透視台電系統今(2014)年九月上中旬備轉容量偏低真相

           透視台電系統今(2014)年九月上中旬備轉容量偏低真相

 

目錄:

  • 一.怪異的2014年溽暑氣候
  • 二.異常九月氣溫電力供應的困擾
  • 三.備轉容量偏低分析
  •      3.1 備用容量率與備轉容量率定義
  •           (i)「備用容量率」定義如下:
  •          (ii)「備轉容量率」定義如下:
  •     3.2 民國103年度備用容量率
  •             (i)備用容量(率)
  •             (ii)淨尖峰能力計算說明
  •             (iii)備用容量之電源分佈
  •       3.3 「規劃」與「運轉」淨尖峰能力差異剖析
  •       3.4 九月十七日的備轉容量
  •          (i)備轉容量(率)
  •          (ii)備轉容量之各類電源分佈
  • 四.結語

 

 

 

 

一.怪異的2014年溽暑氣候

今(2014)年台灣的夏天氣候有夠異常!根據氣象局統計,八月份是氣象局1958年颱風警報發佈以來,首次8月份無颱風生成的紀錄,以致台北的八月份月均溫高達30.19℃,創下台北氣象站設站118年來的最熱的八月台北紀錄,全台七月、八月份均溫二十九.六三度,也寫下67年來全台最熱溽暑雙月紀錄。

到了9月,根據往年紀錄,氣溫都會慢慢下降,尤其過了中秋節(9月8日),更應該是秋高氣爽的季節,但今年跟往年大不同,持續八月酷熱,台北9月上中旬20天共有10天超過36℃,9月16日受到台灣南邊海鷗颱風沉降作用高溫竟達37.8℃,破台北氣象站1896年設站以來9月最高氣溫紀錄(圖1)。

2014年9月台北最高氣溫曲線圖1 2014及2013年9月上中旬台北最高氣溫曲線(資料來源:氣象局網站)

二.異常九月氣溫電力供應的困擾

台電系統夏季尖峰用電高低跟氣溫息息相關,今夏氣候的異常,除了在7月15日創下今年台電系統尖峰負載3,482.14萬瓩最高紀錄,較去(2013)年8月9日所創尖峰負載3,395.74萬瓩高出86.4萬瓩(成長率約2.5%)外,更在9月上中旬創下20天系統尖峰負載持續未降(參考圖2)、較去年同期間最高尖峰負載高出約220萬瓩紀錄,尤其在9月15日創下近年來新低的3.44%系統備轉容量率,只剩117.5萬瓩備轉容量可用。接著9月16、17、18日三天備轉容量率分別為4.53%、4.46%、4.17%,都低於5%(參考圖3),跟我20幾年前當中央調度監期間(民國79-83年)連續限電年度備轉容量率相當,讓我及調度老同事提心吊膽、擔心不已!我還在我的Facebook上安慰老友現在備轉容量(MW)還大於最大一部機(985MW),比我當年小於最大機組情況還好,小心運轉就可以安全渡過難關!

103-102七月-九月尖峰負載比較圖2 2014及2013年7月至9月20日台電系統日尖峰負載比較曲線(資料來源:台電公司發電簡報)

103年備轉容量曲線-台電網站B                      圖3 2014年至9月24日台電系統備轉容量曲線(資料來源:台電公司網站)

但是看到新聞報導「入秋無颱供電緊「亮紅燈」隨時限電」,外界包括有些教授還不相信台電瀕臨限電危機。但平面媒體並未看到台電公司的詳細說明,引起我退休調度人下筆、讓不同行用電人了解備轉容量偏低真相的動機,當然我不能代表台電官方,只是個人經驗分享而已。

三.備轉容量偏低分析

台電公司網站近年來對台電「資訊揭露」還滿努力的,值得喝采,但有些資料,不是行家,並不容易找到,像「業務公告」內的部分資訊可以放在「資訊揭露」,部分電力資訊只有當天資料,無法跟前一天或前一星期比較,如能增加,對事後分析,更為方便。

為解釋今(103)年台電系統備用容量率高達14.7%,為何運轉到9月15日備轉容量率3.44%限電邊緣,我只在9月16日台北氣溫37.8℃破紀錄第二天,熬到半夜12時就寢收集到9月17日全日24時台電系統每10分鐘能源(燃料)別發電曲線(圖4),也就是台電發電端系統負載曲線。所以就以7月15日的備用容量與9月17日的備轉容量予以比較分析來說明。

2014-9-17日發電曲線-燃料別圖4 2014年至9月17日台電系統發電(燃料別)曲線[系統發電端負載曲線](資料來源:台電公司網站今日用電曲線)

3.1 備用容量率與備轉容量率定義

為容易瞭解兩者之比較,首先重新提醒其定義如後:

      (i)「備用容量率」定義如下:

 TPC備用容量公式

              (ii)「備轉容量率」定義如下:

 TPC備轉容量公式

3.2 民國103年度備用容量率

(i)備用容量(率)

