513、517大停電是否成為未來臺(tái)灣電力供應(yīng)新常態(tài)仍在未定之天，但在能源轉(zhuǎn)型過度期間，對(duì)於水電高度敏感的製造業(yè)該如何應(yīng)變？

2017年「815大停電」讓臺(tái)灣陷入一片黑暗，2021年「513大停電」、「517大停電」則燒出臺(tái)灣缺不缺電、備轉(zhuǎn)電量足夠與否、供電穩(wěn)定與否的疑問，也掀起政府發(fā)展再生能源、提升燃?xì)獍l(fā)電率等國家能源政策有無檢討空間的激戰(zhàn)。513、517大停電是否成為未來臺(tái)灣電力供應(yīng)新常態(tài)仍在未定之天，但在能源轉(zhuǎn)型過度期間，對(duì)於水電高度敏感的製造業(yè)該如何應(yīng)變？

圖1 : 513、517大停電會(huì)成為未來臺(tái)灣電力供應(yīng)新常態(tài)？(圖：季平)

經(jīng)濟(jì)部2021年1月1日發(fā)佈《再生能源發(fā)展條例》，增列超大用電量企業(yè)須建置10%再生能源設(shè)備，即「用電大戶條款」，用電大戶與臺(tái)電簽訂契約容量5,000KW為門檻，符合條件的用電戶須在五年內(nèi)建置契約容量10%的再生能源設(shè)備，頓時(shí)，自建綠電、儲(chǔ)能設(shè)備、購買憑證或繳納代金成為熱門話題。

用電大戶的定義是：用電量超過800KW的廠商，約有5,400家，第一階段5,000KW廠商約有506家，這些用電大戶使用全臺(tái)約35%的電力，「護(hù)國神山」臺(tái)積電、塑化業(yè)的臺(tái)化、水泥業(yè)的臺(tái)泥、鋼鐵業(yè)的中鋼都是指標(biāo)性企業(yè)。

不過，臺(tái)灣屬於獨(dú)立電網(wǎng)，近年雖加速推動(dòng)太陽光電與風(fēng)電，二者的裝置容量超過600萬瓩，但電網(wǎng)僅能即時(shí)監(jiān)測其中約250萬瓩的流向，換言之，無法精準(zhǔn)預(yù)測再生能源的發(fā)電量。

臺(tái)灣發(fā)展太陽能綠電需要克服四個(gè)問題

縱然製造業(yè)懷揣15個(gè)吊桶七上八下，但發(fā)展再生能源是全球趨勢(shì)，只不過臺(tái)灣在發(fā)展太陽能光電的過程中仍有諸多問題須要克服。工研院綠能所電力及電網(wǎng)技術(shù)組組長梁佩芳指出，太陽能發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能問題、交易機(jī)制、售價(jià)問題都好解決，但技術(shù)面上有四個(gè)主要困難需要克服：(1)鴨子曲線（Duck curve）、(2)間歇性問題、(3)電力系統(tǒng)慣量問題、(4)區(qū)域性瓶頸。

圖2 : 工研院綠能與環(huán)境研究所組長梁佩芳。(Source：工研院)

太陽能是一種間歇性能源（intermittent energy），中午時(shí)太陽光電充足，負(fù)載降低，形狀像是鴨肚子，日落後負(fù)載升高，像鴨脖子，如果將用電想像成一個(gè)饅頭，用電多時(shí)饅頭中間會(huì)凹下去(白天)，太陽下山用電會(huì)爬升，「大型電廠開電後有一連串程序，而且要併上電網(wǎng)後才能運(yùn)轉(zhuǎn)，可能要十幾二十分鐘才到底，如果饅頭凹很深，爬升速度要很快，每天都是如此。」梁佩芳說。不過，臺(tái)灣現(xiàn)在鴨脖子還不明顯，隨著綠電佔(zhàn)比越高，鴨脖子會(huì)越明顯，過去隱而未顯的問題會(huì)一一浮現(xiàn)。

