晴時多雲

自由廣場》強化電網的彈性、韌性

◎ 盧展南

依據「電業法」第27條及其子法(備用供電容量管理辦法)之規定,公用售電業應前提報供電容量達成報告,台電每年皆能達到備用容量率15%的要求。但近一年數次的大停電,造成不少人的錯愕與不便。

歐洲去年1月8日發生的電網事故未造成大停電,與台灣1999年729因台電興達電廠開關場匯流排分段斷路器跳脫,造成臺灣本島台南以北絕大多數地區大規模停電的事件,有異曲同工之處,只差在當時台電無準備足夠的低頻卸載容量來救回系統。去年513大停電是防呆操作機制形同虛設,變電所匯流排單一開關誤操作,引發其他電廠機組跳機,導致輪流停電。今年0303大停電,係因興達電廠單一開關設備,防呆操作機制設計欠缺,電廠人員專業素養及判斷能力不足,未辨識出可能危害風險,遂行操作,導致故障,影響在數十公里以外的變電所及更遠的電廠,引發避免全黑的低頻卸載,影響所及遍佈全國。這些大停電都與電網各設備及整個系統的保護及協調有非常大的關聯。

303大停電,係因興達電廠單一開關設備,防呆操作機制設計欠缺,電廠人員專業素養及判斷能力不足,未辨識出可能危害風險,遂行操作,導致故障。(本報資料照)

龐大集中的供電機器,只要有設計或人為疏忽及設備故障,加上保護不到位,就可能是大災難。電網及設備保護系統的可靠性及協調性,若無精密的設計,在主保護不可靠導致啟動後備保護後,往往就會釀成大範圍停電。去年與今年的事故告訴我們,各大型電廠及變電所內的事故,一定要能確實隔離在廠內,儘量避免往外擴散,也要有忍受電壓變動的設計。

為備足備用電力設施,電力公司持續在現有廠址增建更大、更多使用相同燃料的發電機組,這將導致電源及輸電線過度集中的風險。單一電廠、變電所極大化的風險,應視為國安問題。2017年8月15日一個天然氣供氣系統事故,就使大潭電廠六部複循環機組跳機,造成全台大停電的殷鑑不遠。從行政院2017年電力系統總體檢報告,到2021年經濟部電力系統改善小組的報告,這些風險一再地被提出,何時獲得處理,有待觀察。

因應氣候變遷及大量再生能源併網的挑戰,電業管制機關應強化電網的彈性與韌性的維護。電網韌性是藉由預防和準備、反應和復原來減少事件的規模和持續時間的能力。因此電網的韌性可分為基礎設施韌性及運轉韌性。建議電力公司宜提升因應各種情境的專業技能,對發、輸、配電各部門訂定各類韌性指標,進行科學數值統計分析,做為韌性提升投入的參考。

維持足夠的備用或備轉容量是穩定供電最基本的工作,除此之外運轉的韌性是調度單位須強化的工作,在不斷變化的條件下,需準備、適應以及抵禦擾動,並從擾動中快速復原。0303事件發生時號稱有20%以上的備轉容量,到底有把握且可及時調度的數量有多少,欠缺監督機制往往只能相信台電,但在一個單一設備事故發生後12小時才全部復電,恐怕是欠缺運轉韌性的表現。

最近一年發生的幾次停電正逐漸顯現電網蝴蝶效應的威力,如何因應,值得深思。面對高科技廠對電力供應的殷切需求,電力系統設備數量將會不斷擴充,因應氣候變遷及大量綠能併網所造成的運轉挑戰,應做更好的準備,這些基礎設施的韌性設計、設備維護及運轉,都須要對電力專業知識養成投入關注,以維持半導體產業穩定成長。

(作者為中山大學電機系教授,台灣電力與能源工程協會前理事長)

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