東日本大地震後東京電力輪流停電事故簡介



東日本大地震後東京電力輪流停電事故簡介

目錄:

一、前言

二、東京電力公司系統簡介

2.1 東京電力地理位置與其他公司互聯狀況

2.2 供電轄區與電廠廠址分布

2.3 發電裝置容量、日負載曲線與機組排程

2.4 東京電力系統供電方式

2.5 最高負載、售電量、輸變電設備

三、東京電力系統設備震災受損情形

3.1受影響發電機組

3.2輸變電設備受損情形

3.3震災停電戶數統計與復電進度

四、東京電力系統地震後輪流限電情形

4.1 系統尖峰供電能力之衝擊

4.2 分區輪流停電實施方式

4.3 分區輪流停電實績統計分析

4.4 東電4月11日宣布不實施輪流停電

4.5 東京電力與台電計畫性分區輪流停電實施方式初步比較

五、東京電力系統近期電力供需狀況與今夏供電展望

5.1近期電力供需狀況

5.2預測今夏(7、8月)尖峰負載、尖峰供電能力及備轉容量

5.3尖峰(7、8月)供電能力增減分析

5.4電力供應不足因應對策

5.5  今(2011)年與過去系統負載實績之比較(NEW)

六、事故檢討與改善對策

6.1 確保核能電廠與核燃料再處理廠外部電源可靠度

6.2 福島核一廠電氣設備災損記錄、電力供應現況、廠外電源緊急應變復電過程

6.3 清查連接核能電廠輸電線保護設備,確保核電廠安全

6.4東京電力董事會宣布福島核一廠1~4號廢止、7~8號機中止建廠

七、結語


一、前言

2011年3月11日(星期五)14時46分23秒(日本時間)日本東北部宮城縣仙台市以東的太平洋近海約130公里處(地圖1),距日本首都東京約373公里,深度24.4公里,發生芮氏規模9.0[日本氣象廳( Japan Meteorological Agency)最初發布為8.8級,3月13日與美國地質調查局(USGS :United States Geological Survey)共同修正為9.0]的強烈地震,為日本有觀測紀錄以來最大的地震。

地圖1 東日本大地震震央

本次強震也在仙台市引起了10幾公尺的恐怖大海嘯,除了東北地區的宮城、岩手、青森、福島縣部分城鎮遭受毀滅性破壞之外,東京所在的關東地區有感晃動時間長達5分鐘,包括台場、池袋等購物區,多處起火,新幹線與車內地鐵電車等都停駛,東京連外交通中斷。

東京及東北電力公司的發電廠、變電所及輸配電線路也遭受損害,尤其以東京電力位於福島縣雙葉郡的福島第一與第二核能電廠機組跳脫,嚴重影響供電,福島第一核能電廠更因電源中斷,冷卻系統無法正常運作,接二連三,引發輻射洩漏事故,比三浬島核能事故更嚴重,全球注目。

二、東京電力公司系統簡介

2.1 東京電力地理位置與其他公司互聯狀況

東京電力公司(TEPCO: Tokyo Electric Power Company)創立於1951年5月1日,為日本10大民營電力公司中規模最大的公司,其地理位置如圖1所示。東京電力與東北電力及北海道電力屬於關東地區50Hz系統,透過新信濃(60萬瓩)、佐久間(30萬瓩)、東清水(10萬瓩)頻率變換所與關西地區60Hz系統互聯(圖2)。

圖1 東京電力與日本10大電力公司地理位置圖(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/company/corp-com/annai/shiryou/suuhyou/pdf/suh01-j.pdf)

圖2日本各電力公司互聯電力系統示意圖

2.2 供電轄區與電廠廠址分布

該公司供電服務轄區為大東京都會區及鄰近縣(圖3),共有東京都(Tokyo)、神奈川縣(Kanagawa)、槴木縣(Tochigi)、千葉縣(Chiba)、琦玉縣(Saitama)、群馬縣(Gunma)、茨城縣(Ibaraki)、山梨縣(Yamanashi)及靜岡縣(Shizuoka)等9縣(都)。

東電發電廠之分布(圖3),福島第一、第二及柏崎刈羽核能發電廠均分別設在其服務轄區外之福島及新潟縣,廣野火力也設在福島縣,都需靠500KV超高壓輸電線長距離輸送到東京都會區負載中心。另外常陸那珂、鹿島火力雖位於其轄區的茨城縣,但跟福島核能與廣野火力一樣面臨太平洋,其餘火力電廠集中在東京灣。至於水力也有在轄區外的長野、新潟縣。

