2022.09.22 - 產業動態

欲戴王冠 必承其重 邁向淨零的必經之路:電網轉型 By 陳妍伶

台灣電力股份有限公司(下稱台電)於 9 月 20 日舉辦「2022台灣韌性電網論壇」,以能源轉型下「電的零碳未來」為主軸,邀請國內專注於電網韌性與永續電力之學者專家——台電副總經理 張忠良、國立中正大學電機系教授 張文恭、國立台灣大學電機系教授 劉志文、台電前副總 籃宏偉、安侯建業基礎設施能源事業主持人暨執行副總經理 陳文正 進行對談。

台電總經理 王耀庭 致詞時提到:「再生能源的間歇性導致供電和電網不穩,需要外在團體與台電一起努力才能達成電網韌性的目標,也感謝業者們共同參與,讓電網持續穩定推動。」

安侯建業執行副總經理 陳文正 首先帶來「永續風險環境下的能源發展趨勢」。他提到,2020 年討論的是企業社會責任(Corporate Social Responsibility,CSR),但疫情之後議題轉換成環境永續及能源永續。即將在今年 11 月舉辦的「2022 年聯合國氣候變化會議」(COP27)將討論幾個具突破意義的指標,例如:把外在環境成本納入討論,對於會計邊界的影響、氣候相關財務揭露(Task Force on Climate-related Financial Disclosures,TCFD)後,是否影響公司經營財務績效和責任邊界。

陳文正 分析,台灣企業的減排壓力來源是國際供應鏈,必須在特定時間點達成既定目標,以免未來因環境成本及碳邊境關稅(Carbon Border Adjustment Mechanism,CBAM)中逐漸失去競爭力。對企業來說,淨零並非唯一挑戰,資源永續、資源再利用和對極端氣候的因應能力都很重要。有超過 80%的企業執行長認為,企業經營上若沒有永續策略和環境、社會責任及公司治理(Environmental, Social and Governance,ESG)地圖,未來經營上會面臨挑戰。

陳文正 提到,電網韌性先完備,才能提升電力韌性。國家發展委員會在 3 月提出「台灣 2050 淨零碳排路徑」,總預算超過 9,000 億,比重都在範疇二註1及範疇三註2,由政府和金融機構協助企業發展出較佳減排產品、在競爭中做出產品差異化;而碳捕捉和碳封存(Carbon Capture and Storage,CCS)在走向淨零的路上,可能是未來的黑馬。

各國電網的型態、弱點及加強面向,及短中長期計畫重點不同,台灣規劃 5,645 億預算,將重點分為:分散工程、強固工程及防衛工程。借鏡國外經驗發展及專家視角,論壇接著討論台灣的電網韌性之路。

國立中正大學電機系教授 張文恭,過去曾任職於美國西門子和顧問公司做配電自動化,專精於電業自由化、電力品質、智慧電網和再生能源。他認為,電力系統和已產生質與量的改變。過去沿襲至今的集中型電廠是傳統架構,士農工商用電需求單方向傳送,只需要把不同電壓管理和分區做好,是明確的單向架構。然而,接下來再生能源占比增加,使電網變成「雙向的集中型電網」搭配太陽光電、風電、儲能、電動載具等分散電源,這段「從集中到分散」的轉型之路,需要很多元素和時間促成。

因應雙向電網,更突顯「建置智慧電網」的重要性。專精於電力系統及智慧電網的國立台灣大學電機系 劉志文 教授表示,建置智慧電網的目的是,電網現代化後提供用戶可負擔的高品質綠色電力服務。其中的核心議題是資源和風險管理、ICT 資訊和通訊技術,包含:人工智慧和大數據等進步快速的軟體技術。善用數位技術,使發電、輸配電到用戶端的所有資源能做最有效率的管理,得到高品質的無碳綠電。

張文恭 分享,2003 年至今,從北美、歐洲、印度、中南美洲到台灣都因電網韌性不足造成停電事故,影響民生甚鉅。傳統電業的邏輯是「累積經驗以提升運轉安全性」,所有投資都在強化電源規劃、電網建置,但現在因氣候變遷衍生 2050 要有淨零機制,使再生能源增加、不可控性提高,相對要用更先進的資通訊技術來控制才能融入傳統電網。而造成停電的問題是單一事件或連續事件?分別該如何反應?用什麼手段來復電?有系統的調度人員訓練以因應重大事件發生,是台灣電網必須具備的能力之一

台電前副總 籃宏偉 退休前長期擔任台電電力調度的操盤手、盤點電網韌性的議題和改進細節。他提到,「電網韌性」就是能在極短時間內快速因應外力事故並恢復穩定運轉能力,「通訊系統」和「保護系統」也要納入整體考慮。

