今年 5 月發生的兩次大停電,其實真正原因跟缺電無關,但也因此凸顯電力調度的重要,透過電力調度能夠做到事前負載預測,就算災情不幸發生,也能搭配快速反應機組,縮短復電時間,以減緩災情影響程度,因此,比起蓋電廠,更應思考如何精進電力調度作為。

而所謂的電力調度,「就是在電力資源有限的前提下,做最佳化的處理。」調度時,首要考量是系統安全,其次是品質,也就是穩定供電,最後才是以最經濟的方式達成電源排程上的指令調度,「在眾多限制中,找出最好的一條路,這就是調度最辛苦的地方。」

再生能源間歇供電 第二尖峰拉警報

近年來環保意識抬頭、綠電興起,目前臺灣的能源轉型策略,以「減煤、增氣、展綠、非核」為核心,預計在 2025 年時,達到「天然氣 50%、燃煤 30%、再生能源 20%」的 532 電力配比。隨著再生能源的占比逐漸攀升,對電力調度來說是一個不小的挑戰關卡。

太陽能、風力等再生能源易受天候變化影響,有著「看天吃飯」的特性,屬於「間歇性能源」,併入電網後會對電壓、電流產生擾動,不僅容易造成系統衝擊,也讓「第二尖峰」的調度問題浮上檯面。

籃宏偉指出,過去臺灣的用電尖峰,大約落在下午 1 點至 3 點,又稱為「第一尖峰」。隨著再生能源崛起,太陽能在白天發揮效力,目前約可貢獻 300~400 萬瓩,補足用電尖峰,現行台電的備轉容量率燈號,皆以第一尖峰為主,大多可維持在 10% 以上的綠燈信號。

反倒是太陽下山後,傍晚至晚上的第二尖峰,頓失太陽能一大電力來源,「這相當於有 3 部核能機組跳掉,備轉容量率多在 6% 至 8% 徘徊,是近年電力調度最需克服的挑戰。」

前台電副總籃宏偉。
前台電副總籃宏偉。
電力交易中心上線 踏出能源轉型關鍵一步

雖然再生能源有其不穩定性,但籃宏偉認為,「再生能源是老天給的禮物,也是零碳能源,要學著接受、適應、改善,與它共生共存,」他比喻,「就像陪公子唸書,公子白天念書,晚上不念,就要找人替他念,而不是一味否定他。」因此在調度上,要因應再生能源做全盤的策略規畫。

例如:在整體供電穩定上,提升負載及發電預測能力,提前規劃設備歲修排程、重新計算備用備轉容量、精進區域電網的分析能力等。面對新的尖峰挑戰,系統也必須大量增設具備快速升/降載的尖載機組,同時強化需量反應,讓尖峰用電平均在不同時段,強化儲能機制,如此多管齊下,才能維持調度平衡。

而今年臺灣電力系統更有一大進展,今年 7 月,台電規劃的「電力交易中心」正式上線,為臺灣電力轉型寫下重要里程碑。過往台電以調度燃煤電廠、核能電廠和燃氣機組等大型機組為主,新推出的電力交易中心則像股票交易市場,由台電擔任買方,賣方則為民營傳統發電業者、自用發電設備設置業者(如太陽光電)、改變電力使用行為的用戶(需量反應)與儲能業者等 4 種身分相互競價,目前先開放 3 項輔助服務交易項目,讓台電購買,藉以維持電力系統穩定。「有了這些工具,電力調度者將有更多彈性與餘裕,來應付瞬息萬變的電力供需變化,」籃宏偉說。

電力調度牽一髮而動全身,籃宏偉認為,電力調度不能看單一點,而是要做整體考慮,這些都有賴於系統開發單位在前期規畫階段就要妥善安排,從制度、市場、法規、技術等面向著手,而臺灣正值能源轉型的關鍵時刻,電力調度必須改變思維,才能趕得上時代的進步。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 355 期 2021 年 9 月號,未經授權不得轉載。


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《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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