綠電電力的間歇性問題會(huì)造成電力調(diào)度困難。間歇性問題有兩種：突然的變化與周期性變化，二者都難以掌控，就算有儲(chǔ)能設(shè)備也有儲(chǔ)能侷限性，一個(gè)措手不及就可能產(chǎn)生預(yù)料之外的變化，「儲(chǔ)能設(shè)備、火電廠等輔助設(shè)備成本都很高，所以，電力預(yù)測能力很重要。」

電力系統(tǒng)慣量不夠會(huì)使系統(tǒng)遇到事故時(shí)頻率掉得太快，不好控制。一部發(fā)電機(jī)因事故停止運(yùn)作時(shí)，頻率會(huì)慢慢往下掉，但再生能源不太有慣量，萬一有事故發(fā)生，頻率掉得非常快，「頻率掉得慢比較有時(shí)間用其他資源補(bǔ)救，如動(dòng)用其他發(fā)電機(jī)支援，頻率如果掉到58赫茲，電網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。」儲(chǔ)能系統(tǒng)反應(yīng)非常快，對(duì)系統(tǒng)慣量來說有幫助，所以再生能源對(duì)儲(chǔ)能依賴很深。

前面三個(gè)原因容易造成電力系統(tǒng)配送或電力系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題，至於區(qū)域性瓶頸指的是綠電土地取得不易與成本問題。梁佩芳認(rèn)為，技術(shù)問題多半可以解決，但國土資源整合問題是時(shí)間越長越難解決，目前綠電發(fā)展有七八成是土地取得整合困難，或者業(yè)者取得一塊地要併網(wǎng)，如果臺(tái)電不同意，電網(wǎng)可能不能併網(wǎng)。

儲(chǔ)能設(shè)備vs.虛擬電廠 企業(yè)買不買單？

對(duì)於製造業(yè)或用電大戶來說，迫於政策或國際供應(yīng)鏈的要求，再生能源有不得不執(zhí)行的壓力，做到100%綠電最簡單的方式就是「買」綠電，或者可以租場地蓋綠電，「如果企業(yè)願(yuàn)意盡基本義務(wù)，可以買、可以裝綠電，但不會(huì)影響電力調(diào)度；更積極的做法是政府允許業(yè)者裝儲(chǔ)能或蓋太陽能光電。」梁佩芳建議，業(yè)者可以做「孤島」，也就是虛擬電廠，以自給自足的方式穩(wěn)定運(yùn)行孤島，如工研院臺(tái)南六甲院區(qū)的微電網(wǎng)系統(tǒng)測試場域就相當(dāng)於一個(gè)電廠概念，兼具創(chuàng)能、儲(chǔ)能與電能管理功能。

圖3 : 工研院六甲院區(qū)微電網(wǎng)以太陽能做為綠電主力。(Source：工研院)

再生能源受限於自然條件，不穩(wěn)定性與間歇性容易影響供電品質(zhì)，利用微電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)能有效提升綠能運(yùn)用。微電網(wǎng)及大型儲(chǔ)能系統(tǒng)可整合分散式再生能源，在大電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，可使斷電損失高的重要產(chǎn)業(yè)及維生設(shè)施延續(xù)供電一段時(shí)間，減少無預(yù)警斷電損失，有助供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)及復(fù)原，還可以強(qiáng)化電網(wǎng)韌性。