根據台電103年2月公布之10302電源開發方案預估今(103)年尖峰負載為3,438.6萬瓩、尖峰供電能力為3,998.5萬瓩、備用容量率為16.3%。但今(103)年台電年小時尖峰負載為7月15日15時(14:01~15:00)之3,482.14萬瓩,比預估值高出43.54萬瓩,淨尖峰能力也稍減為3,995.1萬瓩,實際備用容量為512.9萬瓩、備用容量率降為14.7%(參考圖5),稍低於15%目標值。

2014備用-備轉容量比較圖圖5 2014(103)年裝置容量、淨尖峰能力、7/15發電端小時尖峰負載(14:01~15:00)、備用容量(率)、與9月17日運轉淨尖峰能力、備轉容量(率)、發電端瞬時尖峰負載曲線

 

(ii)淨尖峰能力計算說明

此外,台電系統裝置容量為4,133.07萬瓩,淨尖峰能力係裝置容量扣除廠用電後之最大出力。根據台電10302電源開發方案所示,台電燃氣(複循環)、燃煤火力機組廠用電分別為裝置容量之2.2%、及6%左右,再生能源發電機組之淨尖峰能力採尖峰需電時段之電力產出,相當於全年85%時均可達到的出力,故風力淨尖峰能力為裝置容量的6.0%,太陽光電淨尖峰能力為裝置容量的20%,地熱及生質能發電之淨尖峰能力則假設為裝置容量的50%。台電既有核能機組轉子更新後,出力提升,淨尖峰能力隨之增加,但裝置容量照舊,所以廠用電%約2.1%。

另外,汽電共生淨尖峰能力為215萬瓩為汽電共生餘電出售給台電所簽訂之尖峰時段保證可靠容量,裝置容量只統計垃圾焚化爐與沼氣發電機組容量62.21萬瓩。大甲溪青山水力發電廠於2004年敏督利與七二水災淹沒重建中,裝置容量計入36萬瓩,石門購電工程停機裝置容量計入9萬瓩,但兩廠淨尖峰能力都為零。核能電廠6部全黑啟動用氣渦輪不計裝置容量,但計入淨尖峰能力23.3萬瓩。

從圖5中之全系統淨尖峰能力3,995.1萬瓩佔全系統裝置容量4,133.07萬瓩的96.66%,也就是等效廠用電於3.34%左右。 

(iii)備用容量之電源分佈

在圖5中顯示,左2方塊之淨尖峰能力39,950.5MW減去左3方塊之發電端小時尖峰負載34,821.4MW,等於5,129MW,為備用容量MW值。也就是台電所有機組在14:01至15:00供應尖峰負載用電,所剩餘的發電容量,相當於小時尖峰負載條狀圖頂端斜線方塊,包含各類機組尚未滿載的部分能力。茲將該斜線方塊之詳細電源分佈,繪製在圖6之中間條狀方塊。

此方塊顯示之各類發電係假設台電所有機組都正常情況下,經運轉調度人員調度應付15時小時尖峰負載後所剩餘5,129MW尖峰能力。也就是備用容量主要為:抽蓄發電1,879.6MW、傳統水力425.5MW、輕油383.9MW、燃油115MW、燃氣IPP 205.9MW、燃氣1,577.1MW、汽電共生652.7MW,核能與燃煤都滿載狀態。此14.7%(5,129MW)的備用容量,根據其定義係用於應付發電機組大修、檢修、故障,及冷卻水溫或氣溫高、輔機故障、環保限制、水文枯旱與灌溉限制等因素的減載之容量。實際運轉扣除上述因素後,7月15日當日備轉容量率才5.41%。詳細實例請參照下節說明。 

2014備用-備轉容量差異圖圖6 2014年規劃淨尖峰能力9月17日運轉淨尖峰能力差異、及備用容量與9/17備轉容量電源分佈說明圖

3.3 「規劃」與「運轉」淨尖峰能力差異剖析

圖6左1條狀方塊顯示那麼多的備用容量(5,129MW),為何調度人員運轉到限電邊緣?也就是「規劃」淨尖峰能力與「運轉」淨尖峰能力相差3,881MW這麼多!從該條狀方塊顯示出各類發電機組減少的量與原因說明,茲以數量大機組部分詳述如下:

  • 燃煤457.7MW:林口電廠兩部機482MW於9月1日除役。
  • 汽電共生486.2MW:汽電共生業者減售台電餘電486.2MW。
  • 燃氣1,986.9MW:
  •       – 南火1,067MW因高雄氣爆停機
  •       -興達複循環#3大修437.1MW
  •       -複循環機組因外溫過高減載約300.1MW
  • 燃氣IPP 270MW:星彰IPP#1氣渦輪檢修240MW及外溫高減載22MW
  • 其他燃油、氣渦輪等機組222.2MW:外溫高減載
  • 水力540.8MW:大甲溪水資源限制477MW,碧海(52.5MW)、義興38.8MW)檢修

