近几年,只要欧洲遇到大停电,大家都会将矛头争相指向能源政策,认为再生能源比例过高是造成电网不稳的主因。确实,再生能源发电的间歇性、不易预测性、缺乏调度弹性,会造成电力调度以下四个挑战:
- 供需失衡:在再生能源发电爆量期间,电力系统供电过剩,供过于求,再生能源吃太饱消化不良,电力系统供需失衡导致系统频率不稳定
- 线路壅塞:部分区域再生能源併网数较多,但线路传输能力有限,而且附近辖区负载用电又少,导致容易造成输电线路壅塞
- 惯量、虚功率不足:太阳能和风力发电惯量(英文称inertia)、虚功率调节能力都比传统机组小很多。因为能提供同步惯量及主动式虚功率的传统机组受再生能源发电排挤,于系统的併联数持续减少,因此当系统遭遇到事故后容易造成低频卸载事故。另外大量且具高度集中性的再生能源併入某一区域的电网,邻近地区传统发电机组受到排挤而解联,或是再生能源的逆变器过于阳春,导致虚功来源不足,该辖区系统电压将难以调整,甚至引发电压不稳定之情况
- 必须配置更多的电力辅助服务:为了让系统发电及负载维持动态平衡,需配置电力辅助服务参与频率响应,以及额外建置电压调整设备,这对电力公司来说就要增加额外费用
各国如何弃风弃光?
当间歇性能源发电量实在太多,备转资源忙不过来,电网吃太饱消化不良,就需要将过多的风电和光电从电网中切离,也就是弃风弃光,以免影响电力系统的稳定与安全。
对电力系统而言,有承受间歇性能源的上限,但是风电和光电都是碳中和的好帮手,发了电不用实在可惜,因此我们可以把问题改成多出来的电谁要负责,要如何因应?这题不容易回答,因为这里面牵涉各方博弈,且各方的商业模式都不同,却要解决同一个问题。让我们先来看看其他地区怎麽做:
国家/地区 |
再生能源削减状况 |
控制与责任分摊作法 |
中国大陆 |
西北地区常态性削减 |
将西北地区的电输至东南地区,开放部分再生能源参与辅助服务,负担调度责任,配置储能者可延后削减优先顺序 |
美国加州(CAISO) |
削减中午太阳能高峰时段 |
再生能源需具自动离网能力,逐步要求负担调度责任,可搭配需量反应、储能 |
澳洲南澳 |
频繁削减风电 |
推行「负责任的发电者」政策,无法远端控制者强制退出市场或优先削减处理 |
英国(NGESO) |
系统性削减 |
再生能源需与传统机组共同负担电网稳定的成本 |
(表一)全球风光削减作法
资料来源:绿学院
避免弃风弃光首要思维:当责
本地的再生能源公司看到这里坐不住了,「要我成为负责任的发电者,配置储能、参加需量反应?我已经把太阳能盖好给台电,国家政策是绿电先行,因此发电量太多自然是台电的事情,台电要找方法解决,我的报酬率IRR(註一)只有5%,要我加盖储能系统岂不是要倒赔?」
对电力系统而言,有承受间歇性能源的上限,绿电先行也有个上限,不是餵多少吃多少,为了电力系统的稳定与安全,太多就只好进行部分弃风弃光,这是成本最低的方式,不用额外投资,不过如此一来,再生能源公司就亏大了。
因此,再生能源公司必须清楚认知,自己不能再只是单纯的发电者,也要承担起电网稳定的责任,这就是当责思维。电力公司则需要订定风光削减原则与削减的优先顺序,例如你付出努力配置储能系统,就不会排名在被弃风弃光的前几名。配置储能系统状似会让再生能源公司的成本被垫高,不过回头想想,搭配储能系统,再生能源就成为全时绿电,可以避开目前绿电转供的困难,用电户也有合理的理由付较高的费用买稳定的绿电,而不需要一天到晚搞玄学转供。
(註一)更多IRR的说明请见《电力交易E-dReg投报财务模型》
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