不過，微電網(wǎng)有地域性，UPS(不斷電系統(tǒng))可以確保短時(shí)間電源穩(wěn)定，但不能維持長時(shí)間電源穩(wěn)定，梁佩芳認(rèn)為，「虛擬電廠」會(huì)是用電大戶(如臺(tái)積電)比較好的解決方案，業(yè)者如果要做孤島運(yùn)轉(zhuǎn)，儲(chǔ)能設(shè)備操作方式跟聯(lián)網(wǎng)時(shí)不同，比方PCS(儲(chǔ)能電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng))要設(shè)計(jì)成雙模式，要能瞬間轉(zhuǎn)到支撐電壓的模式，跟傳統(tǒng)電網(wǎng)的儲(chǔ)能PCS不同，運(yùn)轉(zhuǎn)方式也不同，換句話說，工業(yè)電網(wǎng)基本上是能量源，不用管電壓，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，但孤島運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)除了系統(tǒng)要處理電壓，還要撐得住電壓。

他坦言，多數(shù)用電大戶會(huì)因?yàn)槌杀究剂慷x擇蓋太陽光電，而不是蓋儲(chǔ)能系統(tǒng)，蓋「孤島系統(tǒng)」的誘因也不大，仍有成本及技術(shù)問題須克服，「但是「孤島系統(tǒng)」可以成為產(chǎn)業(yè)獲利know-how，未來有機(jī)會(huì)將相關(guān)技術(shù)、設(shè)備、管理軟體輸出獲利。」

隨著再生能源滲透率越來越高，前面提到的四個(gè)問題會(huì)越來越嚴(yán)重。不過，臺(tái)灣的技術(shù)都在逐步改善中，比方輸配電基礎(chǔ)設(shè)施、輸配電系統(tǒng)擴(kuò)充，以及配電站、軟體、線路、變電站等擴(kuò)充，臺(tái)電還建置了分散式能源管理系統(tǒng)DREAMS(配電級(jí)再生能源管理系統(tǒng))。

工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)商看臺(tái)灣綠電發(fā)展

臺(tái)灣的工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)商以臺(tái)達(dá)電為首。臺(tái)達(dá)電自2008年起提供市電併聯(lián)式太陽能系統(tǒng)解決方案，可應(yīng)用於住宅、商業(yè)大樓及大型電廠，成功打造2009高雄世運(yùn)主場館屋頂?shù)慕êB一體化太陽能系統(tǒng)(BIPV)，是臺(tái)灣第一個(gè)由內(nèi)政部建築研究所頒發(fā)「黃金級(jí)綠建築」認(rèn)證的體育館；2019年，臺(tái)達(dá)電為臺(tái)灣中油首座「智慧綠能加油站」提供輸出電功率達(dá)250kW，電能儲(chǔ)存容量達(dá)500kWh的模組化貨櫃型儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案；臺(tái)達(dá)電也為金門塔山電廠夏興分廠建置目前臺(tái)電容量最大的2MW1MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)務(wù)。

圖4 : (上)臺(tái)達(dá)電為金門塔山電廠夏興分廠建置目前臺(tái)電容量最大的2MW1MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng);(下) 彰濱光電場建置的儲(chǔ)能系統(tǒng)。(Source：臺(tái)達(dá)電)

臺(tái)達(dá)電能源系統(tǒng)解決方案事業(yè)處處長戴大欣表示，在RE100、EV100、EP100等國際組織帶動(dòng)下，全球企業(yè)紛紛投入再生能源、綠色交通，致力提升能源使用效率。能源轉(zhuǎn)型的過程中，當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)用的再生能源佔(zhàn)比增加，供電量將受天候影響而變得難以掌握。若想提升電網(wǎng)穩(wěn)定度與再生能源利用率，便需要發(fā)展智慧電網(wǎng)，並搭配建置儲(chǔ)能系統(tǒng)，藉此調(diào)節(jié)、調(diào)度電力，讓不可控因素變得可控，也讓棄風(fēng)棄光有機(jī)會(huì)成為儲(chǔ)風(fēng)儲(chǔ)光。

圖5 : 臺(tái)達(dá)電能源系統(tǒng)解決方案事業(yè)處處長戴大欣。(Source：臺(tái)達(dá)電)