圖3東京電力供電轄區與發電廠廠址(資料來源:http://www.tepco.co.jp/corporateinfo/company/annai/jigyou/index-j.html)

2.3 發電裝置容量、日負載曲線與機組排程

東京電力各類發電機組裝置容量與占比詳如(表1)(圖4),其中LNG裝置容量2575.9萬瓩,占全系統裝置容量40%最多,其次為核能裝置容量1730.8萬瓩,占全系統裝置容量27%,第三為燃油裝置容量1083萬瓩,占全系統裝置容量17%,抽蓄水力裝置容量680.8萬瓩,占全系統裝置容量11%則為第四,慣常水力217.9萬瓩只占3%。

表1 東京電力各類發電機組裝置容量與占比(本社)

圖4東京電力發電機組裝置容量與占比(2010-3-31)

至於發購電量方面,以2009年(平成21年)度總發購電量(毛發電量-Gross Generation)為3007億度,其中燃氣LNG發電量高達1348億度,佔總發購電量之45%,高居發電榜首,其次為核能發電837億度佔比28%,第三名為燃煤341億度佔比12%,第四為燃油277億度佔比9%,第五為水力156億度佔比5%,新能源(風力)最少只有14億度。

圖5東京電力各類發電量(燃料別)與占比(2009年度)

每日系統負載曲線與各類發電排程樣本如圖6所示,核能、川流水力、燃煤、部分LNG供應基載,以LNG與燃油供應中間負載,尖載則由抽蓄水力及慣常水力與部分燃油提供(圖6)。

圖6 日負載曲線與機組調派圖(範本)(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/company/corp-com/annai/shiryou/suuhyou/pdf/suh03-j.pdf)

2.4 東京電力系統供電方式

東京電力供電方式,大電源例如福島核能第一、二電廠(裝置容量9096MW)離東京都負載中心250多公里,利用500KV超高壓輸電線輸送至東京都會區500KV外環線(兩迴路四回線)的500/275KV超高壓變電所,再連接至275KV輸電系統,275KV輸電系統也有環狀線(架空線及地下電纜),另外採放射方式(5~6迴路)向市中心延伸連接各275/154KV變電所,降壓至66KV接到66/11KV配電變電所,最後再以配電線接配電變壓器降壓100伏特至一般家庭用戶(圖6)。台電公司大台北地區供電方式與東京類似。

圖7 東電電力系統供電方式示意圖

2.5 最高負載、售電量、用戶數、輸變電設備

東京電力系統年最高負載紀錄發生在2001年的6430萬瓩,之後幾年最高負載都節節下降,至2009年降幅達約1000萬瓩。

表2 最高負載、售電量、用戶數、輸變電設備、員工數

三、東京電力系統設備震災受損情形

3.1受影響發電機組

根據東京電力3月11日23時公布資料顯示,該公司發電廠以靠近震央面臨太平洋的福島縣與茨城縣最為嚴重,福島第一與第二核能電廠除了一廠停機大修(4、5、6號機總裝置容量2560MW)外,運轉中的7部機組(總裝置容量6428MW)全部跳機,兩核能電廠總共停機容量高達8988MW(表3)。

至於火力電廠方面,福島縣的廣野發電廠有2、4號機(共1600MW)跳脫,常陸那珂火力電廠1號機1000MW跳脫,鹿島火力電廠2、3、5、6號機(共3200MW)四部機跳脫。其他火力電廠跳機情形詳如表4。

水力電廠東電只公布福島、槴木、山梨、群馬、新潟縣共有24所跳機(表5),所以發電容量係推估值。在3月12日19時水力機組全部復電。

表3 東電核能電廠跳機、停機統計表


表4 東電火力電廠跳機統計表

表5 東電水力電廠跳機統計表

東京電力全系統震災跳機與大修檢修停機發電機組裝置容量高達2362萬瓩,地震後系統發電容量從6448.4萬瓩降至3717萬瓩,詳如圖7所示。導致3月14日上班日後電源不足,採取分區輪流限電。

圖7東電震災前後發電機組容量(包括大修檢修)比較圖

3.2輸變電設備受損情形

根據東京電力3月11日21時公布資料顯示,一共有8所變電所因地震全停,分別為那珂(Naka)、新茂木(Shin Mogi)、常磐(Joban)、茨城(Ibaraki)、石岡(Ishioka)、河內(Kawachi)、芳賀(Haga)、水戶北部(Mito Hokubu)變電所,所有變電所在3月15日恢復供電。

