電力系統調度真的不簡單:513及517停電事故台電面臨的困難

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今年五月發生513及517兩次停電事故,讓民眾及企業人心惶惶,憂心防疫無電可用、擔心產品良率變差及事業停擺,甚至有人自嘲置身無水無電的第三世界,兩次停電事故也讓總統直接站上第一線道歉:「連我也很難接受」。至此,大家紛紛尋找代罪羔羊,各式說法不求證先發布,眾說紛紜使民眾無法判斷孰是孰非。為避免輿論持續不當發酵,經濟部長要求台電一週內提出檢討改善報告。

許多意見開始檢討台電未盡調度責任:面對連日高溫沒有事先調整預測、備轉容量灌水及掌握度太差、停機機組未提早啟動因應、大修機組安排不妥等…。其實台電有苦難言,因為「調度」真的不像大家想的這麼簡單。電力調度單位就像人的大腦,須隨時監視心跳(頻率)、血壓(電壓)及血管暢通(潮流),且要下指令給各器官(發、輸、變電設備),才能讓身體穩定運作。

今年五月瞬時尖峰負載登歷年最高

今年尚未進入夏季卻已十分炎熱,甚至出現40度以上高溫,且因疫情改為居家上課上班者眾,使家庭用電持續攀升。五月份已有5天瞬時尖峰負載破歷年紀錄,5月28日負載紀錄38.4GW破新高成為歷史第一名,這還是非夏月期間的負載,往年最高負載紀錄多發生在暑假夏月期間。而且,為因應半導體廠擴大投資及台商回流設廠等用電需求,台電早已配合同步上修預測負載尖峰。

極端氣候也使今年久旱不雨,嚴峻水情讓水力抽蓄機組難達原先供電成效,今年1-3月水力發電量比去年同期下降約15%,大甲溪水電廠更減少約46%,嚴重影響電力調配能力。此外,近年再生能源發電量不斷增加,有效取代傳統火力機組提供電力並減少碳排,惟其間歇性使之難以準確預測、發電變動將增加系統運轉難度。太陽光電集中白天發電之特性可供應日間負載、增加系統日間供電能力,但日落時將快速減少至完全不發電,因此須藉傳統機組快速升載因應,加劇系統夜尖峰供電壓力;且因電力無法儲存,負載與發電須隨時保持平衡,易使調節系統輔助服務來源不足。

5月28日負載紀錄38.4GW破新高成為歷史第一名,這還是非夏月期間的負載。(攝影:曾原信)

增幅超出預估 歲修規劃不及應變

台灣的電力系統共有235部水火力及核能機組,每部機組皆需依法安排歲修,今年就有117部機組需歲修。機組歲修作業除實際施工工程外,尚包含許多事前準備工作如相關備品之準備、機組維護週期、國外技師人力協調及入境安排、修護人力調度、區域電力融通限制、電網維護及擴建工程、燃料供應設施維護工程等。為確保歲修作業如質如期,各年度機組歲修規劃需於前一年度排定,並滾動檢討系統供電情形及配合臨時性人力需求及機組狀況調整計畫。

去(109)年台電安排歲修時,預估今年5月中尖峰負載35GW,較去年5月中的33.787GW增加3.6%。然而實際來到今年5月17日卻發現尖峰負載達37.44GW、較去年增10.8%,除突破歷年5月最高用電紀錄,更創下當時歷年用電紀錄第6高;加上去年未能預知此巨量用電負載增幅及嚴峻水情,使當天有6部機共4.67GW依去年規劃的排程歲修中,未能及時提供電力(該等機組可貢獻12%以上備轉容量率),才導致517停電的發生。

肯定台電努力 但仍須強化預測及調度能力

兩次大停電皆因用電負載創新高、水力發電不給力、大型機組跳機、夜尖峰備轉容量不足等不良連鎖反應;雖調度人員已快速提升所有核、火力機組至最大發電量,同步增加需量反應抑低用電、指令IPP民營電廠各機組協助提升發電、聯絡用電大戶啟用自用發電設備等穩定供電措施,夜尖峰用電負載仍居高不下,系統已無額外能力因應夜尖峰負載。但綜觀前述各種調度困難與限制,顯然台電已極其所能努力維持供電穩定。

電力供應攸關經濟與安全,在全球氣候變遷、環保意識抬頭以及綠電發展趨勢下,電力運轉模式快速改變,調度人員甚至要「靠天吃飯」,因此須針對長期電業規劃、發電結構、備用及備轉容量計算方式等深刻地檢討與改善。政府的能源政策「增氣、減煤、展綠」是與世界能源發展趨勢同步的,且考量核廢料無法出口且無縣市願接納,無核是台灣不能避免的選項。建議政府加速綠能建設,要求台電排除萬難於2025年前完成建置10GW燃氣複循環機組,並要求中油確保氣源可提供充足之基載電源;台電亦應強化綠能發電量與負載之預測,以及各級調度中心因應故電力系統障與綠能間歇性之調度能力,才能免於兩次停電事件再度發生。

※作者為國立中央大學電機系講座教授兼資訊電機學院院長

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