綜上所述,的確淨尖峰能力實際「運轉」較「規劃」值少388.1萬瓩之多,以致運轉淨尖峰能力只剩3,606.95萬瓩。

3.4 九月十七日的備轉容量

(i)備轉容量(率)

從圖5右2、右1條狀方塊所示,9月17日當日運轉淨尖峰能力為36,069.5MW,最高瞬時尖峰負載34,529.3MW(發電端)發生在14:04:53, 兩者相減等於1,540.2MW,即為當時備轉容量,再除以瞬時尖峰負載34,529.3MW,乘上100%得到4.46%,為當時備轉容量率。備轉容量小於6%,系統進入「供電警戒」狀態,系統限電機率增加。

(ii)備轉容量之各類電源分佈

參考圖6右1條形方塊所示,1,540.2MW系統備轉容量之電源(尚未滿載部分),主要剩下抽蓄發電的1,410.3MW,佔當時備轉容量的92%左右,另外傳統水力尚有119.6MW,部分IPP燃氣機組出力還多發100多MW,不然備轉容量將更低。

由此分析顯示當時核能、火力機組都已經滿載,若負載再增加或有其他機組故障,只能靠抽蓄水力發電,但抽蓄發電必須夜間要將下池水抽到日月潭上池,從圖4當天能源別日負載曲線顯示,17日清晨12:30後才有電源可抽水,若抽水過少,白天抽蓄發電就受限制,淨尖峰能力將下降,備轉容量就惡性循環低下,陷入限電危機。

四.結語

今夏異常的天候,九月反常的高溫,讓備用容量高達14.7%(512.9萬瓩)的台電系統運轉到限電邊緣,外界很難諒解。經過仔細了解後,初步發現係下述多重主要因素所造成:(1)九月上中旬異常高溫,導致比去年同期最高尖峰負載多出220萬瓩、(2)7月31日高雄氣爆配合救災南火天然氣電廠106.7萬瓩停機、(3)林口電廠兩部燃煤機組48.2萬瓩9月1日除役、(4)大甲溪水資源限制47.7萬瓩、(5)複循環、燃油、氣渦輪等機組外溫高減載約54.4萬瓩、(6)汽電共生業者餘電減售約48萬瓩、(7)機組大修檢修68.8萬瓩,淨尖峰能力總共約減少了388.1萬瓩。

從個人經驗來看,台電公布的「紅色」燈號是真的進入「供電警戒」狀態,因為當時其他機組都滿載,幸好台電及時將台中#8號機(55萬瓩)與核二#2號機(98.5萬瓩)大修延後,9月15日、17日分別才有117、154萬瓩的備轉容量,但只剩大部分為抽蓄發電的備轉容量,台電近年來虧損緊縮燃料安全存量,若氣溫異常持續或其他機組異常,燃料存量不足,沒電源可抽水,限電就無法避免。

為明夏供電可靠,台電必須未雨綢繆,先就今年發生的可控因素予以改善,諸如避免夏季機組大修、鼓勵汽電共生業者售電意願、機組除役日延到九月下旬等。此外,其他近期比較可行的負載反應(Load Response)應加強推動,目前「臨時性減少用電措施」數量太少,這些都是台電業務部門可積極進行的措施。

至於長期電力供應方面,看到台電10302電源開發方案所示民國102-114年無核四的備用容量(圖7),明年起都在13%以下,後面四年都在5%以下,甚至負值(限電)。今年14.7%就運轉到限電邊緣,將來如何運轉調度,我的調度老友們心臟要強才行,在公司內部電源開發會議不要讓開發單位輕易過關,也要讓老闆知道事態的嚴重性!

102-114備用容量-尖載曲線103-02無核四開發方案圖7  民國102-114年台電備用容量(率)、淨尖峰供電能力、尖峰負載、備用容量標準值曲線(資料來源:台電網站、台電103-02電源開發方案)

 

 

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我在含飴弄孫閒暇之餘,經常瀏覽到新聞、雜誌及媒體有關電業的報導,原來只PO在我的臉書上,跟老朋友分享!最近在我的部落格「Gordoncheng’s Blog』發現對電業有興趣同好還滿多的,但因本人孫女還小空閒時間不多,無法一一翻譯消化另寫文章,只好另闢專門PO電業新聞報導原文連結之「Gordoncheng’s 2nd Blog』,跟更多朋友分享!
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4 Responses to 透視台電系統今(2014)年九月上中旬備轉容量偏低真相

  1. 引用通告: 漫談備用容量與備轉容量 | Gordoncheng's Blog

  2. LIU 說道:

    1. 今年農曆閏九月, 與往年中秋節過後溫度即開始下降有所不同. 閏九月要小心. 2.韓電兩年前的九月也碰到類似情形, 引起限電, 李明博總統還去韓電電力交易所(調度中心)痛罵韓電一頓, 韓電負責人也因此下台一鞠躬.

  3. ginnx 說道:

    感謝前輩經驗分享和認真的資訊搜集與分析。每次拜訪本站都讓後學獲益良多!

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