3.3震災停電戶數統計與復電進度

根據東京電力公司網站公布有關地震停電用戶數目與地區以及連續復電進度資料整理如圖8所示,停電戶數最高達380萬戶,以神奈川縣停電最多為113萬戶,茨城縣居次82萬戶,東京都最少只有10萬戶。

復電進度方面,3月12日早上2時停電戶數降至200萬戶,上午10時降到100萬戶,3月13日下午1時停電戶剩下26萬戶,到3月13日22時降至2600戶,大約地震後第8天3月19日所有因地震停電用戶全部復電完畢。各縣復電進度以茨城縣居末,可能該縣比較靠近震央,復電最迅速地區為東京都在地震發生後25小時的3月12日清晨4時就完全復電。

圖8東電震災各縣停電總戶數與復電進度

四、東京電力系統地震後輪流限電情形

4.1 系統尖峰供電能力之衝擊

東京電力公司在地震後第2天3月12日清晨1時五井LNG電廠4號機265MW首先恢復供電,接著下午3時大井燃油3號機350MW復電,21時千葉LNG電廠2號機360MW修復正常供電,此外水力電廠在19時所有地震跳脫機組恢復供電。

3月14日(星期一)上班日東京電力發電機組可運轉機組約4494萬瓩(圖9),其中核能機組約491萬瓩、燃煤90萬瓩、燃油568萬瓩、LNG2106萬瓩及水力899萬瓩。核能及火力扣除電廠廠內用電後供電能力大約尚有3064萬瓩,水力機組裝置容量之抽蓄水力618萬瓩需視有無離峰剩餘電力可抽水、慣常281萬瓩則受到水庫水位(存水量)、水文、灌溉、自來水等因素限制影響發電時數與出力,無法全天滿載發電。

圖9東電震災後上班日(3月14日星期一)發電機組停機容量(包括大修檢修)統計分析

4.2 分區輪流停電實施方式

東京電力3月13日預估3月14日星期一尖峰負載約4100萬瓩、供電能力約3100萬瓩,缺電約1000萬瓩。因此積極規畫因應對策,除了呼籲全民共體時艱,用戶節約用電,一起攜手面對日本戰後65年來最嚴重的災害外,只有進行分區輪流限電。

3月13日擬訂3月14日輪流停電計畫如表6所示,擬訂一天7輪每輪約三小時,停電組別第1~5組共五組,每組停電用戶分散在9個縣轄區(圖10),詳細地區如附件1。

星期一上班後,實際用電並未如前一日預測4100萬瓩那樣高,只有在傍晚點燈時最高也只有3400萬瓩,所以東電臨時取銷原來公佈的輪流停電,只停第五輪的第五組100萬瓩約兩小時。當然這臨時喊卡不停電的東京電力貼心舉動,並未讓民眾感恩,反而引起更大反感,因為大公司、工廠已經按照東電公佈計畫叫員工放假,許多鐵路以因限電大幅減班,無法臨時趕來上班。這可能是東京電力65年來從未如此限電缺乏經驗所致,而且震災後負載預測困難度相當高。接著下來幾天,東電就慢慢改進並公佈更長的一星期限電預定計畫(圖11),讓大家可預先知道停電時段,規畫工作因應配合計畫。

表6  3月14日分區輪流停電表(3月13日擬訂)(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/cc/press/betu11_j/images/110313p.pdf)

圖10 東電3月14日分區輪流停電區域圖(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/cc/press/betu11_j/images/110313p.pdf)

表7 平成23年3月15~18日一星期限電預定圖(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/cc/press/betu11_j/images/110314n.pdf)

4.3 分區輪流停電實績統計分析

東電從3月14日開始實施分區輪流停電,根據該公司所公布之預測負載及供電能力等資訊予以統計分析結果如圖11,由於該公司未公佈用電實績(僅3月14日公布一次),因此每日之負載預測、供電能力都以當日公告次日停電預定時,所發布之當日負載預測、供電能力為準,正確量需待東京電力正式公告。

由圖11顯示,東京電力震後之系統供電能力約在3300萬瓩至3750萬瓩之間,系統預測負載約在2900萬瓩~4000萬瓩之間,限電量除了星期六、日為零外,上班日限電從50萬瓩~650萬瓩之間變動,視用電負載之高低而定,地震發生後第10天(3月21日)之後至月底,發電機組漸漸恢復正常,燃料供應改善,系統尖峰供電能力逐漸增加,限電也變少,只有兩天偶爾短時間2小時限電50萬瓩。

