有志参选总统者必读!决定能源政策前的必修课

绿色带路人的心底话


照片来源:高雄市市长就职典礼影片

 

  上一篇我们谈到现在可以发电的「球员」常常生病、请假、睡觉、退休,可用之兵越来越少。主力球员不足,只好大量使用燃煤、燃气发电,但这种灰电带来立即且明显的副作用—空气污染与PM2.5,家长们自己感冒生病的时间变长了,也感受到小孩的过敏问题变严重了,这可是比地球温度上升六度的暖化威胁还更为迫切!

  于是,有政治人物在公开场合说,北部自己有电厂,就要自己发电,不可以自己不发电跑来我家发电,然后制造我们的空污,对我们太不公平。

  这个论述在家家户户喜欢自扫门前雪的台湾,特别容易有票房,因为人人都知道台湾的电力主要是南电北送。

  但是这种看法,显然是对电力系统的底层逻辑缺乏全局思维。

不要困在「南电北送」自扫门前雪的思维里,因为你用的电恐怕来自北部,只是没有产销履历标示而已

  《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》提到,电力系统就是一个超大的人体系统,人体的各个脏腑之间相互依存,从来也没听过小肠抱怨胃给他下家的工作,因为小肠不能没有胃,胃也不能没有小肠。电力调度也是,我们是一个孤岛型的电力系统,每个区域都得相互依存,没有谁可以像欧洲一样接到隔壁国家的电网里。

  真相是,现在台电系统也不是每天24小时都是「南电北送」,因为北部地区燃气复循环机组装置容量占比较高,尤其大潭电厂装置容量高达427.4万瓩,几乎是以基载机组模式24小时满载运转,所以在清晨时段(2:00~7:00)及台中电厂配合执行友善降载减少碳排时,就会「北电南送」。不管系统发电及负载如何变化,区域电网间的电力自然会平衡流动、互通有无、彼此支援,这是电力系统的自然现象,北、中(东)、南各区域电网并联是确保电力系统的供电稳定与安全必要条件。

为了使用干净的绿能,我们要买更多不干净的化石燃料,让绿能顺利运作

  自扫门前雪的思维之所以还有票房,是因为我们还没有意识到2025年当再生能源装置容量达到目标25GW时,我们的用电会产生多大的冲击。

  我国离岸风电未来发展,装置容量大且高度集中于中部彰滨外海,这些风力发电会并入中部电网;而太阳光电装置容量目标20GW,则是集中于中南部地区,并入南部电网。依国外太阳光电及大型风场运转经验,大量且具高度集中性的再生能源并入某一区域的电网,一定会对电力系统的稳定运转产生相当程度的冲击,包括出力变动更为剧烈、并网点系统冲击变高,造成输电系统壅塞、系统频率及区域电压变动加剧,引发低频电驿动作卸载,影响供电可靠度。

  翻成白话文的意思是,我们现在再生能源的发电量还不算大,这种发电量靠著之前文章提过的几台燃气的复循环机组和抽蓄水力机组在太阳能睡觉的时候进场救援也就够了。但是当再生能源发电量大到影响电力系统一般调度的时候,为了让绿电先行,我们势必要让一些传统机组在太阳能发电的时候解联,不然这些传统机组发了电也用不上。但是等到太阳能睡觉的时候,这些传统机组也不是马上就可以并联啊,于是为了补上用电需求,只好买更多燃气的复循环机组,配合再生能源频繁降载解联、并联升载或长时间持续低载运转,让它出手救援补太阳能睡觉之后的用电。但如此一来就导致发电效率下降、产生更多的PM2.5和空气污染,以及更多的碳排放。

这就成了环保里最吊诡的一种悖论,我们以为使用绿能好干净,但用系统思考的角度来看,我们恐怕只是挖东墙补西墙。

  麻烦还不只如此。正常的日子里,电力调度就已经常常走钢索,如果倒楣遇到电力系统发生偶发跳机事故时,照正常程序我们就要调动传统机组来救援,但是这时我们发现原本可以供调动的传统机组中,有好几位都因为太阳能在工作,所以他们都在休息了!

  而且又因为太阳能和风力发电惯性的质量和能量(简称惯量,英文称inertia)比传统机组的惯量小很多,惯量在这里我们可以简单理解成传统机组(例如核能)出力很大所以它压舱的能力非常强,你要它转方向马上掉头,它也有个惯性会先继续往前,然后才慢慢掉头。因此,当电力系统临时有事故,在区域内传统机组并联数量及发电容量均减少的状况之下,频率一定会变动,系统电压也会变动,就会进一步增高区域内高科技用户的精密机台因电压骤降而跳机的机率。

  更悲剧的是,当这状况一发生时,原先是为了让绿电先行而搞出这么多种备案,现在电力系统发生问题了,原先至少还可以出力的太阳能和风力发电也因为侦测到频率变动,为了怕设备受损,会自动切离电网,进而更加引发系统频率下降及系统不稳定。

电力调度遇到的问题看似把绿能逼到悬崖边,提高再生能源占比带来满满的问题与风险,但事实上也带来满满的电网升级潜能

  这就是为什么我们一开始说,不要困在「南电北送」自扫门前雪的思维里!大量再生能源发电情况良好,导致中南部地区电力过剩,如果不设法透过高压输电线输送至北部地区,则将使得中南部电网电压过高,不仅影响中南部区域电网内用户设备的用电安全,更可能使全系统频率升高,进而影响全系统所有用户设备及发电机组的运转稳定与安全。

因此,面对未来大量且集中的再生能源并网,第一步解法是:一定要设法与其他电网并联,扩大并网的规模,就能有效因应冲击。

  从现在开始,要强化并提升北部、中部(含东部)及南部各区域电网间的超高压干线及电力融通容量是非常重要的,「南电北送」才是中南部人最大的利益,才能维持系统的供电稳定与平衡,特别是在春季及冬季期间再生能源发电过剩的时段。

  电力调度的挑战愈来愈严峻,我们这才讲到再生能源的并网就已经一大篇,还有未来电动车对负载的冲击呢。因此,光有这招还不够,下一篇,我们来谈谈六个电力调度的策略,展开更多可行的解法。

智慧电网 电力辅助服务 火力发电

与我们同步