近幾年,只要歐洲遇到大停電,大家都會將矛頭爭相指向能源政策,認為再生能源比例過高是造成電網不穩的主因。確實,再生能源發電的間歇性、不易預測性、缺乏調度彈性,會造成電力調度以下四個挑戰:
- 供需失衡:在再生能源發電爆量期間,電力系統供電過剩,供過於求,再生能源吃太飽消化不良,電力系統供需失衡導致系統頻率不穩定
- 線路壅塞:部分區域再生能源併網數較多,但線路傳輸能力有限,而且附近轄區負載用電又少,導致容易造成輸電線路壅塞
- 慣量、虛功率不足:太陽能和風力發電慣量(英文稱inertia)、虛功率調節能力都比傳統機組小很多。因為能提供同步慣量及主動式虛功率的傳統機組受再生能源發電排擠,於系統的併聯數持續減少,因此當系統遭遇到事故後容易造成低頻卸載事故。另外大量且具高度集中性的再生能源併入某一區域的電網,鄰近地區傳統發電機組受到排擠而解聯,或是再生能源的逆變器過於陽春,導致虛功來源不足,該轄區系統電壓將難以調整,甚至引發電壓不穩定之情況
- 必須配置更多的電力輔助服務:為了讓系統發電及負載維持動態平衡,需配置電力輔助服務參與頻率響應,以及額外建置電壓調整設備,這對電力公司來說就要增加額外費用
各國如何棄風棄光?
當間歇性能源發電量實在太多,備轉資源忙不過來,電網吃太飽消化不良,就需要將過多的風電和光電從電網中切離,也就是棄風棄光,以免影響電力系統的穩定與安全。
對電力系統而言,有承受間歇性能源的上限,但是風電和光電都是碳中和的好幫手,發了電不用實在可惜,因此我們可以把問題改成多出來的電誰要負責,要如何因應?這題不容易回答,因為這裡面牽涉各方博弈,且各方的商業模式都不同,卻要解決同一個問題。讓我們先來看看其他地區怎麼做:
國家/地區 |
再生能源削減狀況 |
控制與責任分攤作法 |
中國大陸 |
西北地區常態性削減 |
將西北地區的電輸至東南地區,開放部分再生能源參與輔助服務,負擔調度責任,配置儲能者可延後削減優先順序 |
美國加州(CAISO) |
削減中午太陽能高峰時段 |
再生能源需具自動離網能力,逐步要求負擔調度責任,可搭配需量反應、儲能 |
澳洲南澳 |
頻繁削減風電 |
推行「負責任的發電者」政策,無法遠端控制者強制退出市場或優先削減處理 |
英國(NGESO) |
系統性削減 |
再生能源需與傳統機組共同負擔電網穩定的成本 |
(表一)全球風光削減作法
資料來源:綠學院
避免棄風棄光首要思維:當責
本地的再生能源公司看到這裡坐不住了,「要我成為負責任的發電者,配置儲能、參加需量反應?我已經把太陽能蓋好給台電,國家政策是綠電先行,因此發電量太多自然是台電的事情,台電要找方法解決,我的報酬率IRR(註一)只有5%,要我加蓋儲能系統豈不是要倒賠?」
對電力系統而言,有承受間歇性能源的上限,綠電先行也有個上限,不是餵多少吃多少,為了電力系統的穩定與安全,太多就只好進行部分棄風棄光,這是成本最低的方式,不用額外投資,不過如此一來,再生能源公司就虧大了。
因此,再生能源公司必須清楚認知,自己不能再只是單純的發電者,也要承擔起電網穩定的責任,這就是當責思維。電力公司則需要訂定風光削減原則與削減的優先順序,例如你付出努力配置儲能系統,就不會排名在被棄風棄光的前幾名。配置儲能系統狀似會讓再生能源公司的成本被墊高,不過回頭想想,搭配儲能系統,再生能源就成為全時綠電,可以避開目前綠電轉供的困難,用電戶也有合理的理由付較高的費用買穩定的綠電,而不需要一天到晚搞玄學轉供。
(註一)更多IRR的說明請見《電力交易E-dReg投報財務模型》
看完這篇文章相信可以幫助你脫離一知半解,不再靠著吸收碎片化的知識或資訊,片面解讀風光削減。邀請你註冊或登入成為綠學院用戶,綠色產業最前沿的趨勢、商機、人脈、資金一鍵抵達,也歡迎參加產業小聚,認識更多A咖!