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放眼淨零未來 揭曉堅韌電網的編織藍圖
豐富了你我生活的便捷電力,來自於各種能源型態的發電設施,如同產品需要通路,要為社會大眾來電,有賴電網扮演關鍵的輸送角色。不過你是否曾經好奇過,串連起全臺的電網是如何建立的呢?
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把關供電品質的電網編織者
要整合所有的發電資源、並在兼顧效率與安全的電力調度目標下,將電力輸送至全臺各地,憑藉的是經過妥善部署的輸電路徑,而提起為我國電網的規劃者,非台電公司的系統規劃處(以下簡稱系規處)莫屬。 系規處執掌著臺灣電網的規劃與管理,進行「系統衝擊分析與審查」即是其中的一大要務,著重於評估新的發電或用電角色加入電網是否可行,並分析對於電力系統的影響程度。 系規處副處長馬偉富說道:「台電電源開發處會估算臺灣未來10年的用電需求,並且及早規劃、建置新的電力來源,而任何機組的更新改建或增建方案,其實都需要擬定可行性報告,而這其中由系規處負責分析併入電網的衝擊影響,例如電力的輸送路徑怎麼走、既有線路容量是否充足、是否需要擴充饋線等。」
臺灣現行的電網共有屬於輸電級的345kV、161kV、69kV、以及配電級的22kV與11kV等5種電壓等級,當電壓越高時,傳輸過程因線路電阻所造成的耗損率越低,有利於遠距輸送,因此電力併網前,通常會先升壓再進入輸電網,傳送至負載中心後,再降壓送入各地的配電系統。 馬偉富比喻:「若將電網想像為道路交通,那麼每度電就是從發電端啟程、以用戶端為終點的車輛,69kV以上的高壓輸電線路則是快速道路、高速公路。所以如果有新的車流來源要接上高速公路,就必須先評估需不需要新建交流道、幹道的承載能力是否有餘裕,以維持系統的穩定暢通和安全無虞。」
過去的發電端都是台電的電廠,參與角色單純,而今有越來越多太陽光電及風力發電等民營電廠加入發電行列,利害關係人也變得複雜許多;需求端方面,用戶總數持續成長,除了一般民生用戶之外,還有工業區、科學園區等不同的用戶類型。不論是新的電源要併入電網、或是用戶申請接電、甚至是儲能系統要加入調度行列,都需要經過審查與評估,在在都使得電網管理比早期困難許多,考驗系規處迎接挑戰的能力。此外,隨著永續意識抬頭,淨零排放成為國際共同課題,對於我國能源轉型的推動,系規處亦兢兢業業以對,不敢有絲毫懈怠。 「電力本身其實也有品質好壞的區別,像是諧波、電壓閃爍等問題,所以當有新電源要併網時,除了確保輸電線路容量充足以外,衡量電力品質、避免『不乾淨』的電能併入電網造成用戶的損失,也是系統衝擊分析與審查的一大重點。」馬偉富表示,現在有越來越多民間開發的再生能源案場,不僅電力來源分散化,能源型態也更多樣化,因此台電在2009年發布「再生能源發電系統併聯技術要點」,希望透過落實管理規範,讓臺灣在擴大綠能的同時,也為電網打造良好體質。
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穿針引線串連南北 實現全臺高效融通
回溯臺灣電力系統的發展腳步,日治時期僅少數地區有電力建設,且屬於各自獨立的小型電網,光復後由台電修復各地電力設施,並透過包含1951年完工的「舊東西線」(銅門~萬大66kV輸電線路)在內等輸電工程,逐步銜接起各地電網,實現了全島電網的串連。 隨著臺灣經濟起飛、用電增加,台電於1974年、1985年、2002年先後完成345kV的第一至第三超高壓輸電線路(俗稱舊超一路、超二路、超三路,而舊超一路隨著經濟成長,輸電容量無法滿足用電需求,遂自2003年起規劃更新線路,在既有線路兩側新建線路以取代舊幹線,歷時18年終告完工。),成為貫穿南北的3條電力主動脈;1972年起至2021年間共有7期的「輸變電計畫」,推動相關電力設施,以滿足了由農轉工之產業轉型下的用電需求。
「發電量和用電量需要隨時保持平衡,萬一失去平衡就會導致頻率變動。可是全國的發電廠和負載量不可能剛好北、中、南平均分布,所以才需要幹線去達成高效率的融通。」馬偉富指出,當今的全臺用電量比20年前成長約50%,因此台電有持續投入電力建設的必要,然而我國地狹人稠,不論是電廠選址、還是線路規劃,都面臨無數難題,於是往往在既有場址更新擴建,因而自然形成電廠集中化且大型化、3條超高壓線路南北融通並以3大超高壓變電所(龍潭、中寮、龍崎)為樞紐節點的電網版圖,以達成「滿足用電需求」、「追求供電效率」之目標。 集中化的電力系統在穩定運作時固然有高效率的優點,不過面對再生能源大量併網與提高滲透率的需求,電網勢必需要有所調整;與此同時,逐年加劇的極端氣候也在調度情境與設備維護兩方面形成挑戰,令電力系統承擔著多重風險,為此,台電及早啟動了更新電網的規劃工作。
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雞蛋不放同一個籃子 電網的分散化轉型
能源轉型是一場馬拉松,在淨零排放此一長遠目標下,總是放眼未來動輒10年用電趨勢的台電早已規劃3,761億元預算要進行電網更新,不過2022年發生的303大停電,令台電痛切省察,提升電網韌性的腳步需要更積極地邁大步伐。於是在同年8月行政院核定下,再追加編列50%、計1,884億元的預算,合計5,645億元,並於9月對外公布「強化電網韌性建設計畫」。
強化電網韌性建設計畫分為分散、強固、防衛三大工程。分散工程將斥資4,379億元預算,以降低電網集中風險為目標,包括:5大電廠就近直供7大科學園區及產業園區,不進入幹線以與民生用電分流;增設離岸風電7站7線(變電站與輸電線路)與太陽光電9站10線,提升再生能源併網量能,並且強化在地供電;龍潭、中寮、龍崎三大樞紐節點分群,分散供電風險;增建超高壓變電所,擴充配送節點數量以鞏固供電穩定與安全;精進區域調度能力,改善面對偶發事件的靈活度。
強固工程則著重於提高設備穩定程度,將投入1,250億元落實各項規劃:加速老舊設備的更新升級與容量擴充;廣設儲能設備,提升再生能源滲透率、降低再生能源的間歇性影響並增進系統穩定度;推動變電所屋內化,避免受外力干擾與極端氣候的威脅,也讓變電所不再是鄰避設施。防衛工程目標為厚植阻止停電事故擴散的能力,共編列16.9億元,用於強化電廠與電網之間各層次的保護電驛設定,以及電驛設備狀態的即時動態監測,讓故障發生時得以更快隔離故障源頭、縮小事故範圍。
電力系統的佈局非一朝一夕所能完成的,若要變更規劃更是牽一髮動全身,隨著參與電網的利害關係人組成越來越複雜,馬偉富期許扮演好規劃與管理的角色,讓用戶端獲得滿意的穩定電力、綠能供應者也能合理獲益、進而實現國家的減碳目標。 能源結構的調整茲事體大,未來的各種能源占比將與過去迥然不同,而台電將仍持續履行穩定供電之使命,在既有的基礎上,以區域韌性為方向,推動電網韌性建設,俾使用電品質全面提升,並兼顧未來淨零目標。