Yahoo奇摩新聞 513全臺停電、517限電原因是缺電？專家怎麼看台電停電通知
2021 年，全臺一週內發生兩次停電，台電如何解釋 513 全臺停電、517 緊急分區限電的原因？是否真如媒體所言「備轉容量率」不足？我們又該如何避免造成兩次停電的情況再次發生？新興科技媒體中心就兩次停電事件訪問成功大學電機工程學系教授張簡樂仁與中山大學電機工程學系教授盧展南，請專家為大眾解惑。
「513 全台停電」專家意見
議題背景
2021年5月13日下午，因高雄路竹興達電廠匯流排故障，導致全台緊急分區輪流停電。今日（5月14日）下午經濟部亦透過記者會說明，此次故障原因為在進行新機組加入系統前檢測時，工作人員錯誤操作隔離開關，造成匯流排設備負載過高接地故障，導致跳機。新興科技媒體中心邀請專家提供看法。
專家怎麼說？
成功大學電機工程學系教授 張簡樂仁
（2021/05/14 23:57 更新專家回應文字）
匯流排是什麼？為什麼匯流排故障會引起大規模停電？
匯流排（bus）是一個承載電力輸配的關鍵設備。在發電機組發電後，電力會先傳輸到匯流排，由匯流排經過變壓（包含升壓與降壓），再分配至各個電力配送線路。當匯流排故障時，為了避免接地故障產生的高熱波及其他電力設備造成更大的危險，該線路會自動開啟保護設施，自動斷電、發電機組也會自動跳機。相關機制類似於家庭中，瞬間用電量超過負荷時，會因高熱燒斷保險絲，並直接跳電，以保護電器與變電箱。此次事件之所以會引起大規模停電，是因為全台的發電機與電網都相互連結，而引起的連鎖事故。由於電網中的發電與用電（包含儲存、傳輸耗損等）無時無刻都是相等、平衡的，當有突如其來的大規模電力缺口時，會因為電力需求大於供給，導致電網中交流電頻率快速降低；過低的頻率可能影響機組運轉安全，導致機組為保護而跳機。為了避免因連鎖跳機反應擴大電力缺口，電網會根據頻率下降的程度，切離不同程度的負載，減少電力需求，使頻率維持穩定。此次跳機的發電量為2.2GW（關於GW請參考：能源名詞解釋1），因此需切離至少同等數量的負載需求。這次跳掉的電量比815停電少，且備轉更多，但卻需要等故障排除後，興達電廠機組重啟再上線，這是不是代表備轉不足呢？
在規劃備轉時，有分快速備轉與慢速備轉，這兩類備轉的機組容量會加總為我們在台電網站上看到的備轉容量。快速備轉指的是已經或可以立即連上電網的發電機組，例如已經在待機狀態的發電機組、水力機組、燃氣機組；慢速備轉指的是在需要時可以啟動支援電網的機組，慢速備轉機組若要連上電網仍需要經過漫長的啟動、熱機、升載的過程。然無論是815停電，或是本次事件，並非備轉容量規模的問題，而是因為頻率快速下降導致電網必須切離負載，以避免更大連鎖效應，這是現有快速反應的發電機組都不足以應付的。對於備轉容量的機制，我們可以將他理解為「買保險」的概念，雖然我們面對大事故發生時無法避免，但我們可以將損害降到最低。因應停電事故時若有許多快速備轉機組，或許可以能夠更快復電。一如815停電時，水力機組可以快速連接電網供電是復電速度較此次快的重要原因。然而「買保險」需要付出高額的成本，隨時讓機組處於待機狀態，或是增建發電機組備用是高額的投資與建設成本。我們也必須考慮，是否有必要為了偶發、難以預測的事件提高備轉容量，長期付出高額的費用建置？技術上我們有其他的方式再次避免相似的情況嗎？
誠如前述，當前電力系統遇到的挑戰，並非技術問題，而是風險管理問題，關鍵是要如何更彈性的應對風險與更快復電，增加電網的韌性。除了人為造成的問題，未來氣候變遷、極端天氣事件對電網的挑戰也難以預測，例如年初德州大雪造成的缺電，即是此例。除了電源端（增加彈性機組、靈活備轉組合）的討論，在輸配電端也有可以努力的空間，例如以需量反應機制，掌握用電端可提供的資源；建立分散式能源系統，可避免單一電廠所造成的風險；新增儲能設備，也可以強化電網的韌性。
