漫談台灣電業的前世今生(五)-【今生篇(3)-台電公司七十年來之發電發展】

                     漫 談台灣電業的前世今生(五)                     

【今生篇(3)-台電公司七十年來之發電發展】

 

目錄:

  • 十、台灣電力公司成立後之發電發展
  • 10.1 七十年來台電發展沿革
  • 第一期、接管修復時期(民國34年至42年):水主火從
  • 第二期、初步擴充時期(民國43年至54年):水火並重
  • 第三期、火力高度開發時期(民國55年至63年):火主水從
  • 第四期、核能發電發展時期(民國64年至74年):能源多元化
  • 第五期、促進電力供需平衡時期(民國75年至82年):需求面管理
  • 第六期、發電市場開放期(民國83年至95年):開放民間經營發電業
  • 第七期、節能減碳時期(民國96年迄今):
  • 10.2 民國35年台電公司成立時台電系統裝置容量統計之差異
  • 10.3 七十年來台電各類發電裝置容量(MW、%)
  • 10.3.1 七十年來各類發電裝置容量之變化與佔比
  • 10.3.2 七十年來裝置容量之變化與成長
  • 10.4 七十年來台電各類發購電量(億度)
  • 10.4.1 七十年來發購電量之變化與成長
  • 10.4.2七十年來各類燃料別發購電量之變化與占比
    • 民國36年水力發電量占比最高(99.5%)年:
    • 民國51年水火平衡年:
    • 民國52年燃煤發電量最高占比(60%)紀錄年:
    • 民國66年燃油發電量最高占比(80%)年:
    • 民國74年核能發電量最高占比(52.41%)年:
    • 民國93年汽電共生(Cogen)發電量最高占比(7.17%)年:
    • 民國104年燃氣(LNG)發電量最高占比(35.1%)年:
    • 民國104年風力與太陽能發電量最高占比(1.06%)年:
  • 10.5. 七十年來台電自發電量與購電量
  • 10.6. 七十年來台電發電燃料(煤炭、燃料油、輕油、天然氣)用量
  • 10.6.1燃煤用量
  • 10.6.2燃油用量
  • 10.6.3柴(輕)油用量
  • 10.6.4天然氣用量
  • 10.7. 民國103~104年度台電發電裝置容量與分佈
  • 10.7.1 2015年之發電裝置容量與發購電量與占比
  • 10.7.2 2015年初之台電345KV系統與電廠位置分布圖:
  • 7.3 2015年初之台灣各縣市台電發電裝置容量分布圖:
  • 10.8. 七十年來台電的發電廠與機組簡介
  • 10.8.1發電機組裝置容量與竣工年表
  • 10.8.2六十多歲的水力發電機組
  • (A)65歲的烏來發電(廠)所(1950年)
  • (B)立霧發電所(1951年)
  • (C)天輪發電總廠(1952年)
  • (D)銅門發電所(1955年)
  • 10.8.3 五十~六十年機齡的水力發電機組
  • (A)霧社水力發電工程(1957年)
  • (B)龍澗發電廠(1959年)
  • (C)谷關發電廠(1959年)
  • (D)石門發電廠(1964年)
  • 10.8.4 四十~五十年機齡的水力發電機組
  • (A)榕樹電廠(1967年)
  • (B)青山電廠(1971年)
  • (C)曾文電廠(1973年)
  • (D)德基電廠(1974年)
  • D-1 日治時期之大甲溪水力發電計畫與施工
  • D-2 台電公司興建德基(達見)水庫與電廠
  • 10.8.5 二十~三十年機齡的水力發電機組
  • (A)明湖(大觀二廠)抽蓄水力電廠(1985年)
  • (B)翡翠電廠(1986年)
  • (C)明潭抽蓄水力電廠(1993年)
  • 10.8.6 十~二十年機齡的水力發電機組
  • (A)馬鞍電廠(1998年)
  • (B)卓蘭電廠(2002年)
  • (C)烏山頭(2002年)、卑南(2004年)、西口(2007年)、名間(2008年)民營小水力電廠
  • 10.8.7 十年內機齡的水力發電機組
  • (A)碧海電廠(2011年)
  • 參考資料

 

 

 

 

 

十、台灣電力公司成立後之發電發展

 

10.1 七十年來台電發展沿革

70年前二次世界大戰結束,國民政府接收台灣後,民國35年5月1日台灣電力公司成立,致力於台灣地區電業之發展,成為創造台灣經濟奇蹟默默耕耘的一員,在這漫長的七十年歲月,台電從戰後殘破的基礎上,歷盡艱難險阻,奮力以赴,開創出現在系統發電裝置容量四千萬瓩的驚人成就,這段輝煌的發展過程可劃分為七個時期,詳如下圖所示:

34-104年台電發展沿革略圖-附年表圖49 民國34~104(1945~2015)年台電系統發展七個期間沿革略圖

台電發展七期每10年成長率表30 七十年來台電系統發展七個期間末裝置容量、發購電量、尖峰負載及成長倍數表

根據圖49及表30,對台電發展的七個期間說明如下:

