台灣的電力環境與智慧電網

作者: 
文:湯琳翔 (本會研究員)

前言

經歷過和平電塔倒塌和815大停電之後,我們才注意到電力的議題並不僅僅是「用什麼發電」而已。電塔倒塌使得東部的電廠明明有能力發電,卻無法將電輸送到需電的西部。大潭電廠因為供應天然氣過程中的人為疏失,使發電機組因為2分鐘的停止輸氣而停止運轉,也讓全台瞬間失去12%的電力釀成當晚的大停電。電力從產生到送進家裡的電器這條路上,在發、輸、配、用(售)這些環節上,都需要有順暢的運作,才能確保電力的穩定供應。本會請到了大同大學電機工程學系的湯政仁老師,湯老師也是2008 國科會國家型能源計畫先進電表建設草案的作者之一。他分享了在先進電表(Advanced Metering Infrastructure, AMI)和智慧電網的研究與實務經驗,除了解答815的大停電是否有可能避免,也提供我們對未來電力管理的新趨勢。

瞬間失去大量電力很難避免停電

如果815當時備用容量在10%以上,是否有可能避免掉大停電,關於這種說法湯老師認為,大潭電廠停止運轉造成瞬間失去12%的電力,這樣巨大的電力缺口如果沒有辦法在很短的反應時間內,迅速有備用的足夠電力補上,系統負載量還是會過高,台電為了確保整體電網不至於完全崩潰,必定還是需要採取局部的限電措施。而能否在當下避免停電的關鍵是需要有立即可用且足夠的備用電力,但是能立即可用的發電方式僅有電池和水力發電,其他即便是能快速併聯與升降載的燃氣電廠也未必能及時在當下發揮,更遑論需要長時間啟動的燃煤與核電機組。然而台灣當然沒有12%的水力備用機組或電池,因此要是再發生類似的情況,恐怕仍難避免停電。當然備用容量如果比當時還高,停電的範圍和時間也許可以再縮小。要真的避免像大潭電廠的人為疏失釀災,也許最重要的應該是如行政院的檢討報告所提,應該將大潭電廠各機組分割成獨立的發電系統,若發生突發事件時不至於瞬間損失大量的電力。

電力需求成長迷思

我們對電力的認識大多停留在由電力公司建設大型的火力或核能發電機組,每天24小時不間斷地供應便宜的電力,以滿足現代社會急遽成長的用電需求,若是大型機組的開發計畫遲滯,未能追趕上需求的成長,就會有缺電的風險,而缺電對現今以電力為核心運作的文明顯然是不可承受之痛。這套對電力的認識在電價可負擔性、供電穩定度以及發電的環境成本三者之間,明顯地未考慮到發電的環境成本,包括燃煤電廠的高碳排量與空污排放,以及核電的核廢料處理和可能發生的輻射外洩事故風險,這些環境成本未被內部化。而由於缺乏機制抑低電力需求成長,這套認識面對需求成長只能以開發更多的基載機組來回應,讓環境成本的問題益形惡化。然而今日有許多社會已經注意到這種發展其實是一種迷思,在電價、供電穩定及環境成本之間,其實有更能平衡三者的模式存在,湯老師特別提到,那就是「整合性資源規劃(Integrated Resource Planning, IRP)。

整合性資源規劃(IRP)

整合性資源規劃最重要的精神就是將用戶的需求端納入管理,透過誘因設計的方案,引導用戶既能節省電力同時不影響生活福祉。當把降低電力需求的方案納入考慮時,電力公司就不用只考慮如何開發大型機組來追趕需求成長,在思考電力開發時,也能夠考量更多環境與社會成本的影響,火力與燃煤的基載機組未必是最能平衡三種價值的選擇。目前美國、歐洲都有國家小規模地逐步實施IRP,南非則是少數在全國層次上推行IRP的國家。而台電近年來也已經推動高壓用戶的需量反應(Demand Response)管理制度,在推動IRP的腳步上也不落人後。

智慧電表(AMI)的開發

IRP的新思維著重在需求面的管理,而需求面管理的許多措施,都會需要智慧電表(AMI)以操作更細緻的時間分隔與即時用電資訊回傳,因此擴大智慧電表的申裝用戶會是需求面管理推動的必要條件,目前約2.4萬的高壓用戶都已完成智慧電表的申裝,因此多已具備參與各種需求面管理方案的資格。但是其他高達1300萬的低壓用戶則大多仍是傳統電表,對於參與需求面管理仍然有相當大的潛力。然而台電對於用電佔比較低卻又數量龐大的低壓用戶裝設AMI興致缺缺,讓AMI在低壓用戶的擴張腳步遲滯。

開源、節流、需量反應與負載管理

在走向非核家園的路上,要在電價、供電穩定及環境成本間取得平衡,湯老師也提出三個方向可以再精進。其實也不脫開源節流,和針對抑低尖峰用電的需量反應與負載管理。開源的部分包括推動再生能源的發展,提升既有電廠的發電效率等,節流的部分則包括推動工業園區電力的自給自足,要求民營電廠的總效率提升至汽電共生的程度,推動能源服務業的成長,推動高效率設備的使用,以及擴大尖離峰的電價差距等等措施。需量反應與負載管理則是提供誘因在預期可能缺電時,讓供電可靠度要求不高或的用戶,願意在缺電時期,讓出其用電權力,給供電連續性要求高的用戶,目的是降低尖峰負載。舉需量競價為例,台電在尖峰時段的發電成本可能高達20多元,但需量競價讓用戶在尖峰時段省下本來要消費的電力,再由台電以每度最高12元的價格買回,省下的電力不但抑低了尖峰負載,也讓台電省下了高昂的尖峰發電成本,可謂一舉兩得。需量反應措施能夠讓電力公司不需要開發大型發電機組,就能在當下立即地回應尖峰負載的用電量,其實是一個較為經濟且當下就可行的作法。

電力議題不只是發電

和平電塔倒塌以及815大停電,其實開啟了這個社會對於電力系統更多的認識和討論,過去這些可能的討論因為反核與擁核的二元對立而被忽視,如今當非核家園已成既定的國家發展方向,而燃煤發電也因為減碳的國際趨勢而逐漸受限,等待著我們的能源轉型之路,更重要的也許也不只是如何盡快衝出再生能源的裝置容量,而應該是如何抑低隨著平均氣溫升高的尖峰用電,以及整體的節電。畢竟「省電才是最乾淨的發電方式」。

看看台電目前有哪些需量反應措施?

本活動主辦單位:中央研究院社會學研究所、主婦聯盟環境保護基金會

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