圖11 東電3月14日~25日分區輪流停電實績與預測負載、供電能力曲線

4.4 東電4月11日宣布不實施輪流停電

東京電力在3月下旬開始公佈每日即時每小時負載實績及尖峰供電能力曲線,茲整理3月30日至4月12日資料如圖12,顯示尖峰供電能力均大於系統負載,也就是沒有輪流停電。因此,東京電力於4月11日震災滿月日宣布不再輪流停電。

圖12 東電3月30日~4月11日負載實績、尖峰供電能力曲線

                                     

4.5 東京電力與台電計畫性分區輪流停電實施方式初步比較

4.5.1 東京電力實施方式

計畫性分區輪流停電是東京電力65年來第一次,實施方式如4.2節所述:

  • 每天最多7輪每輪一組約三小時,
  • 期間從早上6:20到晚上22:00,
  • 停電組別第1~5組共五組,
  • 每組停電用戶分散在轄區9個縣(都),
  • 以一次變電所為單位(154KV/66KV),不管用戶性質 (鐵路交通、工廠、學校機關、醫院等) 全停(圖13、14)。 

圖13 東電停電單位一次變電所說明圖(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/keikakuteiden/about-j.html)

圖14 東電停電單位一次變電所轄區地理位置說明圖(資料來源:http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/keikakuteiden/about-j.html)

4.5.2台電實施方式

台電1990~1995年備轉容量低於5%電源不足情況下以及1999年729及921大停電的限電歷練(圖15),多次修訂計畫性分區輪流停電實施辦法,盡量考量週到些,台電作法為,預期電源不足時,最先實施用戶臨時性減少用電(三)(從前的可停電力)依約抑低用電,其次用戶臨時性減少用電(四)依約抑低用電及契約容量1000KW以上工業用戶減少用電(5%、10%或15%),再不足才實施分區輪流停電,方式如下:

  • 每輪一組50分鐘(一個鐘頭有10分鐘操作交替時間),
  • 停電期間長短所缺電能(KWH)多寡而定,一般為早上兩輪、下午四輪,晚上盡量不執行除非缺電太多不得已才執行,
  • 每輪限電量(KW)配合用電曲線而變動,通常下午尖峰停電量最大
  • 停電以饋線(11或22KV)為單位,供電饋線事先規畫分組共9組,並將用戶所屬供電「饋線代號及停電組別』列印於電費單中(圖16),各組分別為:  (1) A、B、C、D、E、F六組約有6千多條饋線,供分區輪流停電用。    (2)將會造成國計民生重大影響之國防、交通及重要用戶的饋線編為H組、電廠週邊供電饋線歸為J組,特高用戶供電饋線列為I組參加工業限電),不列入輪流停電。

輪流停電通知方式,工業用電停電前一天下午四點前個別通知,分區輪流停電前一日透過新聞媒體發布停電區域及時間。各區營業處接獲分區輪流停電指令後,採取下列預警措施週知用戶:

  1. 迅速發佈停電消息,並以停電組別及停電饋線代號公布以週知用戶。
  2. 通知交通管制單位於停電期間派員疏導交通。
  3. 將停電時間、範圍通知村里辦公室張貼公告。
  4. 派廣播車於停電前至停電區域廣播。
  5. 公布供查詢停電事宜之服務單位電話號碼。

其他輪流停電事後報備作業、電費扣減、限電作業之強化等事項,都有詳細規定。

圖15 台電歷年備用容量級限電次(日)數

圖16 台電電費單-註明輪流停電組別、饋線代號

兩者實施方式比較下,似乎台電限電經驗比較豐富,初步看來,考量細膩些,例如東電一次變電所整所為單位停電3小時會影響到鐵路、大型醫院、大型工廠、學校等,在台灣一定被罵得臭頭,其實現在電力公司電力調度控制自動化都全面化,每條饋線用電負載都有歷史紀錄及用戶資料,要做到以饋線50分鐘為停電單位應不難,只是累死電力公司調度員。但是用戶不會長時間停電感到不方便。

五、東京電力系統近期電力供需狀況與今夏供電展望

5.1近期電力供需狀況

茲根據東京電力在3月下旬開始公佈每日即時每小時負載實績及尖峰供電能力曲線,整理3月30日至5月8日資料如圖17,可以了解到東電系統近期負載與尖峰供電能力的變動情形。

