抢救太阳能大兵!板凳球员出奇招

绿色带路人的心底话


(Photo by: Caleb Mullins on Unsplash)

新冠疫情解封,这阵子的全民运动就是出去玩,溪边玩水、爬山、看日环食好不畅快!日环食那天刚好是周日,大家都不用上班,为了看两百年难得一见的天文奇景,各大观赏景点人潮塞爆,大家都在FB上炫耀拍摄到日环食的照片。

那天不只你休假,太阳能也休假。因为太阳被月亮遮住了,太阳能板没事干。原本还在上工生产约1,730 MW的太阳能,下午短短的一个多小时,生产力一路降到剩42 MW,天哪,发电量掉了98%!

太阳能双手一摊说:「没办法,我是看天吃饭的。」

这对电力系统的冲击量不小(注一),但当天这种出力变化对台电这头大牛来说,扛得住。可是我们之前的文章反覆说,2025年太阳光电装置容量20GW全部上工时,再遇到太阳能发电量瞬间人间蒸发,连台电都只能双手一摊了。

电力辅助服务是神救援,备转容量是板凳球员,两者缺一不可

如果你是一个球队老板,遇到先发球员上场打个几分钟后竟然跑去睡觉,基本上你的解决方案就是:多买些后备球员,救援、板凳两相宜。

在电力系统,李维拉这种等级的神救援,就是电力辅助服务;一般板凳球员,就是备转容量。

电力辅助服务我们已经写了一系列火红的文章,我们今天回头来说说什么是备转容量。

备转容量,就是坐板凳的发电机组,已经完成暖身,有事可快速上场,基本就下面这三种:

  1. 大型机组:例如新式燃气机组
  2. 中型机组:例如新式燃煤机组、燃气机组
  3. 小型机组:例如传统燃煤机组、燃气机组、(抽蓄)水力机组

要准备多少备转容量才够用?《政府要工商业大户强制节电5%,是绝招还是没招?》这篇文章中说,现在的规定是台电要准备10%的备转容量率,备转容量率就是当天发电量和备用量的比例。

10%备转容量率这个规定有无优化的可能?

准备备转容量,就跟准备后备球员一样。你是球队老板,你会想,要如何用最经济、又确保能赢得比赛的情况下,准备后备球员?

同理可证,你也会想,10%备转容量率这个规定有无优化的可能?

用球队老板的逻辑,一个球队25人,准备10%那就是准备个2.5人,如果只准备2人,少准备0.5人,万一需要后援上场的时候就没人了;如果为了要准备这0.5人,则这人只好用兼职的方式,平时让他去开餐厅赚钱,要打球时再上场。但因为他是兼职,所以平时练习不足,上场打球可能会漏接,甚至可能因为他餐厅有重要的客人要接待,时间乔不出来,所以季后赛他缺席了。

这是什么逻辑?我从来没有听说过用这种策略经营还能得冠军的球队!

使用备转容量率(%)来执行电力调度的坏处是,夏天会准备太多,冬天则准备太少

备转容量率是电力供应的马奇诺防线,在夏天,这条防线大概是3,700MW;在冬天特别是春节期间,这条防线大概是2,000 MW,根据过去的经验,在一天内最高损失的出力只要超过1,800MW,这条防线在冬天很有机会轻易被攻破。

我们确实可以让救援投手上场,但现有的电力辅助服务暂时不是李维拉,因此我们先简单理解能守住这条防线的,就是板凳球员,也就是备转容量。

但是我们在《用韩国瑜的养生逻辑搞懂为什么我们对能源的「创新思维」常常行不通》为你解释过电力系统的底层逻辑,每种发电都有需要的唤醒时间,这些「球员」都有它的脾气,球员会生病(燃气)、请假(燃煤)、睡觉(再生能源)、退休(核能),不是随开随用,也不是说关就可以马上关。防线拉这么长,买0.5个球员又不能赢得比赛,你必须让球员每场比赛都坐在板凳上,只要教练觉得有需要,随时换他上场才行。用备转容量率来执行电力调度,逻辑听著合理,实务上却优化不足。

理想的解法是:用备转容量(MW),不要用备转容量率(%)

台湾电力系统运转调度的准则是「发生最大机组N-1跳机事故不能导致低频卸载,即频率不得低于59.50Hz连续超过50秒」。什么是N-1?其中的「1」是指电力系统会为了控制电网频率而预备的量能,此量能相当于系统中最大的电力供给来源,翻成白话文的意思是要随时准备一个最大的大型机组当备转。

实际运转时,除符合上述规划外,还须维持系统稳定运转与机组故障后之备援需求,因此一般是使用N-2原则。

既然都已经是用「量」的角度在思考,备转容量率(%)何不也改用备转容量(MW)呢?

刚刚说的三种可以出力的机组,依目前台电的系统,其出力大小分别为,

  1. 大型机组可以出力1,000MW
  2. 中型机组可以出力800MW
  3. 小型机组可以出力600MW

混搭之后,要达到充足的备转容量,我们可以准备两台大型机组共2,000MW,安全起见再加上一台中型机组800MW作为系统调整频率使用,总共2,800MW的备转容量,之后再根据再生能源的并网进度动态调整,这样马奇诺防线就不容易攻破。

用备转容量(MW),不要用备转容量率(%),就是我们提出的解法。

One more thing,身为球队老板,你不应该限制教练哪些球员可以用,哪些球员不能用,既然花钱买了球员,就要好好用,不用那就不要买!

在能源业,可怕的不是能源高手比你努力,而是高手的全局思维比你正确太多。恭喜你,透过这篇文章,你与能源高手的距离又拉近了一步。

(注一)2020年6月20日当天下午的日环食,使太阳能发电量减少约1,688 MW,以其太阳能发电量最低点时的电力系统总负载29,295 MW计算,此出力损失约占电力系统总负载之5.8 %,几乎等于备转容量率灯号亮橘灯的警戒程度

备转容量

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