【能源轉型】100%再生能源如何穩定供電 | 環境資訊中心

【能源轉型】100%再生能源如何穩定供電

2021年12月01日
轉載自地球公民通訊35期;文:蔡卉荀(地球公民基金會主任)

2016年啟動的電力能源轉型,使得台灣再生能源持續增加中,最近(2021年5月),白天用電尖峰時,太陽光電的發電量已可占全台9%以上,比一座核電廠的發電量還多,順利供應用電需求,證明了太陽光在供電系統已占有重要地位。

然而,今年5月,夏季高溫提前報到,又逢三級疫情停課不停工,導致全台用電量屢創歷史新高。5月17日一座興達燃煤機組突然故障,其他備援電力應接不暇,隨著太陽下山失去光電,夜間用電又居高不下,不幸發生分區輪流限電,「綠能供電不穩定」的擔憂也再次浮現,當台灣的綠能供電比例越高,有什麼方法能夠穩定供電呢?

揚棄核煤基載 以再生能源為主力 搭配升降快速的輔助電力

過去為了穩定供電,會使用燃煤與核能作為「基載電力」,將燃氣與再生能源視為用電高峰時才開啟的「輔助電力」。所謂基載電力,就是24小時365天都在電網裡供電的電力。但在未來,由於要達成減碳目標,我們要改用再生能源為主要電力,因此,原本的基載電力就不能再當主力了,必須轉為輔助電力。

可是燃煤與核能這兩種電力,都有「無法快速升降載」的特性,使他們很難配合再生能源的間歇性來提供電力調度,不能成為未來的輔助電力。說白話一點,太陽光多的時候,我們當然要多用光電,此時燃煤或核能的發電就必須減少,等太陽下山後才能再增加。但是燃煤電力從零到滿載發電至少要八小時,核能更要三天以上,這兩種電力要配合光電每天升降載實在太困難了。

相較之下,水力發電從零到滿載只需20分鐘、燃氣為2.5小時,儲能系統更快,只要幾秒內就能供電。這些電力可以快速因應調度,才是搭配再生能源最佳的輔助電力。

各種電力從零到滿載所需時間

用電端計畫性節電的「需量反應」

此外,讓用電端計畫性節電的「需量反應」制度,也能讓電力供應更穩定可靠。所謂需量反應,就是當預知電力可能緊繃時,提前請用電大戶減少用電,例如:工廠配合調整生產時程,將某些耗電的工作移到離峰時段來做,避免大家都擠在同一個時間,或直接關掉不必要的用電。美國加州甚至會讓一般民宅社區也加入需量反應,大家一起配合電力公司的調度指揮,主動關掉非必要的用電,這就是加州目前有將近一半電力靠再生能源,仍可以穩定供電的秘密武器。

「需量反應」的誘因來自電力公司以優惠的價錢買下用戶減少的電量,這比起電力公司花大錢蓋新電廠,只是為了應付尖峰用電要划算多了,台電公司近年來已開始運用這項管理技術,但是廣度和深度都還有很大改善空間。

邁向100%再生能源的系統改造

此外,雖說白天才有太陽光、風力也非24小時都穩定,但可以透過氣候和氣象的預測掌握,提前進行電力的調度。

再生能源的發展已經是不可逆的趨勢。燃煤與核能除了有空污、核廢料、核安等問題外,無法快速升降載的特性也導致他們被淘汰的命運。如果在電網中替他們保留一席之地,反而會限縮再生能源可以併入電網的空間。

在邁向100%再生能源的過程中,將全面顛覆傳統的電力系統,傳統基載的運作概念不再適用,必需搭配天然氣、儲能等輔助電力,加上更具韌性的電網基礎設施與電力管理技術,這是一場能源革命。

傳統電力系統讓基載佔去空間,迫使超出電力需求的再生能源只能浪費掉。

新的電力系統讓再生能源優先併網,再用其他電力滿足殘載需求,提供彈性可靠的電力。