我們該如何在氣候變遷之下,強化電力調度的管理以提升電網的韌性?

面對2025年「展綠、增氣、減煤、非核」的能源轉型目標,以及更長遠2050年淨零碳排願景,身處台灣的我們,從現在開始可以做些什麼,以達成這個願景?在這個討論串,我們邀請大家一起討論:

我們該如何在氣候變遷之下,強化電力調度的管理以提升電網的韌性?
我們該如何在綠能佔比提升的狀況之下,克服綠能帶來的間歇性?
我們該如何改善因電力調度不佳所造成偶發性的停電狀況?

討論時您可以從不同角色立場出發,例如民眾、產業、政府的角度,嘗試提出不同的建議作法,以達成大家共同的願景。

我們該如何在氣候變遷之下,強化電力調度的管理以提升電網的韌性?
我們應該將長期氣候變遷帶來的極端天候事件納入長期供電可靠度規劃的考慮。比如,在未來進行機率式的供電可靠度評估時,我們應該使用最新的氣候變遷模擬結果作為輸入參數,考慮像是海水增溫或颱風強度增加對傳統機組故障或預防性停機的機率的影響。

我們對於能源供給可靠度的觀念,也應該有所改變。極端天候事件發生機率的提升,如果致使能源供給可靠度產生不可避免(亦即,即使順利進行能源轉型、能源系統全面升級後)的負面影響,則我們的討論焦點應該改在事故發生後,如何能迅速復原或者減輕危害的等等促進能源系統韌性的方法。發電業者、輸配電業者和輸氣業者等傳統能源系統中的主要腳色自然必須將這樣的思維納入其事業運作中,但一般家戶、店家或工廠也應該透過不斷電系統的強化或者在孤島狀態(island mode)下仍可獨立運作的再生能源系統等措施,確保極端事故發生時災害能降至最低。

我們該如何在綠能佔比提升的狀況之下,克服綠能帶來的間歇性?
我們應該改變「必須克服電力輸出變動性,方能大規模發展再生能源」的想法。

需量反應、傳統電廠或再生能源的彈性調度、新式儲能、部門耦合、電網運作的動態評估和主動控制等等增進電力系統彈性的措施,皆必須在再生能源佔比達到一定程度,方能彰顯出價值;比方說,如果沒有風能和太陽能對於批售電力市場價格的劇烈變動,新式儲能無法單獨靠批售電力市場的利潤,達成大量的市場占比。因此我們必須優先加速設置再生能源,造成正向的路徑依賴,這才是核心命題`。

當然,我同意政府應該根據成本有效性的評估方法,在不同階段投入適量額外資源在不同彈性選項上,加速能源轉型路徑上各個重要轉捩點(tipping point)的到來;但不論甚麼情況下,持續迅速的發展綠能,讓社會在經濟、法規、文化面上逐漸適應高佔比綠能的能源系統,永遠是能源轉型的首要工作。在這樣的思維底下,綠能電力輸出的變動性,和其產生的經濟性或技術性影響,不應被框架成進一步發展綠能前必須被克服的問題,而應該是新式彈性資源得以進一步導入能源系統、增進能源供應可靠度的契機。

我們該如何改善因電力調度不佳所造成偶發性的停電狀況?
雖然在可見的立即未來,台電仍會以擴增傳統機組做為增進供電可靠度的主要手段,我們應該意識到加速設置綠能、推動能源轉型才是增進能源供給可靠度的長期治本之道。

這不僅僅是因為變動型再生能源本身對於年殘餘負載尖峰和各月殘餘負載尖峰的削減,能有效減少傳統機組所需規模或者增進傳統機組維運排成的彈性;變動型再生能源對於一年殘餘負載曲線的整體性削減趨勢,可以降低傳統機組的使用率(以及伴隨的故障機率,尤其太陽能在夏季正午傳統機組故障率較高的時段,電力輸出也通常較高)、同時也可以讓需量反應或新式儲能等新式彈性資源在取代傳統機組的容量價值時,更具成本有效性。

舉例來說,如果517停電事故當天,台灣已經有20GW的太陽能,則即使某座傳統機組在正午故障,當天晚上的限電仍可避免;這是因為抽蓄水力可以在下午進行額外充能、而其需負擔的夜間殘餘負載歷時也會減少,如此調度便能避免當天抽蓄水力因總發電量達上限而必須在晚上停止運作的結果。

額外地,新式彈性資源和傳統機組相比,往往能對突發事件做出更迅速且精準的反應;這是加速設置綠能和新式彈性資源的綜效對能源供給可靠度的另外一道正面助益。

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我們該如何在氣候變遷之下,強化電力調度的管理以提升電網的韌性?
這個問題其實有一點tricky…第一. 氣候變遷下的極端氣候已是常態. 但是並非是電網韌性提升的主因。不過單就極端氣候對於我們來說. 基本上除了提升電網的韌性. 重點還要加強能源需求的彈性、以及風險的管理
第二. 電網的韌性並不只局限於單純調度的提升(包括科技方面比如智慧調度;或者是能源調度管理方面比如環保調度) 單就513.517事件來說. 事實上提升電網的韌性除了調度. 還有以下幾個方面要加強:a)重新檢討電源管理方式、分散能源風險,增進快速起停電源比例、分散式能源(微電網)配置;b)加快發展電網相關技術. 包括虛擬電廠、儲能、IoT物聯網; c)基礎設施及設備、甚至系統之檢視與強化更新. 運維與監測機制之檢視與提升、提高電網安全標準; d)加快智慧電網之應用腳步. 包括儲能、大數據、AI應用;e)訂定各項應變回復及備援計畫;f)負載需求面及預測技術之管理及加強;g)最最重要的是,私部門因應能力的提升、提供各項工具及教育訓練、訂定及演練各項應變計畫、加強公私部門之資訊流通等等。

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我們該如何在綠能佔比提升的狀況之下,克服綠能帶來的間歇性?
再生能源間歇性(太陽能.風力)的問題一直都存在. 解決的solution 也不外乎以下幾種: 電力輔助服務、發電預測技術、快速啟停的備用電源調節、智慧電網建置、儲能系統、需求面的管理等等。
隨著科技的進步這些技術會越來越成熟並且擴大應用,未來即使綠能佔比大量提升也沒有問題。

我們該如何改善因電力調度不佳所造成偶發性的停電狀況?
首先,可能必須釐清:是否這幾次的偶發性停電都是因為調度不佳所造成的?
我認為如同第一個問題一樣. 台灣其實有許多面向必須去努力. 不只電力調度. 巧婦難為…
假如單就電力調度這個部分的改善. 我則認為有以下幾點:加強系統夜尖峰供電調度、機組歲修作業滾動檢討、調節系統輔助服務來源、訂定各項應變及備援計畫等等。