※原文刊載於 新興科技媒體中心 「513全台停電」專家意見
「517緊急分區限電」專家意見
議題背景：
2021年05月17日20點，台電緊急通知自20:50起，需緊急分區限電，這是本週第二次分區限電，預計影響約56萬多用戶。台電在記者會說明，此次須分區限電是因為夜間尖峰負載超乎預期所致。對此，新興科技媒體中心請教專家觀點。
專家怎麼說？
中山大學電機工程學系教授 盧展南
台電記者會中說明，此次分區限電源於供需問題，是因為昨天夜間用電量，比預期高出太多，是否知道用電量暴增的主要原因？由於用電預估會影響當天的發電量與備轉容量，用電量如何預估？
昨天夜間溫度的確很高，用電量受氣候（體感溫度、風速、雨量、相對濕度、特殊活動等）影響，可能是用電量增加的原因。在用電量大於預估的情況下，台電也指出有機組正在大修或歲修無法上線、水力機組受水情緊張影響，是昨日需緊急分區限電的原因。預估用電量的方式，是將長期的用電量資料視為時間序列資料，電力公司會根據過去的用電資料，利用統計機器學習技巧和專家經驗，比對不同年度同一天，或是氣候條件相近下的用電狀況，估計長期及短期（一天24小時每15分鐘）用電需求。會需要實施緊急分區限電，一方面由於用電突增預測不準，另一方面許多時候是因為機組臨時故障跳機，實際可用的備轉容量降低，當低於安全運轉的容許範圍，就會實施緊急分區限電。當台電發現發供需與預期不符時，除了限電還有其他的方式可以調度嗎？有沒有其他的應變機制可以再降低影響呢？
隨時保持供需動態平衡是電力系統維持供電品質的基本要務，當供給有困難時，當然須訴諸需求面管理。台電2020年宣稱有2.5GW的需量反應（關於需量反應，請參考能源名詞解釋7）參與量成績，遺憾的是，這些需量反應的參與量很少在緊急時發揮效果。台電在昨天發布的緊急停電通知中，缺乏如國外電力公司在緊急狀態下，籲請民眾協助節電，緩和供電緊張的訴求。此外，若有好的誘因機制讓電力公司尋求大用戶啟動備用電源及汽電共生廠協助支援供電，相信全體民眾及廠商會樂於伸出援手，協助解決短暫問題。這種與預估不符的狀況，通常何時可以發現？這次因為有機組正在大修或歲修無法上線，接下來在六月前是不是有再次限電的可能？目前同時面臨缺水與部分機組歲修，且用電量暴漲的情況下，是否有即時限電以外的調整因應方式？
台電長期負責臺灣供電義務，除非調度人員因世代交替經驗有待累積，否則對於用電需求的可能變化，應有很好的掌握。因歲修與大修的時程通常於前一年參考過去的用電尖峰排定，若備用容量[1]不足，且對下一年用電求預測有很大的誤差，則自然會影響當年的供電。對於水文雨量及提早到來的高溫及用電需求，若預測不準，就會措手不及。六月前若機組完成歲修，且真的有15%的備用率，應該不會有目前困窘的情況。惟高溫亦可能造成機組無法滿載發電的情況，機組排程及備轉容量的計算上宜審慎。
註釋與參考文獻
[1] 編註：備用容量與備轉容量不同。備用容量是以「年」為單位，用來衡量每年的電力供需狀態，以及全年供電充裕與否。計算方式是以所有機組在正常情況下，可提供的最大發電量（不含歲修、故障等），減去每年用電量最高的一個小時的用電量（系統尖峰負載）。備用容量率的計算，則是將備用容量÷系統尖峰負載 ×100%。在2012後，政府核准將備用容量率從20%調整為15%，2020年公佈的備用容量率為16.4%。備轉容量則是以「日」為單位，指的是當天實際可調度的發電容量。計算方式是當天所有可參與發電的機組發電量，減去預期當天最高瞬時用電量。備轉容量率則是以備轉容量÷系統瞬時尖峰負載(瞬間值)×100％，目前法定備轉容量率為10%。
※原文刊載於 新興科技媒體中心「517緊急分區限電」專家意見
