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電網夠力、風光給力!再生能源衝上20%!

2017/09/12 |採訪撰文:鍾嘉雯 點閱人次: 7731

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電力可經由海上電塔傳輸
圖片提供/台電公司

2025年,發電能源配比目標為再生能源20%、燃煤30%、天然氣50%,光電和風電都要大步成長,這些電力如何接上電網?

台電系統規劃處王喬弘課長接受本刊專訪
攝影/鍾嘉雯

電網容不下、併聯併不上?再生能源20%來得及嗎?

「2025年,再生能源目標是占總發電量20%,但直到去年(2016),再生能源發電量也只有4.8%,離2025年不到8年,這樣來得及嗎?電網容得下嗎?另外,再生能源也有發電不穩定的問題,如何解決?」

2025年,太陽光電裝置目標為20GW,其中屋頂型預計裝設3GW、地面型則為17GW;風力發電目標4.2GW,其中陸上風電1.2GW、離岸風力3GW。面對這樣的目標設定,有一聲量較大的觀點認為,設備裝置沒問題,問題在電網容不下、併聯併不上。

面對小編的困惑,台電系統規劃處王喬弘課長整理了一下思緒,娓娓道出讓風光給力的電網整體規劃。

光電小規模併接 短中長期依序開發

電力看似來得容易,開關一按,燈亮了、電視開了、冷氣吹出涼風。你知道嗎?我們用的電,其發電燃料100%都是從國外進口,從電廠機組發電,經過輸配電系統,全台各區域電網由345kV的超高壓主幹線連結,經過變電所多次變壓,將電力轉為三相161kV、69kV到一般家用的單相110V/220V,或直接提供給使用高壓電力的工廠、捷運等用電。

電力調度系統的結構簡圖
圖片來源/台電公司

電源開發和電網設置,都屬台電業務,因此電源和電網從規劃開始就互相配合,王課長說明:「傳統的水力、火力或核能電廠,建置時間大概要5~10年,變電所和輸電線路也需要差不多的建置時間。」

傳統火力電廠每一機組動輒7、80萬瓩,為集中式的發電;再生能源的發展軌跡,則從一片片太陽能板、一支支風力機開始,再併接連上電網,成為供電的一員,一開始就和傳統火力電廠很不一樣。

若以太陽光電為例,與火力電廠機組相比,規模不大;另外,只要業者已取得土地,從申請裝設到完成只要半年至1年的時間。要使光電併接到現行的電網上,則需考量配線成本、裝置時間等,光電因目前較為分散、規模小,併網的影響不大,但鄰近的輸配電系統較少,若是拉線到既有的變電所,投資成本高;在規劃地層下陷區、鹽灘地等區域的光電設置時,若由台電規劃升壓站,可就近提供光電業者做併接,讓電力升壓進入輸電系統,但升壓站再怎麼順利,也需3、5年時間才能完工,緩不濟急。

圖為69kV可供T接的鐵塔
圖片提供/台電公司

為此,台電、業者和能源局已討論出短、中、長期的方案。1年左右的短期規劃,一是台電開放輸電系統的系統線,從配電處拉饋線到光電用地附近,提供業者做「分歧引接」,也就是所謂的T接,業者可以就近將電力輸入配線,而不用再拉一條線到升壓站;二來,若是比較大型的業者有能力自蓋升壓站,或是再提供給鄰近的小型業者併接,也可以減少建置的時間。

3、5年的中期計畫,則是規劃重新拉出新的饋線,或是在既有變電所加裝變壓器。王課長解釋,如雲林地區有很多配電型的太陽光電,可以在發電、用電相抵後,再提供給電網。發電後先在當地自用,若用電大於發電,電網會往下送電;有多餘的電,才透過變電所的變壓器進入輸電系統。

不過,短期與中期的規劃都是以既有的變電所/升壓站來輸送電力,在未來電源開發量大時,新的變電所/升壓站則是勢在必行。建設新的升壓站時間可能會超過3、5年甚至更久,屬於長期計畫。

台電曾編列7期輸變電的專案計畫,來規劃電網的發展,最近一期是配合「愛台十二建設」、「產業再造全球連結新藍圖」等經濟政策之用電需求及因應區域負載(用電)成長,新建130所變電所、裝設23,560千仟伏安(MVA)容量的變壓器,及新建2,370回線公里(CKM)的輸電線;離岸風電的部分,則有1個加強電力網的專案計畫;而光電的電網,因應其分散式和立即性,則是編列一般預算來進行。

表/第一期至第七期的輸變電(輸配電)計畫

自1972年起,台電公司開始進行輸配電的專案計畫,第2期起為了與配電工程有所區隔,乃改稱輸變電計畫,持續加強電網和電力輸送的強度
資料來源/台電公司

風電集中加強電網 2025供電可超標

至於風力發電,2025年目標直指4.2GW,其中3GW是離岸風電,陸上風力則是1.2GW。王課長表示,目前台灣的陸上風力發電已超過600MW,開發接近飽和,現在的風電重點擺在擁有無限潛能的離岸風電。

離岸風電的潛能可不只3GW。在彰化一帶,已有9家業者提出十幾個風場的開發計畫,在彰化外海,包括航道內與航道外,預計可開發量已達10GW,遠超2025年的3GW目標!

