邁向20%再生能源 無風無光怎麼辦?台電:關鍵在發電預測與儲能 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

邁向20%再生能源 無風無光怎麼辦?台電:關鍵在發電預測與儲能

2019年02月14日
環境資訊中心記者 陳文姿報導

全球已有57個國家把100%再生能源做為能源目標,台灣也以2025年再生能源占比達20%作為階段性目標。但是,發電來源組成的變革,也遇上相當大的挑戰和質疑。例如,遇上沒風、沒光的日子怎麼辦?再生能源輸出不穩定,會不會影響電網安全?會不會更容易發生缺電?

隨著再生能源占比持續提升,類似這些質疑與問題將越來越多。台灣,準備好了嗎?

白沙屯的陸域風機
白沙屯的陸域風機,林芊妤攝。

增強氣象與發電量預測  與逐步增加的再生能源共存

台電電力調度處副處長吳進忠將再生能源對電網的影響分為兩個部分。一是可預測的部分,例如白天太陽光電變多,冬天風電會增加,陰天與無風時電力會受影響,這些屬於可預測、可提前準備的變化。二是再生能源發電變動性的部分,這是指極短時間內發電出力的大幅度變動,要靠「輔助服務」或儲能系統將變動平滑化。

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氣象與發電量預測是再生能源發展重要資料,圖為太陽能發電量預測,截自「氣象資訊綠能虛擬營運中心

要調度再生能源,掌握發電狀況是第一步。台電過去被質疑對太陽光電發電量的掌握情況不好,理由在於官網提供的每日發電量訊息中,太陽光電發電量並非實際資料,而是估計值。

吳進忠解釋,這是因為《再生能源發電系統併聯技術要點》僅規範裝置容量超過1,000瓩且併接於高壓系統的再生能源,才需要將即時發電資料傳給台電。由於這會增加建置成本,業者大多將太陽能案場建置容量設定在1,000瓩以下,台電難以掌握民間業者的發電資料。這問題隨著裝設智慧電表已經有所改善。預估今年底前再生能源案場將全部裝設完成,屆時發電資料每15分鐘就會傳回台電。有了這些資料,結合氣象資料,對於台電掌握不同地區、不同情境的發電量很有幫助,可以提前安排機組調度。

國內的調度能力是否足夠應付20%的再生能源占比?吳進忠認為,哪些調度方式有效?那些無效?這些經驗都要一步步累積。從再生能源占比2%,到目前的5%,再逐年增加到20%的過程中,每天都是調度處檢視再生能源影響、累積調度經驗並加以調整的機會。當然,掌握關鍵的不僅是人,充分的監控資訊與預測技術、足以調度的機組都是配套的一部份。

光彩濕地上的太陽光電。本報資料照片。
光彩濕地上的太陽光電。本報資料照片。

再生能源變動性高  儲能成為明日之星

再生能源併網的問題無法只靠傳統機組跟調度手法解決。除了可預測的變動性外,再生能源還有瞬時變動量大的問題,也就是短時間內發電出力的大幅度變動,造成電壓與頻率的劇烈起伏。愈多再生能源加入電網後,這個效應可能相互抵消減緩,也可能被加強,考驗電網的穩定性。

吳進忠說,這類變動可藉由「輔助服務」中的調頻(AGC自動發電控制)服務加以減緩。調頻服務可在電力系統出現頻率變動的時候,自動增加或減少電力供應,讓電網頻率維持在60Hz左右。複循環燃氣機組、水力機組(含抽蓄機組)與儲能都有很好的調頻功能。

一般人都認為儲能是再生能源的最佳隊友。吳進忠提醒,儲能補充電力的反應很快,確實是很好的方式,但傳統機組也有調頻功能。它們速度不及儲能,但價格便宜,容量大,可以支撐較久的時間。相互搭配才有更好的表現。

工研院在六甲院區建置旗艦級的微電網系統測試場域,包含太陽光電、儲能(見圖)、以及能源管理系統。攝影:陳文姿

工研院在六甲院區建置旗艦級的微電網系統測試場域,包含太陽光電、儲能(見圖)、以及能源管理系統。攝影:陳文姿

提高再生能源占比  業主與系統共同承擔

能源局在高雄永安及台中龍井各規劃一座的百萬瓦等級儲能系統已建置完成,目前在效能標準的驗證程序中,可望今年加入輔助服務行列,成為國內首座併網的電網級儲能系統。吳進忠表示,台電也規劃向民間業者購買儲能來參與輔助服務。規劃是基於2025年能源配比的情境,但實際需求則要視情況滾動檢討。

從2017年再生能源(不含抽蓄水力)占比4.9%,成長到2025年20%的過程中,儲能的角色勢必日漸吃重。但吳進忠指出,這項任務不能只靠「電網級」儲能或是台電,國際經驗是規範再生能源電廠也要負擔一部分責任,每個電廠(超過一定裝置規模)控制自己輸出的電力變動率不要過大,才不會讓承接這些變動量的系統壓力過重。換句話說,大再生能源電廠本身也應裝置一定容量的儲能。

20%的再生能源之路怎麼走?吳進忠說,發電量隨天氣變化、可預測的部分,台電會承擔起來。但在再生能源瞬間變動性的部分,希望業者承擔一部分儲能、台電也承擔系統級的儲能,各盡一份力,共同維持電網的穩定,再生能源的路能更遠。

※ 註:大型風力發電機裝置容量大多超過1,000瓩,發電資料已回傳台電。