第一期、接管修復時期(民國34年至42年):水主火從

民國34年二戰結束日本戰敗國民政府接收臺電時,系統裝置容量為27.5萬瓩(參考表31),但因受戰火破壞,可用電力僅為3.3萬瓩,發電量為3.6億度,當年年尖峰負載11.9萬瓩,發生在台灣尚未被嚴重轟炸之一月。

民國35年5月1日臺灣電力公司成立,致力修護電力設施,詳見前篇的第九章所述,諸如水力的大觀、鉅工、圓山、萬大、清水第一、溪口、大南(東興)、立霧(G1)等;火力的北部、松山、高雄、澎湖等;另外,還新設烏來(G1)、天輪(G2)兩所水力發電所;此外,完成萬大-銅門66KV東西聯絡線,將東部水力剩餘電力輸送至西部。

至民國42年,系統裝置容量36.3萬瓩,成長1.3倍;尖峰負載27.08萬瓩,增加2.28倍;發電量15.6億度,為34年之4.4倍;其中水力發電佔93.7%, 火力發電佔6.3%,發電設備以「水主火從」
第二期、初步擴充時期(民國43年至54年):水火並重

為配合政府工業生產政策之經濟建設四年計畫,台電開始實施長期電源開發計畫,著手建立現代化電力系統。至民國54年,新增水力機組有立霧(G2)、烏來(G2)、銅門(G1~G3)、天輪(G3~G4)、霧社(G1~G2)、龍澗(G1)、谷關(G1~G2)、 石門(G1~G2)等;新增火力機組則有北部(G2~G3)、南部(G1~G3)、深澳(G1~G2)等;系統裝置容量達118.6萬瓩,為民國34年之4.31倍;尖峰負載106.06萬瓩較1945年增加8.96倍;發電量64.6億度,為民國34年之18.1倍。由於火力發電裝置容量快速增加,自民國51年起,火力發電量首度超過水力,使電力系統由以往之「水力為主」進入「水火並重」時期。

第三期、火力高度開發時期(民國55年至63年):火主水從

民國50年代中期以後,臺灣工業迅速起飛,用電量劇增,台電公司乃開發大容量高效率之火力。至民國63年,水力機組增加了谷關(G3~G4)、青山(G1~G4)、德基(G1~G3)、曾文,火力則新增通霄GT(G1~8)、深澳G3、林口(G1~G2)、大林(G1~G5)等,系統裝置容量達435.8萬瓩,為民國34年之 15.38倍;尖峰負載則增至345.16萬瓩,成長倍數為34年之29.1倍;發電量205.3億度,為34年之57.52倍;其中水力發電佔22.8%,火力發電佔77.2%,電力系統由「水火並重」進入「火力為主,水力為輔」時期。

此外在輸變電系統方面,完成全長330回線公里之板橋-天輪-高港E/S 345KV第一路超高壓輸電線路,以提升輸電容量及穩定供電系統。

第四期、核能發電發展時期(民國64年至74年):能源多元化

民國63年及69年全球發生兩次石油危機,為因應石油危機後之能源情勢,政府能源政策改採發電來源多元化政策。一方面推展核能發電,至74年先後完成 核一、核二、核三等三所核能發電廠,共6部機,裝置容量達514.4萬瓩,約佔當時系統三分之一裝置容量。

另一方面繼續引進協和(G1~G4)、興達(G1~G3)、通霄複循環(G1~G3)大容量高效率火力機組,及林口、大林氣渦輪緊急電源,並將若干燃油機組改為燃煤,大幅減少對燃油之需求。至民國74年,水力也增加了大觀二廠抽蓄(G1~G4)、天輪(G1)、義興、龍澗(G2)等機組,系統裝置容量達1,597萬瓩,為民國34年之58倍、尖峰負載增至871.63萬瓩,較34年成長73.25倍;發電量525.6億度,為34年之147.1倍,電力系統因核能電廠加入而進入「能源多元化」時期。

第五期、促進電力供需平衡時期(民國75年至82年):需求面管理

民國75年以來,我國政經情勢歷經40年來最大變局,如宣佈解嚴、開放黨禁、開放大陸探親、解除報禁、放寬外匯管制、引進高科技及產業結構轉變等,電力需求持續增加,但部分電源開發計畫如核四、蘇澳等,卻受環保抗爭之影響興建受阻,同時也因第二次能源危機,用電成長趨緩,導致民國74年時備用容量高達55.1%,政府將興建核四擋下,興達(G4)、台中火力延後,自民國75年至79年間,沒有大型機組加入營運,備用容量快速下降,民國79年至83年間,每年夏季尖峰期間都發生限電事件。

之後,台電進行因應對策,趕工興建台中(G1~G4)、通霄複循環(G4~G5)大型火力、及明潭抽蓄(G1)水力外,乃積極推行時間電價、可停電力、節約用電,並鼓勵汽電共生發電等,以抑低尖峰負載之成長,力求電力供需平衡。至民國82年,台電系統裝置容量達1,935.5萬瓩,為民國34年之70.3倍;尖峰負載破千萬瓩衝至1766.62萬瓩,較34年成長148.46倍;發購電量1,017.8億度(含汽電共生 12.7億度),為34年之285.11倍,電力系統進入「需求面管理」時期。