離岸風電的量大,業者也十分積極地表達自行拉纜線的意願,希望台電能提供併接點,只不過如果每個風場都自行拉線,在景觀和生態上影響很大。因此行政院協調由台電統一規劃兩個上岸點,一處是位於彰濱工業區的彰工火力電廠預定處設置升壓站,可提供4.5GW的併網容量;另一處是在芳苑靠近王功的海埔新生地設置「永興開閉所」,就近提供2GW容量業者併接,再拉線至彰林超高壓變電所。

至於剩下的3.5GW呢?王課長說明,「台電已經做了一些電網能力的提升,但在彰化地區,目前最高就是6.5GW,即使再增加併接點,電網也容不下。若台塑六輕在雲林可提供併接點,則可將線路拉到雲林電網系統,直接將電力輸入超高壓主幹線,一方面可將10GW消化完畢,也不致於塞住彰化系統。」

不過,以台電估計可容納的6.5GW容量來說,有4GW仰賴預計新建的彰工升壓站。彰工升壓站為345kV的超高壓升壓站,需經過較為嚴格的二階環評,台電估計,至少需要3~4年時間才會通過,在通過環評後開始蓋升壓站,大概要到2025年才可能達成。

除了彰化以外,桃園、新竹、苗栗都有業者提出併網需求,但規模相對較小,其中桃園地區申請裝置容量占1.1GW,台電則是規劃新的線路,直接從大潭電廠拉到梅湖變電所,滿足這1.1GW的併網需求。

開閉所:接受電力並分配電力的供配電設施。在變電站進出線間隔有限或進出線走廊受限時,做為變電站母線的延伸來傳輸電力。

楠梓多功能變電所
圖片提供/台電公司

抽蓄水力做儲能 以調度因應天候影響

至於再生能源發電不穩定的問題,電網級的儲能系統是各國都納入考量的方案,抽蓄水力就是其中一種。抽蓄水力發電廠利用位能轉換為電能,設置一上一下的2個蓄水池,在離峰時利用電廠多餘的電力,將水由下池抽至上池,尖峰用電時段則放水發電。

我國目前有明湖和明潭抽蓄水力電廠,總裝置容量達2,602MW,在離峰的晚上抽水儲能,白天則放水發電。未來在太陽光電達到20GW後,白天的用電量緩和,尖峰負載移轉,抽蓄水力可隨負載曲線調整,改為晚上發電、白天儲能。

再生能源易受天氣的影響,王課長說明:「太陽能或風力發電,雖然會受到天氣影響,比方說一片烏雲過來了、一陣風沒了,不過這是區域性的影響,不會影響到全台灣,在電源面有些機組可以在幾分鐘內快速啟動,去補充這些不穩定的輸出。」

但若再生能源量大,升降載的起伏也會對電網造成不小的衝擊,仍需考慮加設儲能設備。在現行的〈台灣電力股份有限公司再生能源發電系統併聯技術要點〉中,已有限制發電設備的電壓變動率:「發電設備併接於台電公司系統造成責任分界點電壓變動率,在加計同一變電所或同一變壓器或同一饋線已核准併網發電設備之影響,及不考慮其他系統背景值,例如負載、儲能系統等,應在高低各百分之三以內。」未來在再生能源的發展路上,併聯的法規也將隨發展的能量來進行滾動式檢討和修正。


邁向綠色能源 電網穩定是關鍵

在電網的加強上,台電目前先以提升既有電網送電能力為原則,將原本的標準型導體抽換成耐熱型導體,採用鋯等金屬成分加入鋁線中,可大幅提高輸電能力,在不改造或新增電桿、電塔的狀態下,提升3成至5成的送電容量,解決短期因電網容量不足造成再生能源難以併網的問題。

未來在智慧電網的發展工作上,台電綜合研究所擬導入新的通訊相關國際標準IEC 61850,讓電力系統可以掌握指揮、調度、監控所需的各種資訊,就是以最新的資通訊標準和技術,加上既有的電網架構,讓調度中心、發電廠、變電所與配電網間的資料標準化。目前台電已建置新社IEC61850先導型智慧變電所,提供完善量測、監視、控制與保護功能,並完成大潭電廠風力發電機之資料格式標準化,降低系統成本,提高電力系統整體效能及安全性。

另外,台電也進行發電、儲能與需量反應等系統整合技術研究,提升能源之使用效率與調節用電,以期在大量再生能源併網時,仍能穩定供電。

台灣屬孤島型電力系統,在沒有外援的情況下,要達到2025年再生能源占比20%的目標,在供給面和需求面都要不斷努力。因應再生能源的高速成長,負責輸送電力的電網系統則是要及時規劃足夠的輸變電設施,讓潔淨的能源可以順利送到用戶家中,提供安全又穩定的電力。隨著綠色能源的趨勢不斷成長,唯有強化電網,才能將再生能源往前衝,再生能源的發展才能真正達到目標。也就是說,強化輸變電系統讓電網更有力,這樣再生能源的發展才會夠力!


關鍵字:電網,輸變電,電力調度,再生能源

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