電力輔助服務有多重要?專家舉2019年英國大停電為例,讓你看看外國、想想台灣

2020-05-25 16:07

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重要時間點一:雷擊擊中某個400kV超高壓輸電電塔

英國電力系統可分為三大系統,英格蘭和威爾斯、蘇格蘭和北愛爾蘭系統。事故當天英國氣象局發布氣象最低警戒的「黃色警示」,當時電力系統約有30%供電來自於風能,30%來自天然氣,22%來自於核能,9%來自歐洲跨國電網,其他來自生質能、水力和燃煤所提供,發電狀況和每年同一時期沒有不同,符合原來的發電量預測。

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其中太陽能於當日中午約12:30達到當日發電量尖峰的6GW,低於當時英格蘭和威爾斯系統的負載需求約25GW。下午4點52分33秒的其中一個雷擊擊中某個400kV超高壓輸電電塔;雖然電塔保護系統迅速自我排除事故,但影響到配電系統崁入式電源主饋線喪失(Loss of Main, LoM)的電壓向量位移保護(vector shift protection)電驛動作跳脫約150MW發電出力。

重要時間點二:第一台風力發電機跳機,系統頻率急速下降

雷擊後半秒間,沃旭能源(Ørsted)位於北海全球最大的離岸風場號角海一號(Hornsea One)風機控制器發生不正確反應,造成風機過流電驛動作跳機約737MW,此跳機造成系統頻率瞬間從標準50Hz陡峭急速下降。

重要時間點三:緊接著天然氣機組跟著跳脫,扛系統的發電出力變少了

同樣約莫半秒後,德國萊茵集團(RWE)的小巴福特(Little Barford)發電廠的天然氣聯合循環燃氣輪機跟著立即跳脫,減少共約244MW發電出力。

重要時間點四:骨牌效應開始發生,發電出力損失到連核能機組都扛不起來

因系統慣量大幅降低,電力系統頻率持續瘋狂下降,系統頻率跌幅值超過預期;導致嵌入式電源LoM之頻率變化率(RoCoF)保護電驛動作跳脫350MW發電量。電網累計失去共約1.5GW 發電出力,英國電網系統中,目前最大的發電機組是Sizewell B核電機組,裝置容量約為1.2GW,電網頻率於下午4點52分58秒驟降至49.1Hz。

重要時間點五:啟用1,000MW的頻率反應型輔助服務

由於系統頻率需控制在50Hz±1%,也就是不能低於49.5Hz。英國電力調度中心啟用1,000MW的頻率反應型輔助服務,其中包含快速型需量反應(約350MW)、大型儲能系統(約472MW)和水力機組等其他備用資源(約178MW左右),電網頻率於下午4點53分18秒再度回穩至49.2Hz。

重要時間點六:禍不單行,天然氣機組又出狀況

但下午4點53分31秒小巴福特氣渦輪又因蒸氣壓力過高而前後關閉了兩台機組,損失了397MW。

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