第六期、發電市場開放期(民國83年至95年):開放民間經營發電業

民國80年代起,電業自由化逐漸蔚為全球風潮。由於國內用電迅速成長,電源開發因地狹人稠、環保抗爭而日益艱難,政府乃順應世界潮流,開放民間興建電廠以加速電源開 發。於民國84年1月、8月及88年1月分三階段開放,計有15家獨立發電業者(IPP)獲准籌設,實際完成8家(麥寮、和平、長生、新桃、星彰、嘉惠、國光、豐德),總容量771萬瓩,再加上此時期汽電共生發電蓬勃發展,使台灣發電市場進入「開放發電業」時期。

至民國95年,加上台電興建的大林(G5)、南部複循環(G1~G3)、台中(G5~G10)、興達複循環(G1~G5)、通霄複循環(G6)、林口新氣渦輪(G1~G2)等火力機組,及水力之明潭抽蓄(G2~G6)、天輪(G5)、馬鞍(G1~G2)、卓蘭(G1~G2)、谷關復建(G1~G4)等機組,系統總裝置容量及尖峰負載雙雙破三千萬瓩,分別達 3,737.1、及3,206萬瓩,各為民國34年之135.75倍、及269倍;發購電量1,965.7億度,為民國34年之550倍。

第七期、節能減碳時期(民國96年迄今):

至民國95年起,國際化石燃料價格大漲,嚴重衝擊電業的經營環境。同時面臨全球暖化問題低碳經濟、低碳能源、低碳電力將是全球發展的主軸。我國自產能源缺乏,面對溫室氣體減量的必然趨勢,為確保電力事業永續發展,在供給面發展低碳電力以及再生能源,另在需求面全力推動節約用電及提升用電效率。至此,我國電業市場進入 「節能減碳」時期。

到民國104年,新增機組為大潭複循環(G1~G6)、星元IPP、青山復建,再生能源之風力及太陽能裝置容量分別達64.2、及66.9萬瓩,台電系統總裝置容量達4,103.7萬瓩,較民國34年成長149倍;尖峰負載達3524.8萬瓩,為民國34年之296倍;發購電量則破二千億度為2191億度,比34年增加614倍,其中再生能源(包括水力)發電量為155.21億度。

10.2 民國35年台電公司成立時台電系統裝置容量統計之差異

民國35年2月台灣省電力監理委員會之台灣電力公司接收報告之統計,台電公司34所發電所總發電裝置容量為321.385MW,其中大小水力發電所26所共267.175MW、火力發電所8所共54.19MW,跟台電公司成立後出版的「統計年報」之民國34~37年系統裝置容量為275.255MW有所差異。

經查民國77年台電公司出版之「台灣電業發展史-台灣電業百周年紀念特刊」第二章「電源開發之策畫」第六節「表2.6-1 光復當時系統各電廠概述」詳載了「統計年報」系統裝置容量275.255MW之各機組明細,茲整理與監理期間之統計比較如下表:

民國35年系統裝置容量統計差異表-企劃處表31 台電公司統計年報與台電監理期間台電接收報告所統計民國35(1946)年台電系統裝置容量之差異比較表

從上表比較可知,台電統計年報係將當年受到洪災淹沒損壞之立霧第一、銅門、清水第二、砂婆礑第一與第二、軟橋等水力發電所,及新港火力均予以剔除不計,但原為250KW被沖毀之大南(現在的東興)發電所,卻以民國39及47年分別修建擴充為400KW兩部機之800KW統計,似乎有失真之處。

且此種統計方式跟民國90年7月31日桃芝颱風洪災淹沒大甲溪谷關電(分)廠(180MW)、及民國93年7月2日敏督利颱風洪災淹毀青山電(分)廠(360MW)之裝置容量仍舊保留未剔除作法不一致。谷關電廠於民國99年10月22日全部復建完成總裝置容量增為217.8MW(54.45MW X 4),統計年報系統裝置容量之統計只計37.8MW增加部分容量(原裝置容量180MW一直計算在內,只是當作故障機組)。

10.3 七十年來台電各類發電裝置容量(MW、%)

10.3.1 七十年來各類發電裝置容量之變化與佔比

七十年前民國35(1946)年台電公司成立時,系統發電裝置容量275MW,當時為「水主(80%)火從(20%)」時期,火力只是枯水或水力機組檢修補充電力。之後,民國38年政府遷台,人口逐年增加,經濟成長,用電需求增加,水力發電無法滿足用電需求,開始擴大火力電廠的開發。到民國50年代初火力追上水力達成平衡(50%)。

接著,隨著經濟迅速成長,繼續開發新火力電廠,到了民國60年代中,水力裝置容量降至23%,火力則增至77%,電力供應轉為「火主水從」。此時又剛遭逢過第一次能源危機,台電為了能源多元化,引進核能發電,民國70年代中,水力裝置容量占比降到最低的12%,火力也降至56%,核能增加為32%。