專精於電力系統調度、電網韌性及規劃的台電副總經理 張忠良 分享,澳洲特斯拉的儲能系統主要目的是穩定電網,目前規模最大的 GW 等級系統位於加州。除穩定電網,尖峰基載、全黑啟動、輸電線路壅塞管理都可能是儲能目的。面對 2050 年台灣再生能源佔比超過 60%的未來,台電的行為絕對與現在大相逕庭,因此必須先為「儲能扮演什麼角色」做好定位。

「電池型儲能是全世界公認解決再生能源間歇性的有效方法,台灣能源局公布『光電搭配儲能』是正確方式。這樣的組合明顯優點大於缺點,不只可節省用地面積、共用併網設備、減少投資成本,更能平滑電網間歇性問題。因為儲能可提供虛擬慣量、穩定頻率,利用功率調節系統及智慧控制,讓儲能具備頻率穩定功能,是值得發展的技術。」劉志文 分析,再生能源與儲能比例 10% 為可穩定系統的合理範圍,以目前設定太陽光電 20 GW 的目標來說,儲能的量仍偏低。

張忠良 表示,儲能在發電、電網和用戶端有不同應用,但台灣土地有限,只能做複合性應用。台電已考慮各國實際做法,使傳統機組也可搭配儲能系統。目前可在金門、新北市和高雄市可看到防災行為的儲能應用外,台電的目標是在 2025 年建置及購買民間設置儲能容量達 1,000 MW。面對未來淨零和再生能源極大化, 再生能源資料的監測、發電預測、自主調控、台電的人員管理、系統分析和控制, 背後都需要資通訊建設和現代自動化數位控制技術的導入,才能增加電網韌性。

劉志文 指出:「智慧電網提供用戶選擇電力系統的平台,台灣的建置速度要再快一點。全世界多數的電力公司是『半盲狀態』,再用電狀況不明的狀況下運轉,風險就偏高,用戶的用電資料可以為電力系統找回光明。當家戶都裝智慧電錶和通訊,用電資訊經大數據分析就可以快速復電。通常復電最花時間的就是找故障位置,智慧電錶的普及可在極短時間透過大數據分析抓到問題,用更自動化、更快速的方式打開開關、減少損失,是智慧電網很重要的一環。」

張文恭 談到智慧電網形成的主軸有 4 :再生能源大量引進、減碳目標、節能提升效率、電業自由化讓用戶有參與感和選擇權。他認為,從大數據分析的角度看,資料是燃料、資料分析技術就是引擎,兩者相輔相成輔以人工智慧,才能提升供電可靠度,這也是電網韌性的一環。

針對 2021 年開始運作的電力交易平台,張忠良 指出,直到至今年 8 月有 27 家業者在平台中穩定進行交易,參與容量來到 210 MW。面對參與者越發踴躍的現況,法規和交易系統的精進都十分重要。劉志文 則表示,交易平台的問題在於「備轉容量的多寡由誰決定?」他建議讓平台走向獨立機關管理電力交易市場、打造公平、公正、公開的市場,以免去球員兼裁判的質疑。

以公路概念解說電力調度系統,張忠良 細細陳述:「配電調度中心(DDCC)是縣道,區域調度中心(ADCC)是省道,而中央調度中心(CDCC)則是高速公路。DDCC 目前僅負責電網設備操作,電源調度操作和適當人員訓練都集中在 CDCC。當再生能源占比提高,龐大的資料工作量和傳輸不可能由 CDCC 一肩扛起。CDCC 必須透過經驗分工及設計 SOP,供 ADCC 及 DDCC 參用,讓中低階調度中心都有電源操作能力和人員管理系統。」

論壇尾聲,劉志文 總結,將來的電網調度中心隨分散式電源特性更接近負載端, 未來趨勢勢必走向「獨立的微電網和奈米電網」。每個微電網本身必須有穩定的綠電和調度中心,當大電網發生問題才能有效隔離後,保護自身電壓和頻率。現階段穩定綠能占比不高,工業區和科學園區首先需要增加自給自足的再生能源和儲能規劃和設計。

 

註1:範疇一指直接溫室氣體排放,針對直接來自於組織所擁有或控制的排放源;範疇二為能源間接排放源,係指來自於輸入電力、熱或蒸汽而造成間接之溫室氣體排放。

註2:範疇三為其他間接排放源,由組織活動產生之溫室氣體排放,非屬能源間接溫室氣體排放,而係來自其他組織所擁有或控制的溫室氣體排放來源。

 

封面故事
No.12
看準離岸風電 北陸能源積極布局全球市場 專訪北陸能源總裁暨執行長 Mike Crawley
By 林苒沅 Lily Lin
全球邁向淨零碳排目標,歐盟也宣告將在 2026 年對高碳排企業課徵碳關稅,因此各國企業、組織、甚至公部門都在爭搶更潔淨、更永續的替代方案——再生能源,也導致全球綠電供不應求。再生能源,是指生產電力的來源為自然、可再生、具永續性的能源,其溫室氣體排放量極低或趨近於零,所產生的環境衝擊也較其他發電方式低。太陽光電、風力發電、水力、地熱等等,皆屬於再生能源範疇。
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