對(duì)企業(yè)用戶來說，儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有削峰填谷、優(yōu)化契約容量、備用電源等多重效用，「斜槓」儲(chǔ)能系統(tǒng)正好可以補(bǔ)足智慧電網(wǎng)與再生能源的關(guān)鍵需求。儲(chǔ)能系統(tǒng)能減少再生能源併網(wǎng)造成的衝擊，幫助穩(wěn)定電網(wǎng)，調(diào)節(jié)尖離峰負(fù)載，維持電力供需平衡。企業(yè)端若要達(dá)成《再生能源發(fā)展條例》訂定的10%契約容量義務(wù)量，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以發(fā)揮重要作用。

戴大欣進(jìn)一步指出，臺(tái)灣目前已著手進(jìn)行的包含改善輸配電系統(tǒng)、裝設(shè)儲(chǔ)能設(shè)施、導(dǎo)入需量反應(yīng)方案與預(yù)測技術(shù)等，不過，儲(chǔ)能系統(tǒng)是新興技術(shù)，導(dǎo)入速度較為保守，對(duì)於民間投資設(shè)置的獎(jiǎng)勵(lì)方案也有所欠缺，只有用電大戶條款具強(qiáng)制性要求設(shè)置，但應(yīng)用方式限制自發(fā)自用，讓斜槓功能無法充份發(fā)揮，也難以對(duì)臺(tái)灣現(xiàn)有的電網(wǎng)提供援助。

部分偏遠(yuǎn)地區(qū)、離島與緊急用電的需求漸增，傳統(tǒng)電網(wǎng)已無法滿足需求，更突顯智慧電網(wǎng)與微電網(wǎng)建設(shè)的重要性。傳統(tǒng)電網(wǎng)與智慧電網(wǎng)的差異在於，前者為單向電力傳輸系統(tǒng)，從發(fā)電、輸電、配電到用電過程會(huì)產(chǎn)生大量的能源耗損，而且無法進(jìn)行數(shù)位化管理；後者則利用通訊、電力電子與先進(jìn)材料等技術(shù)，達(dá)成電網(wǎng)的自動(dòng)化與資訊化，能增加電力網(wǎng)路的承載容量，還能應(yīng)用於管理電力設(shè)備與變壓器負(fù)載，有效防治竊電行為。

儲(chǔ)能系統(tǒng)+政策扶植獎(jiǎng)勵(lì)助攻綠能

「臺(tái)灣長期以集中式電網(wǎng)形式供電，臺(tái)電過去的供電品質(zhì)也一向良好，所以社會(huì)並不認(rèn)為有缺電危機(jī)，工業(yè)用微電網(wǎng)的發(fā)展也並不熱絡(luò)，一般多以廠區(qū)屋頂架設(shè)太陽能系統(tǒng)躉售為主。」戴大欣說，為提高綠電使用效率，減少對(duì)大電網(wǎng)的依賴，建議未來可搭配儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存過剩電力，在用電尖峰時(shí)為廠區(qū)供電，提供再生能源的利用率，同時(shí)優(yōu)化廠區(qū)整體的電力調(diào)度。

能源轉(zhuǎn)型與再生能源的建置是必須的，也是正確的方向，513及517大停電過後，除了全盤檢討臺(tái)灣能源政策、能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程及盤點(diǎn)未來電力穩(wěn)定供應(yīng)的能力外，戴大欣提醒，在大量佈建再生能源的同時(shí)，必須有足夠的儲(chǔ)能系統(tǒng)配套設(shè)置以減緩電網(wǎng)的波動(dòng)，維持穩(wěn)定的電力品質(zhì)，兩者不可偏廢。此外，他還建議建立對(duì)應(yīng)的政策扶植與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，讓臺(tái)灣有環(huán)保潔淨(jìng)且穩(wěn)定的綠電可使用。

**刊頭圖:臺(tái)達(dá)電於彰化師範(fàn)大學(xué)建置的校園微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)。(Source：臺(tái)達(dá)電)