進入了民國80年代,反核及環保意識抬頭,台電開始將大林五號機改燃進口液化天然氣(LNG)之後, 燃氣發電容量逐年增加;至民國90年代中,化石燃料大漲,又面臨全球暖化問題,於是再生低碳能源被重視,台電也逐漸增加風力及太陽能發電。截至104年底,火力發電容量占比達72.48%,核能為12.54%,水力為11.43%,另再生能源之風力與太陽能占比也逐漸提高至3.19%。

上述1945~2015年各年度火力、水力、核能、及風力太陽能發電裝置容量之占比(%)與變化情形,詳如圖50(標示%)及圖51(有標示MW值),可一目了然:

34-104發購電裝置容量各類%-%曲線圖50 民國34~104(1945~2015)年台電系統各類發電裝置容量占比(%)曲線,圖內「標籤欄」標示各年度各類發電裝置容量占比「%」值

34-104發購電裝置容量各類%MW曲線圖51 民國34~104(1945~2015)年台電系統各類發電裝置容量占比(%、MW)曲線,圖內「標籤欄」標示各年度各類發電裝置容量「MW」值,各顏色條狀長短表示占比「%」大小

10.3.2 七十年來裝置容量之變化與成長

從圖52顯示過去70年台電系統各類發電裝置容量之增長變化情形,大部分年度裝置容量都有增加,除了民國34~39年接收修復期間沒新增機組外,在民國74年,由於第二次能源危機效應,系統負載成長趨緩,備用容量高達55.1%,政府因而將核四及部分火力延後興建,民國75~78年連續四年無新機組加入,系統裝置容量沒有成長,所以民國79~83年連續限電;之後,加緊台中火力趕工及開放IPP,裝置容量才繼續增加;到了民國95年全球化石燃料大漲,景氣下滑,系統負載成長趨緩,甚至有兩年負成長,同時深澳(400MW)、林口(900MW含GT)、大林(600MW-G1~G2)火力除役,又無新機組加入,全系統裝置容量又再度沒增長,甚至負成長。

至於台電發電裝置容量成長倍數(以民國34年27.5萬瓩為基值1),每十年之成長倍數分別為民國44年1.8倍(約49萬瓩)、54年4.3倍(約119萬瓩)、64年19倍(530萬瓩)、74年約58倍(1597萬瓩)、84年70倍(19359萬瓩)、94年131倍(3612萬瓩)、104年149倍(4104萬瓩);發電裝置容量紀錄於民國70年首次破千萬瓩、民國83年破2千萬瓩、民國90年破3千萬瓩、民國98年破3千萬瓩。詳細情形,參考圖52及圖53(年裝置容量成長率):

34-104發購電各類裝置容量曲線-子母圖52 民國34~104(1945~2015)年台電系統各類發電裝置容量(MW)變動曲線

34-104各類裝置容量成長率圖53 民國34~104(1945~2015)年台電系統各類發電裝置容量年成長率(%)曲線

10.4 七十年來台電各類發購電量(億度)

10.4.1 七十年來發購電量之變化與成長

日治時期的台灣電力系統最高發電量為1943(民國32)年之11.95億度,到了日本戰敗投降的民國34(1945)年,驟降到3.57億度;民國35年5月1日台灣電力公司成立後,戮力修復,大陸中小企業紛紛來台,民國38年政府遷台,人口激增,政府盡力發展工業,用電成長迅速,至民國40年每年發電量幾乎都是20~30%成長,接著台灣經濟繼續發展,直到民國63年第一次能源危機發生之前,發電量成長率都維持兩位數成長,渡過石油危機後,繼續兩位數成長,到民國69年伊朗政變又發生第二次能源危機,民國70年台電第一次發生發電負成長1.67%,1982年成長率1.9%,從此之後,只有民國72、75、76年才有兩位數成長,其他都是個位數,過了民國90年代,成長率大都在5%以下,甚至有四年負成長,台電用電成長逐漸步入先進國家日本、美國類似後塵的飽和狀態(圖56)。

至於台電發購電量成長倍數(以民國34年3.57億度為基值1),每十年之成長倍數分別為民國44年5.5倍(約20億度)、54年18倍(約65億度)、64年64倍(229億度)、74年約150倍(526億度)、84年330倍(1179億度)、94年531倍(1897億度)、104年614倍(2191億度);發購電量紀錄於民國82年首次破千億度、十四年後民國96年破2千億度。詳如下圖54及圖55(成長率):

1943-2015發購電各類億度曲線圖54 民國32~104(1943~2015)年台電系統發電購電量變化曲線

1943-2015發購電成長率圖55 民國34~104(1943~2015)年台電系統發電購電量年成長(%)曲線

1951-2014台電韓電日電發購電量曲線圖56 1951-2014(民國40-103)年台電韓電日本系統發電購電量(億度)曲線

10.4.2七十年來各類燃料別發購電量之變化與占比
民國32(1943)年至2015年台灣電力系統的各類(水力、燃煤、燃油、核能、燃氣、風力與太陽能及汽電共生)發購電量之變化與占比,詳如下兩圖,圖57(各燃料別占比%)及圖58(各燃料別占比%及度數)所示:

1943-2015發購電各類%-%曲線圖57 民國32~104(1943~2015)年台電系統各類(燃料別)發購電量占比(%)曲線,圖內「標籤欄」標示各年度各類發電量占比「%」值

1943-2015發購電各類%-億度曲線圖58 民國32~104(1943~2015)年台電系統各類(燃料別)發購電量占比(%、MW)曲線,圖內「標籤欄」標示各年度各類發電量「億度」值,各顏色條狀長短表示占比「%」大小

從上兩圖顯示台灣七十年來,回首水力、燃煤、燃油、核能,燃氣、汽電共生、再生能源各類發電,隨著時代腳步的變遷,都曾各領風騷過,茲說明如下:

(A)民國36年水力發電量占比最高(99.5%)年:

民國32-43年期間,台灣電力供應幾乎都由水力發電占比高達85~99%。之後,隨著用電成長,除了繼續開發新水力機組外,也開始興建燃煤機組,首先是民國44年北火擴建兩部20MW燃煤機組及新建南部火力一部40MW燃煤機組、1958年再增建南火一部40MW燃煤機組、1960年新建深澳火力一部75MW燃煤機組、1961年再增設125MW深澳二號機。

(B)民國51年水火平衡年:

於是,水力發電量占比從80%逐漸下降,到民國51年降至50%左右,為水火並重的分水嶺年度;

(C)民國52年燃煤發電量最高占比(60%)紀錄年:

接著民國52年南火增加一部125MW,水力發電再降至40%左右,燃煤火力最高占比達60%,為台電最高燃煤占比歷史紀錄;但在民國53年後,台灣經濟繼續成長,台灣自產煤炭無法充分供應台電發電,於是,民國54年台電開始為補充燃煤之不足及煤炭安全存量,3月中將南火三部機全部改燒燃料油;民國55年深澳新增一部全台電最大的200MW三號機,56年元月又將深澳二、三號機及北部三、四號機相繼改燃價格便宜、運輸方便、使用簡易,相對清潔的燃料油;民國58年中油公司提供台電燃料油優惠價格,甚至低於台灣省煤,煤礦紛紛倒閉。

(D)民國66年燃油發電量最高占比(80%)年:

台電當時火力機組都是油煤兩燒,都改燃重油,火力發電燃油占比從民國53年的1.1%,到民國62年發生第一次能源危機時之77.7%,燃煤則降至2.8%,水力降至17%,民國54及57年完工的通霄氣渦輪燃燒台灣自產的天然氣占了2.5%,當時的石油危機,國內各公司紛紛搶購煤碳,形成煤荒,政府還緊急進口外煤50萬噸,台煤一時看好,但僅曇花一現,政府為了減輕工業界的油電成本,增加外銷競爭能力,對於工業用和發電用的燃料油,採取低油價政策,民國66年燃油發電占比高居80%,為燃油歷史最高紀錄。

(E)民國74年核能發電量最高占比(52.41%)年:

民國67年台電第一核能電廠第一部機宣布商轉,開啟台電核能發電紀元,進入能源多元化時代,接著1981年的核二、1984年的核三,剛好碰到第二次石油危機,到了1985年風水輪流轉,繼水力、燃煤、燃油發電掄元之後,核能發電量52.41%占比,奪下核能最高發電量紀錄,燃油壓縮到9.57%、燃煤也因油價高漲,開始燃燒進口煤,回升到24.88%,傳統水力維持在11%左右,新型的抽蓄水力發電這時才引進占1.75%。

(F)民國93年汽電共生(Cogen)發電量最高占比(7.17%)年:

到了1990年代開始,台電系統備用容量偏低,連續五年夏季尖峰期間都限電,台電除了開放IPP外,也鼓勵汽電共生購電,從1990年的0.34%、2000年的5.2%、到2004年的7.17%為汽電共生最高占比紀錄,之後,緩緩下降在4~5%之間變動。

(G)民國104年燃氣(LNG)發電量最高占比(35.1%)年:

第二次能源危機發生後,台電除了增加核能及進口燃煤外,為了經濟發展與環境保護,民國79年將大林五號機改燒進口液化天然氣(LNG),繼台灣自產天然氣萎縮後,重啟燃氣發電之門;之後,陸續興建全球流行的燃氣複循環機組,也配合國人環保要求,逐年增加燃氣,從1990年的1.2%、2000年的10.54%、2010年之28%,到了去(2015)年高達35.1%,為有史以來最高燃氣紀錄。這段期間為了國內經濟成長需要,燃煤也繼續增加,回到台電燃煤歷史上的第二春,大約都維持在30%以上,2001至2012年還連續維持40%以上12年之久,在2003年最高達45.47%,對台電電價低廉貢獻多多。

(H)民國104年風力與太陽能發電量最高占比(1.06%)年:

