再生能源對智慧電網發展的影響

撰寫人:魏孜頤(COP27成員)

引言

隨著能源尖峰負載上升,對電力需求不再只是追求穩定、低價,更加注重多元能源的相容程度,以配合2050淨零排碳,再生能源裝置量上升,太陽能、風電等的開發與容量提升。然因季節與天氣等因素,可再生能源無法整日有穩定的供應;再者,一旦不穩定的能源發電量增加可能會導致電網崩潰。傳統電網已無法滿足多元能源的發展,因而智慧電網的推動勢在必行。所謂智慧電網,即運用資訊傳輸、通信及自動化科技,發電、輸電及配電的路徑和過程中裝設感測器及微型電腦,透過雙向溝通,以達成即時監控與電力資源最佳配置之目的。蒐集的資料亦可進行大數據分析,預測並解決個別用戶使用電力時可能出現的問題,提升電網穩定度並擴大再生能源的利用。

過去國際進展

去年五月台灣疫情突然爆發,居家辦公遠距上課再加上天氣異常炎熱,再生能源發電量錯誤預估是造成短時間內第二次大停電的原因之一—517停電。實際上,電網造成的電力供應問題也曾在德國發生過。2006年11月4日,德國電力供應商表示,為維護豪華郵輪安全出場通航而關閉航道中的高壓電纜,導致歐洲八國陷入一片黑暗,多達上千萬人民受影響,牽連甚廣。此後電網穩定性的備受重視,由歐盟主導歐洲的智慧電網開發,並負責制定整體發展目標和方向,提供政策及財政支援。 2010年至2018年間,歐盟對智慧電網的總投資額為20 億歐元;德國電網營運者透過準確預測天氣、掌握再生能源發電量,以及限制再生能源頻率及電壓等方式維持電網穩定。

由此可見,不論是人為操作疏失或是再生能源的不穩定性,汰換傳統設備並建置智慧電網可以提高電網韌性,除了降低停電所造成的民生及經濟損失,更是邁向淨零排碳必經的一條路徑。

現階段狀況

我國為推動節能減碳政策,將智慧電網列入「國家綠能低碳總行動方案」標竿計畫之一,有行政院核定 「智慧電網總體規劃方案」,執行迄今已推動配電系統自動化、變電所智慧化、及智慧電表布建等重要智慧電網基礎建設,且已有初步成效並持續進行布建,期許114年再生能源發電設備達成27GW併網並維持穩定供電。

除了源頭發電的監控,台灣近年推廣的屋頂種電促使微電網的產生,傳統集中式的發電趨向分散式管理。由微電網產生的電經台電回收併入大電網,這些不穩定的光電增加了電網的不安定因素。目前台灣持續發展的配電端與用戶端的智慧裝置,參考歐美及日本的技術如配電自動化等,使台灣智慧電網更完善。

未來展望

行政院能源政策2025年規劃再生能源應佔總體發電量20%,然而地理環境等因素限制,再生能源成長速度上有不確定性,僅靠台灣自身的綠電即使順利達成目標未來的成長速度有限,且優質的風場或充足陽光的地區往往與人口稠密地區距離相當遙遠。因此有效運用合理成本將綠電傳送到需要的地方就成為重要的議題,也因此促使超級電網的誕生。

超級電網的概念在歐洲北美國家均已實行數年,日本亦提出建制亞洲超級電網,透過海底電纜各國之再生能源得以互相流通,有效解決區域綠電不夠充足的問題。亞洲超級電網存在最大的問題為各國缺乏的政治共識以及決心,然而若希望提高再生能源發電比例則超級電網可能是有效的解方之一。


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