因應環境變化和需求 強化韌性已成電網運轉關鍵

供電的品質與效益,建構在電力系統的可靠度上;但隨著再生能源的普及、氣候變遷及天然災害增加等多種因素衝擊下,電力系統的運作面臨了更多變化,也需要具備足夠的韌性或彈性來因應。工研院電網管理與現代化策略辦公室和台灣電力與能源工程協會即特別邀請美國德州電力可靠度委員會(Electric Reliability Council of Texas,ERCOT)的黃舜賢博士,就該機構負責管理調度德州電網的經驗,提供加強電網韌性的實務做法作為參考。

德州電網是美國唯一的獨立電網系統,型態與台灣相當類似。

電力系統的可靠度,可說是根據標準來建置的基本能力,包括全時供應足夠的電力與能夠抵擋突來的擾動等;但相對於電力系統遭遇重大事故或破壞時,還必須要能預測、解讀、適應,並快速地恢復運作,這就成為了「韌性」(Resilience),也就是在可靠度之上的能力。而且電力系統的韌性,除了會依據可靠度的標準或變動而不同,並要考量每個地區的特性,以及成本考量、來達到什麼樣的韌性程度。

尤以當前電力系統的韌性,不只需要面對電網型態的改變,包括發電、輸配電及用戶需求等,例如傳統發電機與再生能源發電的技術基礎就不相同,或是消費者對電力有著穩定與不可間斷的高期待,同時還有來自各種實體和虛擬的安全風險以及氣候衝擊等。黃舜賢進一步表示,電力系統是根據各個區域的可靠度準則所建置,一旦發生超出預期的事故,就很可能會發生斷電、供電不足或電壓變化等狀況;因此建立電力系統的韌性,就成為ERCOT的必要任務,並在實務上也有各種因應方法。

像是隨著風力、太陽能等再生能源發電的持續增加,對ERCOT所在的德州電網來說,就是需要加強韌性的重點。比如德州較佳的風場多位於西部,但電力負載的大宗卻是在東邊的休士頓、達拉斯等大城市,這使得輸電網的規畫與實施變得更重要。不論是因應再生能源發電的不穩定性、影響發電效率甚大的天氣預測、電力系統運轉上的即時調度、以及提高電壓和頻率支持等與電網互相連結的能力,都有助強化整合再生能源的發電。

極端氣候的衝擊下,對電力系統的韌性更是一大考驗。以德州電網在2011年,就同時歷經史上最熱與最冷的天氣,包括在2月2日的寒流影響下,導致超過8,000MW的發電無預警地跳脫。這次事件也促使當地建立防寒的準備機制,使得後續因寒冷而減少的發電量降低許多。同時在電力系統的運轉和規畫上,黃舜賢則強調ERCOT會不斷地評估各種變化及狀況,進而能針對負載需求找出最佳化的發電輸出配置,甚至還自行開發整合電網和氣象等資訊的平台,以更有效地掌控電網運作。

另外在結合多項需量反應(Demand Response)的機制與服務,加上將近全數負載端都設有智慧電表,不只使ERCOT更能掌握用電資料,也活絡了電力零售市場的產品,讓負載端能基於用電的習慣和需求,來選擇適合的計價方案,這也使得ERCOT在電力調度上更具有彈性以及韌性。

 

(本文經黃順賢博士同意授權轉載)

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