今年台灣的電力網路可說經歷許多考驗,颱風吹垮和平電廠輸電電塔造成電力一度緊張,中油包商操作不當造成815大跳電,如今終於挨到天氣轉涼,大熱天空調造成的用電尖峰逐漸遠去,相關部會或許鬆了一口氣,然而,居安思危,現在沒有火燒眉毛的緊急事故需要應變,正是靜下心來,盡快思考如何調理電網體質的時刻。
極端氣候下,全球受到考驗的電網可不只台灣,美洲連續遭到颶風哈維、艾爾瑪、瑪莉亞侵襲,也對災區電網造成相當大的損害,各界紛紛檢討如何提升電網在極端氣候下的穩定性,美國顧問公司ICF,與其電力公司與政府機關客戶們,合作研究如何應對與日俱增的極端氣候威脅,尋求如何以最有成本效益的方式建立穩定的電網,ICF提出了四大支柱的想法。
第一大支柱是電網智慧化。
近年來全球電力公司開始逐步應用各項智慧電網科技,在台灣,對智慧電網的理解經常只在用電戶端,以為智慧電錶就算是智慧電網,但智慧電網的範圍與能力遠大於用戶端,還包括各種電網自動化技術,如在整個輸配體系中配置感測器、控制裝置,可自動偵測故障,自動調節、隔離故障區域、繞過壅塞線路、系統自動回復等等,這些智慧電網功能可避免許多大規模跳電,或是減少故障影響的範圍,以及加速故障後修復的速度。
目前不僅台電在這方面的進度幾乎原地踏步,其實其他國家的電力公司也有許多牛步化的現象,一方面各國對電力系統的監管使得電力產業一向保守緩慢,一方面要全面更新電網設備需要相當的時間,更得付出相當的成本,雖然這些投資在未來很快就能因為減少故障影響而回收,但設置時一口氣支出設備與安裝費用,對電力公司來說是相當大的財務負擔。
然而,極端氣候的挑戰可說為全球所有電力公司與主管機關敲響警鐘,因應越來越常發生的天災,升級為智慧電網的速度勢必要加快,所減少的預期災損價值,也能讓投資於智慧電網的預算更快回收。
第二大支柱是強化電網本身。
極端氣候帶來的強風暴雨對電網基礎設施帶來相當大的挑戰,暴雨帶來的淹水,造成變電站或變電器浸水故障,在桑迪颱風侵襲紐約時,造成大片地區停電一片漆黑;強風則吹垮了高懸的電線與電線桿或電塔,造成如台灣和平電廠離線的嚴重困擾;極端氣候使得氣候異常炎熱,不僅造成冷氣用電突增,對電網供電能力造成嚴峻挑戰,更對電網設施造成直接傷害,2003 年美國東北部大停電,就是因為電線因高熱下垂而觸及樹木導致短路造成。
強化電網設施的概念看似簡單,但在全球暖化的基礎認知上,強化措施須確保長期的安全,例如如何因應海平面的上升,建立防水閘門,強化海岸保護,或是將重要關鍵設施往內陸遷移;針對強風造成的損害,以及避免電線下垂,須加速電力線路地下化等等措施。這些強化基礎建設的作為都必須盡快做出全盤的規劃。
第三大支柱是分散式發電。
面臨極端氣候一方面可能使總用電需求超過電網供應能力而跳電,一方面可能破壞輸配網路使得有發電能力卻無法輸送,許多城市思考如何更彈性化應對,減少一旦發生天災人禍時受害程度的辦法,其中基本的戰略想法就是雞蛋不要放在同一個籠子裡,藉由將電力供應方式多元化、分散化,策略性的安置在供電區域,減少輸送的路線距離,這樣的策略,可將受害限制在最小的範圍內。
分散式能源雖然短中期內並不會取代集中式電網,但能提供許多彈性應對與能源安全的選項,當集中式大電網因天災人禍而停擺,地區的分散式能源,例如社區微電網,雖然無法提供如平時集中式電網所提供的所有電力,但能保持關鍵必要的設施有電,如照明、抽水機等,讓居民能安然度過災後停電階段。電力公司要如何整合這些微電網,善用其最大潛力,構成許多挑戰,也成為無數解決方案商機所在。
第四大支柱是從需求端著手。
過去台灣討論能源問題大多只注重供應,事實上電網要時時供需平衡,平衡的方式不只有改變供給,也包括改變需求,在過去,我們其實已經熟知一種最原始的改變需求方式,那就是分區限電,只是這種方式太過笨重、武斷,其實需求端管理可以更為精準,藉由與用電戶簽約,控制家中的部份高耗電電器,迴避在尖峰時間使用,可以讓電力公司在尖峰時期藉由控制需求而輕鬆度過,不需全面限電影響大多數人。用戶端的能源儲存設備,若能智慧化管理,也是調節需求的利器。台電目前剛剛開始著手進行需量反應的需求端管理,可發展的空間仍然很大。
需求端管理除了主動的需量反應以外,也包括提升能源效率,減少能源浪費的節能措施,例如大樓用電最大比例往往在於空調,而許多大樓設計上絕緣不良,導致冷氣不斷散失,平白浪費電力,若是熱絕緣做得更完善,同樣吹冷氣,所需要的電力卻能大幅減少,自然也就被動降低了尖峰的壓力。熱絕緣以外,許多建築技術,如隔熱窗、自然通風等等設計,都能節省大量空調用電。
這四大支柱,彼此相輔相成,電網智慧化能即時知道何處受損、自動調節與快速自動恢復,也相當於進一步強化了電網成受損害的能力;分散式能源的策略性配置,也提升電網的彈性應變與恢復能力;需求端的管理,可讓分散式能源更能發揮作用;而這一切的結合,又回歸到智慧電網。這種種措施,不是單獨進行,而是必須一起總體規劃,在極端氣候下,明年很可能5月起就進入炎熱天氣,距今尚有半年時間,應積極規劃,立即著手,未雨綢繆,可免屆時捉襟見肘。
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