                   圖17 東電3月30日~5月8日負載實績、尖峰供電能力曲線

東京電力同時根據目前用電比去年約低20%之負載實績,以及電廠復電狀況檢討,公布未來8個星期(至6月3日止)每週預測尖峰負載與供電能力如圖18,顯示尖峰供電能力大概在4200萬瓩,預估負載約載3700~3910萬瓩之間,7月1日再公布未來8週(7/2-9-2)每週供需預測如圖18-1,如無其他異常情況,供電應無問題,但請大家繼續節約用電,以期渡過今夏供電。

                              圖18 4月9日至6月3日供需狀況曲線(4月8日預測)

                                                圖18-1 7月2日至9月2日供需狀況曲線(7月1日預測)


5.2 預測今夏(7、8月)尖峰負載、尖峰供電能力及備轉容量

5.2.1  3月25日公佈版

3月25日東京電力公佈今夏供電展望與對策,有關預測尖峰負載(發電端)、尖峰供電能力及備轉容量詳如表8,系統尖峰供電能力增減分析如表9所示。東電表示今夏尖峰供電能力主要受到地震海嘯破壞,影響福島核能一、二廠及大火力電廠等無法運轉,今夏尖峰供電能力大約只有4650萬瓩(不含抽蓄水力),根據目前(3月24日)實績顯示抽蓄水力可增加200萬瓩,但今夏抽蓄水力供電能力尚需繼續精查。

至於尖峰負載(發電端)考慮震災影響、節約用電與負載管理等因素,預估比往年低500萬瓩,約在5500萬瓩左右。因此,今夏東電系統備轉容量為負850萬瓩,也就是至少要限電850萬瓩。

表8今夏東京電力供電展望

5.2.2  4月15日公佈版

東京電力4月15日更新3月25日公佈之今夏供電預測並增加8月份預測如表8-1所示,七月份尖峰供電能力增加約550萬瓩,達5,206萬瓩,比最高尖峰負載5,500萬瓩約少300萬瓩,較平均尖峰負載4,800萬瓩高約400萬瓩,也就是碰到最高尖峰時刻還缺電300萬瓩,一般上班日尖峰尚可度過。八月份則因柏崎刈羽核能機組1、7號機大修,尖峰供電能力降至5076萬瓩,在夏季最高尖峰負載時段缺電424萬瓩,一般上班日尖峰尚可勉強度過。


表8-1今夏東京電力供電展望(4月15日更新)

5.2.3  5月13日及7月1日更新版

                     表8-2今夏東京電力供電展望(5月13日及7月1日更新)

5.3  尖峰(7、8月)供電能力增減分析

5.3.1  3月25日公佈版

東電今夏供電能力可望增加1266萬瓩,其中震災復舊760萬瓩、長期停機火力電廠重新運轉96萬瓩、定期大修完畢370萬瓩及增設氣渦輪機組40萬瓩。但既設火力電廠因夏季海水溫度升高供電能力將降低260萬瓩。因此,今夏東電系統供電能力淨增加1006萬瓩。

表9今夏東京尖峰供電能力增減分析表

5.3.2  4月15日更新版

東電4月15日更新供電能力如表9-1所示,較3月25日增加項目震災復舊增加常磐共同火力8、9號機 等110萬瓩,氣渦輪再增加80萬瓩(七月份20萬瓩,八月分40萬瓩),向自備發電廠增購20萬瓩,抽蓄水力增加400萬瓩,但八月份因柏崎刈羽核能機組1、7號機大修,供電能力減少190萬瓩。

表9-1 今夏東京尖峰供電能力增減分析表(4月15日更新)

 

5.4 電力供應不足因應對策

5.4.1 東京電力

東電表示將繼續請求用戶節約用電,加強負載管理降低尖峰用電,集中努力加強供電容量,以度過今夏供電難關。

5.4.2 經濟產業省初步決定今夏大用戶強制減少用電15%

經濟產業省5月25日宣布政府決定為避免7~9月輪流停電,東京與東北電力轄區大用戶夏季尖峰期間強迫減少用電15%,將於6月1日正式宣布7月1日起生效。其實目前許多大公司已經在進行節約用電,很多公司週末週日上班將假期移至週一~週五,夏季用電尖峰期間員工輪休,10月以後週末再補上班,以便降低夏季用電,度過今夏供電難關。