到民國90年代,台電開始逐漸增加風力及太陽能發電,從2003年的0.01%開始,11年後2014年的1.06%,成績並不理想。

10.5 七十年來台電自發電量與購電量

台電成立時既有向省屬台北市三角埔小水力發電所、部分糖廠、及水泥廠自發電購電,民國53、62、72年省屬的石門、曾文、義興等水庫水力加入賣電行列,民國77年政府開放汽電共生發電,民國84年又開放民間電廠設立,88年麥寮IPP第一部機商轉後,台電購電量才逐漸大增,到了民國93年購電占比高達26.2%的最高紀錄,台灣電力發電大餅被瓜分超過四分之一,近十幾年來占比也都維持在22~25%之間。詳細變化情形如下圖所示:

1945-2015台電自發-購電占比圖圖59 七十年來台電購電量(億度)與占比(%)之變化曲線

10.6 七十年來台電發電燃料(煤炭、燃料油、輕油、天然氣)用量

七十年來台電歷經水主火從到火主水從、能源多元化引進核能發電、環保意識抬頭進口液化天然氣(LNG)增加燃氣發電的時代,這幾種燃煤、燃油、燃氣不同發電之燃料用量,其隨著時代之變異情形詳如下列圖60~圖63所示:

10.6.1燃煤用量

七十年來台電燃煤機組的煤碳用量變化如下圖所示:

1945-2013年台電用煤量圖60 七十年來台電燃煤用量(萬噸)變化曲線

燃煤在早期水力發電為主的年代用得很少,民國40年代以後,台灣工業逐漸發展,水力發電無法滿足用電之需,燃煤逐漸增多,到民國53年煤炭用量達160.35萬噸,之後,需電繼續成長,台灣自產煤炭無法大量供應而且慢慢萎縮,便宜又運輸方便也比煤清潔的燃油就開始引進(參考圖61),逐漸代替燃煤,到了第二次石油危機的民國70年代,台電進口煤碳以因應油價高漲至今,到民國96年燃煤用量高達2,524萬噸,為台電史上用煤最高紀錄,其實從1998年到目前燃煤用量都維持在2,000~2,500萬噸之間。

10.6.2燃油用量

七十年來台電燃油機組的燃料油(重油)用量變化如下圖所示:

1945-2013年台電燃料油用量圖61 七十年來台電燃料油(重油)用量(萬公秉)變化曲線

民國54(1965)年台電南部(舊)火力開啟燃燒燃料(重)油之後,直到民國68年第二次石油危機發生之前,燃油取代燃煤擔任供應台灣經濟成長電力之大任,民國67年燃料油用量創新高達616萬公秉之後,用油就開始下降,直到民國77年年,台灣逐漸擺脫能源危機影響後,經濟起飛,備用容量偏低,燃煤機組再度以燃進口煤發電供應台灣用電外,燃油也跟著再次復活,補充不足電力,在民國85(1996)年重油用量達629萬公秉,寫下台電燃料油最高用量歷史紀錄。到了民國90年代,環保意識抬頭,油價節節上升,導致燃油逐漸被燃氣取代,燃料油使用逐漸式微。

1979年的全球能源危機影響期間頗長,這段期間台電為因應第一次石油危機後台灣經濟強力復甦而興建的機組,都重傷不已,成為被趙鐵頭部長稱為三呆的「呆機」,尤其是民國72年台電首次引進的通霄三組複循環機組(約750MW),在備用容量偏高的年度出生的又是高貴的燃輕油機組,發電機會不多,我印象中記得當時通霄游廠長經常拜託調度處調度發電。幸好通霄第三部瑞士BBC製CCGT機組裝有重油處理設備,於是為了節省燃料費用,開始試燒重油,成功之後,次年美國GE製的第一、二組也改燒重油,於是當時發電燃料成本降了4倍(每度3.64元降至0.94元),為全球創舉。所以圖61所標示的複循環燃料油,就是通霄CCGT所用之重油用量。後來為了環境保護,又改燃天然氣。

10.6.3柴(輕)油用量

民國34年以來台電柴油(輕油)用量變化如下圖所示:

1945-2013年台電輕油用量圖62 七十年來台電柴油(輕油)用量(萬公秉)變化曲線

輕柴油一向都比燃料(重)油之價格高出許多,台電係用在離島電廠柴油機組或尖峰機組之氣渦輪機(GT: Gasturbine),GT一般只有在系統電源緊急時才會啟用,或者是目前液化天然氣(LNG)大量使用下,萬一LNG存量短缺時,作為緊急備用燃料(油氣雙燒CCGT機組)。從上圖之柴油用量,大概可以看出那些高用量年度,當時系統之備用容量一定很緊澀,徘徊在限電邊緣。而複循環機組大量使用柴油則是機組商轉時,LNG尚無法供應,但系統機須急需發電,才先行燃輕油供電。

