要發展再生能源,不能沒有它的神救援!三分鐘帶你搞懂「電力輔助服務」

2019-04-22 15:30

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林口電廠。(陳品佑攝)

林口電廠。(陳品佑攝)

前面幾篇我們談到再生能源發電的間歇性、不易預測性,以及電動車對負載的不易預測性,這些都是電力調度的最大挑戰,輕者會導致系統頻率不穩定、區域電網電壓變動過大;嚴重時可能導致輸電線路壅塞、區域電網電壓不穩定、系統頻率驟降,引發低頻電驛動作卸載,影響供電可靠度。

工程師遇到問題,首先想的就是要怎麼解決。活潑的再生能源和電動車對電力系統供需平衡與電網運轉產生影響?OK,那我們來看看手上有什麼武器可以處理,以及什麼時間進場處理,可以達到最大的功效。

這個武器,就是電力輔助服務配置足夠的各類電力輔助服務,使系統發電及負載得以維持平衡、確保系統穩定,即使再生能源發電量瞬間減少很多,或是大家忽然都在同一時間替電動車充電,我們也不怕。

電力輔助服務包括快速反應備轉容量(Fast Responsive Reserve)、調頻備轉容量(Regulation Reserve)、即時備轉容量(Spinning Reserve)、補充備轉容量(Supplemental Reserve)四種。翻成白話文的意思就是,當發電端或需求端突然有大變動時,我手上有其他的武器可以調度出來,上場打仗。

(圖/綠學院提供)
(圖/各類輔助服務依反應時間及來源分類 資料來源:吳進忠|綠學院提供)

電力輔助服務的4大武器—需量反應、儲能系統、發電機組及自用發電設備

武器的來源其實並不多,一般包括需量反應、儲能系統、發電機組及自用發電設備。在之前的文章《政府要工商業大戶強制節電5%,是絕招還是沒招?》中,我們已經詳細介紹需量反應是如何透過用戶群代表(aggregator)在很短的時間內呼叫他的樁腳們開始降低用電量的。

至於儲能成功救援的最佳案例,就是特斯拉(Tesla)花了二個多月的時間在南澳州建置全球最大電網級100MW/129MWh的儲能電站(Battery farm),電站建置完成後就馬上成功避免兩次可能的大規模停電。儲能的啟動速度可以比需量反應更快,只需毫秒就可以將它喚醒,在電網危急的時候立刻供電給電網,堪稱是神救援!

除了需量反應和儲能系統之外,其他的武器需要較長的暖機時間才能喚醒,例如我們在《用韓國瑜的養生邏輯搞懂為什麼我們對能源的「創新思維」常常行不通》提過的抽蓄水力機組,他可以在收到併聯發電指令後3~5分鐘內進場救援,另外就是燃氣複循環機組,它可以在15分鐘內進場,兩者都是後期能提供大量電力的可靠武器。

電力調度的6大策略

有了這些武器之後,我們必須在電力調度上採取積極的策略,因為購買武器、保養武器和維護武器可都是要花錢的,要善加運用才能達到最大的效益,少花冤枉錢。我在綠色創業家社群五月(2019)即將舉辦的小聚中,會細部展開下面六大電力調度策略:

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