5.4.3 經產省6月1日正式公布限制電力使用辦法

經產省於6月1日根據「電気事業法第27條』公佈限制東京、東北電力除了受災區外契約電力500kW以上大用戶今夏強制夏季尖峰時期強迫減少使用電力15%,詳細說明如下:

根據電氣事業法第27條限制電力使用說明

5.5  今(2011)年與過去系統負載實績之比較

根據類似美國電力調度中心(ISO)之日本電力系統協議會(ESCJ:Electric Power System Council of Japan.)所公佈的去(2010)年與今(2011)年日尖峰負載與日發電量統計資料如圖19所示,311大地震前日尖峰負載尚有小幅成長,震災後驟降約12,000MW後,到7月.初已經跟去年僅減少約2000~4000MW,下旬颱風低氣壓下雨溫度低負載減少甚多。8月除了8日至15日跟去年接近外,其餘均低於去年10,000~19,000MW,年底12月中下旬則接近去(2010)年的尖峰用電。

          圖19 ESCJ公佈之東京電力2010、2011年系統日尖峰負載與日發電量狀況

2012-2011東京電力1-12月尖峰負載比較-ESCJ             圖19-1  ESCJ公佈之東京電力2012、2011年系統日尖峰負載與日發電量狀況

                        

               圖20 今(2011)年7月1-7日與過去3年同期週負載曲線

7月1日以來,日本通產省命令東京電力公司轄區除災區外,強制大用戶減少用電15%,也呼籲用戶節約用電,從圖20、20-1顯示7月開始14天東京電力系統負載,在上班日今年比過去三年約低0~600萬瓩之間(7/1~7/4可能跟2008氣溫有關),至於週末比2008年稍高,可能大用戶調整上班時間有關,七月下旬的圖20-2、20-3則因颱風低氣壓下雨,系統負載下降。

                               圖20-1 今(2011)年7月8-14日與過去3年同期週負載曲線

                                  圖20-2 今(2011)年7月15-21日與過去3年同期週負載曲線

                                     圖20-3 今(2011)年7月22-28日與過去3年同期週負載曲線

                                          圖20-4 今(2011)年8月1-7日與過去3年同期週負載曲線

                                           圖20-5 今(2011)年8月8-14日與過去3年同期週負載曲線

                                            圖20-5 今(2011)年8月15-21日與過去3年同期週負載曲線

                                            圖20-6 今(2011)年8月22-28日與過去3年同期週負載曲線

六、事故檢討與改善對策

6.1 確保核能電廠與核燃料再處理廠外部電源可靠度

日本經濟產業省(METI:Minster of Economy,Trade and Industry)核能安全保安院(NISA: Nuclear and Industrial Safety Agency)鑑於東北電力公司電力系統311震災系統南北分裂北部系統全停後,4月7日地震又再次發生同樣在宮城變電所全停後南北系統分裂北部系統全停事故,東北電力東通核能電廠以及青森縣的日本原燃株式會社六個所再處理事業所外部電源也再次中斷,影響核能安全。

因此,NJSA於4月15日指示各電力公司於5月16日前提出「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」,檢討項目如下:

(1)考量因地震等因素所導致之停電,可能影響核能電廠與核燃再處理廠外部電源供應,評估分析貴公司電力系統可能影響核能電廠外部電源供應之供電可靠度,並提出改善對策(包括強化廠內電源)。

(2)為改善核能電廠供應各機組電力可靠度,各機組必須有多重電源線連接,以強化電源供應。

(3)評估連接核能電廠輸電線鐵塔之地震裕度、基礎抗震穩定度,並依結果從事必要改善對策,諸如強化工作等。

(4)執行避免海嘯影響核能電廠相關電氣設備(例如開關場或廠用變壓器等)運轉改善對策,諸如裝置於屋內或防水措施等。

日本九大電力公司(北海道、東北、東京、北陸、中部、關西、中國、四國、九州)於5月16日都如期提出報告陳報NISA如下:

東京電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

東北電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

九州電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

中國電力「確保核能電廠再處理廠外部電源可靠度檢討報告』

關西電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

中部電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

四國電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

北海道電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

北陸電力「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」

 

6.2 福島核一廠電氣設備災損記錄、電力供應現況、廠外電源緊急應變復電過程

日本經濟產業省根據日本電氣事業法第106條第3項規定,於4月25日指示東京電力提出包含下列項目資料蒐集報告:

(1)  福島第一核能發電廠在2011年3月11日東日本大地震後廠外及廠內電氣設備損害紀錄。

(2)  福島第一核能發電廠目前電力供應狀態、外部電源緊急應變措施之復電過程記錄。

東電在詳細調查電力設備受損情形與利用核一廠內可用鐵塔緊急引接外部電源過程及目前供電概況後,於5月16日提出報告如下:

日文報告全文

英文報告全文

附件1-10(英文):

附錄1福島核一廠廠內電氣受損單線圖

附錄2新福島變電所受損清單

附錄3-新福島變電所受損相片

附錄4-大熊線27號鐵塔受損相片

附錄5核一廠廠內電氣受損單線圖

附錄6-核一廠電氣受損明細表

附錄7-核一廠電力受損相片

附錄8-基幹調度中心斷路器動作記錄

附錄9-核一廠臨時供電單線圖

附錄10-廠外電源緊急復電過程紀錄

6.3 清查連接核能電廠輸電線保護設備,確保核電廠安全

5月17日核能安全保安院(NISA)指示東京電力清查跟核能電廠或核燃料再處理廠連接輸電線、變電所、開閉所的保護設備,以確保核能安全,並於6月8日前提出報告及完成改善措施。

NISA於5月16日收到東北電力公司「確保核能電廠及再處理廠外部電源可靠度檢討報告」,東北電力提及407震災北部系統全停原因,係因東北電力宮城變電所,當地震引起同一時間發生許多接地故障與短路事故之際,一條270KV輸電線保護設備失靈,該保護設備的遮斷功能無法恢復,係由於該保護設備雖然遮斷功能已經喪失,但沒有顯示此狀態,因而沒被偵測到所致。導致宮城變電所其他所有線路跳脫全停,造成東北電力系統南北分離,北部系統大停電。因而,引致東通核能電廠及日本核燃料公司六個所再處理廠外部電源喪失,可能影響核能安全。因此發文日本各電力公司儘速檢查與核能電廠及核再處理廠相關輸電線變電所開閉所保護設備,防止類似事故再發生。

6月9日東京電力如期提出連接核能電廠輸電線保護設備點檢報告如下:

連接核能電廠或核燃料處理廠變電所輸電線保護設備點檢報告(英文)

該報告指出東京電力系統保護設備,並無顯示不良之情形。

6.4 東京電力董事會宣布福島核一廠1~4號機廢止、7~8號機中止建廠

5月20日東京電力公司董事會除了確定東電社長清水正孝引咎下台西澤俊夫升任社長外,並決定廢止受311震災海嘯重創導致核燃料棒熔毀的福島核一廠1~4號機,同時中止7、8號機新建工程。

此項決定,主要受到社會重大壓力、原子爐等設備嚴重受損與輻射汙染及福島居民不可能再同意7、8號機的新建等諸多因素而下此定論。

七、結語

東京電力公司遭遇到從來沒有料到的日本最大地震與海嘯,面臨北太平洋海岸之基載發電廠嚴重受損,尤其福島第一、第二核能電廠十部機組900萬瓩停機,影響供電至巨,不得不採取最後手段分區輪流停電,可能是65年來從未如此大規模限電,從我們限電老手看來,似乎有許多改善空間。相對於上個月2月2日美國德州之輪流停電事件,不能公佈預定限電地點的做法,東電公佈到鄰里地點的方式,可能是東西文化SHOCK吧!

誠然,東京電力的今日遭遇,讓我等電業老兵感到無限同情,對台灣電業的警惕與借鏡,值得密切注意探討與學習教訓。

[待續]

附錄:

附件1:分區輪流停電詳細地點(3月15日)

3-15第1~5組停電區域

參考資料與資料來源:

http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/index-j.html

http://www.tepco.co.jp.cache.yimg.jp/en/index-e.html

http://www.meti.go.jp/index.html

http://www.fepc.or.jp/library/data/tokei/index.html

http://zh.wikipedia.org/zh-hant/2011%E5%B9%B4%E6%97%A5%E6%9C%AC%E4%B8%9C%E5%8C%97%E5%9C%B0%E6%96%B9%E5%A4%AA%E5%B9%B3%E6%B4%8B%E8%BF%91%E6%B5%B7%E5%9C%B0%E9%9C%87#cite_note-13



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4 Responses to 東日本大地震後東京電力輪流停電事故簡介

  1. 王振裕 說道:

