觀點投書:美國如何看待極端氣候引發之電力系統事故

2021-02-28 05:30

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冬季風暴在美國南部肆虐,數百萬人在破紀錄低溫中無電可用。(AP)

冬季風暴在美國南部肆虐,數百萬人在破紀錄低溫中無電可用。(AP)

一、前言

美國去年八月加州熱浪及近期德州冰風暴事件,兩者皆是由極端氣候所引起,此類電力系統事故有以下之特徵:

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1、多重事故,對社會及經濟活動、國家安全,具有重大、全面之影響。

2、發生時機、頻率、範圍、持續性,不具規律性,無法或難以事前預測,事中亦無法採行有效因應措施,處置經驗事後未必能作為其他事件或其他區域之參考。

前述由極端氣候引發之高衝擊/低發生頻率(high-impact, low frequency, HILF)事件,在相關之新聞報導及報告中,有兩個經常出現的名詞,其一是系統韌性(resilience),另一是系統可靠度(reliability),後者有時以資源適足性(resource adequacy)之方式出現。

本文以下爰引美國電力相關機構,對前述兩名詞的定義、差異、各州公用電業及各區域電力系統操作機構/區域輸電組織(ISO/RTO)之作法作一介紹,使讀者對德州冰風暴事件有更深一層之瞭解。

二、系統韌性(Resilience)

美國電力研究院(EPRI)對系統韌性之定義:

1. 與系統韌性有關之電力設施,大致分為發電、電網(輸配電線路及變電所)及通信設施三類。

2. 前述三類設施,彼此間具有密切關聯性,無法清楚拆分。

美國電力可靠度委員會(NERC)以下列四個面向,對系統韌性進行描述:

1. 對事件之直接影響之承受能力。

2. 事件過程中之因應。

3. 事件後之恢復。

4. 下次事件之準備。

北美電力可靠度委員會(NERC)及國家基礎設施諮詢委員會(NIAC)對系統韌性之定義:「電力設施承受和減少破壞性事件(disruptive events)的強度(magnitude)及(或)持續時間之能力,包括:預測、吸收、適應及(或)迅速從事件中恢復。」

美國電力研究院(EPRI)近期公布的一份白皮書中,對系統韌性之定義:「強化供電所需資源(燃料與其他必要設施)從外部高衝擊/低發生頻率(high-impact, low frequency, HILF)事件中恢復之能力。」

三、系統韌性與資源適足性之比較

系統韌性是電力系統對難以預測事件之因應能力,其特徵為:單一原因對電力系統多種設施(資源)同時或連帶造成廣泛、持續(長時間)之影響。相對而言,資源適足性((Resource Adequacy)則是電力系統對於相對常見、已知、可預期事件之因應能力。

資源適足性(RA)之目的,在於降低缺電(停限電)之頻率,例如:以10年1天之缺電機率,作為系統可靠度之規劃準則。相對而言,系統韌性則是電力系統避免及由HILF事件中恢復並吸取經驗教訓,以將社會影響降至最小之方法。

四、美國目前各區域ISO/RTO之作法

美國各州公用電業目前在電力系統資源規劃上,除了燃料供應安全之考量外,對前述HILF事件之影響,幾乎沒有任何其他之設計規劃考量。在ISO/RTO方面,部分地區之容量市場(capacity market)已要求天然氣電廠必須確保天然氣燃料供應無虞,或具有短期利用不同燃料發電之能力。

在各區域之ISO/RTO方面,除部分已針對天然氣供應、再生能源高占比、火災、地震、乾旱等事件之影響,進行定性之描述(qualitative metric)外,亦都尚未將HILF事件之納入整體資源規劃(IRP)之程序。

五、結語

在歷經729大停電、921大地震、日本福島強震之教訓後,台灣之電力系統不論是在設計規範及運轉維護上,對於氣候變遷之承受能力皆已大幅提升。惟台灣地處地震帶、夏季多颱風,在氣候變遷影響日益加劇下,未來應針對HILF事件之預測(事前)、處置(事中)、檢討(事後),持續參考國外做法,模擬因應未來可能面臨之各種情境。

*作者為台北市民

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