從上圖顯示,民國56年有氣渦輪輕柴油開始使用,該氣渦輪機組係南部火力新設GT三台(總容量101.7MW)分別在當年10、11、12月完成,係因應民國57年林口G1未完成前系統將嚴重缺電而緊急採購裝設,當年備用容量為-20.3%,直到民國69年還-0.4%,輕油用量高達34萬公秉,為70年來輕油用量第一波最高紀錄,其中尚包含為因應林口二號機延後完工,民國63年緊急採購裝設林口13部8MW柴油機之輕油用量;第二波使用輕油為第二次石油危機後,台灣經濟起飛時,民國77年系統開始有限電出現時,系統備用容量從最高的55.1%坐雲霄飛車5年後下降到4.8%,連續5、6年徘徊在5%上下,所以輕油用量激起另一波高峰,民國84年高達78萬公秉,為台電70年來輕油用量最高紀錄,其中包括南部複循環機組商轉LNG未能及時供應,先行以燃輕油發電之輕柴油用量。

10.6.4天然氣用量

七十年來台電燃煤機組的煤碳用量變化如下圖所示:

1945-2014年台電LNG用量-億立方公尺圖63 七十年來台電天然氣(自產與進口LNG)用量(立方公尺)變化曲線

台灣最早使用天然氣,首推我的故鄉苗栗縣,日治時期1930年代就有拉從錦水到頭份第一條天然氣管,那時頭份、竹南地區家庭就有使用天然氣,甚至客運汽車,我記得民國47年竹南初中畢業時還搭日新客運的天然氣BUS。

因此,台電最早使用發電的也是我的故鄉苗栗縣通霄發電廠,民國54年為了因應經濟起飛,在當時備用容量為-11.5%下,台電緊急向美國奇異公司採購四台氣渦輪機(總容量56MW)燃燒通霄鐵站山氣田生產的天然氣,民國57年再增設四台義大利飛雅特GT(總容量60.64MW),民國66年10月中油停止供氣,才改燃輕油,這一波燃氣用量最高達2.93億立方公尺。

到了民國79年,配合政府能源多元化與環保政策,中油開始進口液化天然氣(LNG),台電配合購買50萬噸LNG將大林五、六號機改燃液化天然氣,重啟台電第二波燃氣發電,民國86年複循環機組加入燃氣行列,台電興建之大部分新機組也都是燃氣的CCGT機組,尤其是大潭6組4,384MW燃氣複循環機組商轉後,燃氣用量急劇增加,去(2014)年最高達108.98億立方公尺(若以每公噸1319立方公尺估計約826萬公噸)。

10.7 民國103~104年度台電發電裝置容量與分佈

10.7.1 2015年之發電裝置容量與發購電量與占比

104年裝置容量-發購電量PIE圖64民國104(2015)年台電系統燃料別發電裝置容量(MW、%)與發購電量(億度、%)圖

上圖顯示,目前台電系統燃料別發電裝置容量排名,第一位為15,245MW(占37%)之燃氣機組、第二為燃煤機組10,697MW(占26%)、核能的5,144MW(占13%)排名第三、第四為燃重油2,750MW(占7%)、抽蓄水力的2,602MW(占6%)為第五位、第六位為慣常水力2,089MW(占5%),其餘依次為太陽能669MW(占2%)、風力642MW(占2%)、垃圾焚化爐622MW(占1%)、燃輕油575MW(占1%)、生質能0.983MW(占0.0024%)。

至於發購電量的排名,第一名改由裝置容量居次的燃煤782億度(占36%)獲得、第二為燃氣769億度(占35%)、核能的351億度(占16%)排名第三、第四為燃重油的98億度(占5%)、第五為汽電共生的62億度(占3%),其餘依次為慣常水力44億度(占2%)、抽蓄水力30億度(占1.4%)、垃圾沼氣25億度(占1.2%)、風力15億度(占0.68%)、太陽能8億度(占0.37%)、輕油4億度(占0.19%)、生質能134.8萬度(占0.0006%)。由此可見去年發電占比第一、二名的煤炭與天然氣價格下降對台電營運非常有利。

10.7.2 2015年初之台電345KV系統與電廠位置分布圖:

有關2015年初台電系統之超高壓輸電系統與各類發電廠地理位置分布情形、以及各類機組數目,詳如下圖:    10401-電力系統電廠分布圖-附機組數圖65民國103(2014)年底台電系統發電廠分布示意圖(資料來源:台電電力調度處網站)

10.7.3 2015年初之台灣各縣市台電發電裝置容量分布圖:

有關2015年初台灣各縣市之台電各類發電裝置容量情形,詳如下圖:

發電機組裝置容量圖-縣市別-10312圖66 民國103(2014)年底台電系統分布在各縣市發電裝置容量圖(資料來源:台電電力調度處網站)

上圖顯示,台灣本島各縣市發電裝置容量排名,第1名為高雄市7,809MW(19.1%)、第2名台中市7,115MW(17.4%)、第3名桃園市6,026MW (14.8%)、第4名新北市3,444MW(8.5%)、第5名南投縣2,866MW(7%)、第6名苗栗縣2,064MW(5.1%)、第7名基隆市2,016MW(4.9%)、第8名屏東縣1,937MW(4.7%)、第9名雲林縣1,878MW(4.6%)、第10名花蓮縣1,541MW(3.8%)、第11名彰化縣1,178MW(2.9%)、第12名台南市1,130MW(2.8%)。