    鄭處長鈞啟:
    拜讀您的大作「日本東北大地震後東京電力輪流停電事故簡介」後,非常佩服,也非常高興看到台電退休前輩能繼續提供這樣有價值的分析整理。於此小弟有幾點淺見亦提供參考:
    1. 圖7的震災前後發電容量比較,應是指這次3月11日東北地震海嘯的震災前後,如是的話,那柏崎刈羽核能發電廠的2,3,4號三部機是打從2007年阪神大地震即停機至今(目前仍在作因應地震的補強),因此,這次地震的「地震停機」似乎不應該包含這三部機。
    2. 第4.3節所敘述「限電也變少,只有兩天偶爾短時間2小時限電50萬瓩。」,事實不然,因為圖11中的負載預測是東電在公告停電措施後所做的次日或短期的負載預測,應該稱它為「災後負載預測」,事實上東電自3月22日起即在網站上公佈每日負載供需情形(詳參 http://www.tepco.co.jp/forecast/index-j.html ,小弟每日都有存檔,歡迎來e-mail即提供),與前一年同一日之負載實績比較,目前東電之短缺電力在1,000萬瓩以上。
    3. 第五段今夏供電展望,東電卯足所有力量預計增加電源1,006萬瓩,今夏仍不足850萬瓩,此乃因表8之災後負載預測為5,500萬瓩,事實上原災前平成22年度供需計畫即預測送電端最大3日平均為5,655萬瓩,發電端1日最大為5,910萬瓩。
    晚進 電源開發處 王振裕 敬上

    • Gordoncheng 說道:

      謝謝王兄寶貴建議,圖7地震停機我偷懶直接用表3小計繪圖,為避免誤導讀者,我已經把表3大修檢修並將火力大修(根據3/25今夏供電展望新聞稿推測)一併放在另一獨立一欄。圖11的負載就是目前災後負載,跟往年正常系統負載的確相差1000萬瓩,推測應該係節約用電、工廠受損或限電未完全復工、核能輻射影響觀光經濟等因素所致。東電新聞稿資料跟公佈負載曲線之值,略有出入,例如3月24日之預測尖峰負載與尖峰供電能力,在3月24日下午公佈25日限電計畫新聞稿所提24日之值兩者均為3850萬瓩不會限電,公佈之3/24負載曲線早上尖峰約3600萬瓩,根據前一年負載曲線模式早上尖峰大於傍晚尖峰,但依曲線所示當晚還實施小量限電,可能調度員靠近傍晚認為尖峰負載過不去,為系統安全採取臨時限電。
      東電震後裝置容量高於預測負載,但仍舊需要採取輪流停電,推測應該是電能(KWH)的問題,因為抽蓄水力需要離峰剩餘電力(或者不惜成本用燃油、燃氣抽水,白天尖峰又去替代燃油、燃氣之不足),核能基載要用LNG、燃油替代,LNG購買是個難題,還好目前LNG是買方市場,臨時現貨或拜託其他公司幫忙短期還好,長久就另當別論了!台灣電業也有類似問題,需要及早謀略。

  2. 王振裕 說道:

    王振裕補充意見:
    4. 就電源開發經驗,東京電力福島一廠輻射污染之嚴重,6部機已完全不可能恢復發電,二廠4部機即使修復,但輻射污染、如何抵禦海嘯、新法規修正安全考量等等,估計3~5年內不可能恢復發電;至於柏崎刈羽的2,3,4號三部機,如何適應新法規修正安全考量下始能運轉,日本民眾如何對東電有信心,可能亦不樂觀。
    5. 東京電力為彌補上述核能事故短缺電力,預期將會以新建燃氣複循環來補足,但因日本有EIA制度及電源三法,新闢電源亦非一夕可成,少說也要2~3年(除非立特別法)。至於所需增加之然氣量,短期當然其他8家會予以支援融通,應不致有困難。

  3. 洪銘成 說道:

    版主您好,
    我是經典雜誌的記者,因目前正在撰寫電力專題報導,
    在參閱您的網站時,發現您的資料相當珍貴,故想請教您,
    是否可提供"99年四季負載曲線圖"作為敝雜誌刊登的圖表,
    以利讀者更加了解台灣的電力狀況。我們會註明資料出處,
    並在出刊後寄予您一分雜誌。因出刊在即,再煩請您撥冗回覆,
    十分感謝您。

    連絡方式:016659@daaitv.com, 02-28989990#2097
    (註: 另有一不情之請,在電量部分是否有可能呈現台灣總發電量的百分比?
    如沒有辦法亦沒關係,原本的圖表即具高度參考價值。)

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