發電裝置容量排名最後一名為台東縣19MW(0.1%)、最後第2為宜蘭縣42MW(0.1%)、最後第3為台北市72MW(0.2%)。

10.8 七十年來台電的發電廠與機組簡介

10.8.1發電機組裝置容量與竣工年表

台電公司過去70年來,先後興建不少水力、火力、核能、風力、太陽能等種種發電機組,茲根據各發電機組容量及商轉年度先後排序,繪製如下圖所示:

1945-1984年-30歲以上機組商轉年表B-烏來東興圖67民國34-73(1945-1984)年台電系統發電機組容量與商轉年表

 

1985-2015年-30歲以內機組商轉年表-2016-1版圖68民國74-104(1985-2015)年台電系統發電機組容量與商轉年表

10.8.2六十多歲的水力發電機組

民國35年5月1日台電公司成立後,台灣人口漸增,尤其1949年政府遷台,更是激增,工業也日益發達,到了民國39年台電系統尖峰負載18.07萬瓩打破日治時期之最高紀錄17.76萬瓩,而且有增無已,超過可靠容量,如遇枯旱,則生電荒,徹底解決限電之辦法,當然只有開發電源,基於經濟立場,及受到資金之限制,當時最佳選擇就是完成日人已施工未竟之發電所,如烏來、立霧、天輪等發電工程。

此外,國民政府遷台後,為發展台灣之經濟,以促使台灣成為三民主義之模範省,並厚植反攻國力起見,乃於民國42年起開始實施一連串的四年經建計劃,台電公司此時元氣出復,然為配合政府經建計劃之需要,也從民國42年開始實施長期電源開發計畫,積極開拓電源,其相關開發之電源內容簡介如下:

 

(A)65歲的烏來發電(廠)所(1950年)

於是,烏來成為首選,因為該發電所已經完成95%以上,先前調查,只需再三個月就可完工。烏來發電所位於目前新北市烏來區,係引用南勢溪(羅好壩)及其支流桶後溪(阿玉壩)之水發電,於1942(昭和17、民國31)年八月開工,到民國34年日本投降時停工,土木工程已大致完成。

第一部水輪電機及其附屬機件,也已運到一部份,經台電接收整頓,在民國35年秋季繼續施工,至1947年秋季土木工程全部完工,接著裝置機器。原計畫在1949年夏季發電,但發現經數次洪水後,烏來發電所至新龜山攔河壩間,靠近烏來發電所附近河床逐漸淤高,到了1948年秋季,該所尾水道已經埋入河床底下5公尺多,在洪水期間,河水曾一度侵入發電所廠房,對該所形成嚴重威脅。

因此,將機器安裝停止,轉而研究解決防護之道。最後決定一方面廠房加築防洪牆,並改造尾水道,另方面鑿低新龜山壩,改設活動閘門。該項工程於1949年12月開工,並同時進行裝置第一號機組。

第一號發電機裝機工程,包括裝置日本東京電業社製法蘭西立軸反擊式、360RPM、12.5MW水輪機,及連接之11KV、60HZ、11.25MW發電機與勵磁機,與11/66KV升壓主變。此外,並加強整理烏來-台北變電所之66KV輸電線路。最終於民國39(1950)年12月23日正式商轉。

因為烏來發電所為國民政府遷台後,第一座自行建設之電廠,政府當局特別重視,在第一部機商轉後次年,民國40年2月12日還特別為這部提前45天完工的烏來電廠一號機,舉辦隆重盛大的竣工典禮。根據民國40年4月份出版的第47期台電勵進月刊報導,典禮係由當時行政院長陳誠主持(圖69),台灣省主席吳國楨、省諮議會李萬居副議長、嚴家淦部長、資委會主席朱謙、生管會副主委尹仲容、財政廳長任顯群、經合分署副署長納森、台電朱董事長與總協理總工程師、及顧文魁處長和工程人員共計一百餘人參加。

陳誠院長還特別撰提「台灣烏來發電所碑銘」以資紀念,碑文如下:

「台灣烏來發電所居新龜山攔河壩之上游,壩後水藏,以歲久砂石壅積,河身日高,當烏來工程未竣時,洪水氾濫入室,遂以中輟。三十七年冬,美邦人士曾建議貸鉅金成之,議未定而罷。誠承乏台灣省政,以台地平野豐饒,四時稼穡皆便。增產肥料,為改善台灣民生之本。而擴充電力,又為增產肥料之本。乃撥款交台灣電力公司,剋期完成烏來未竟工程,並重新修新龜山發電所,鑿石排空,既導既宣,重門峭壁,渟蓄疏節,咸得其宜。事成而利溥矣。主其事者朱君一成,自奮其衷,不假外力,而員司之精勤將事,夙夜罔懈,皆可紀也。工既竟議,伐石落成乃為銘曰:

烏來之濱,水石嶙峋,是蓄電力,萬弩無垠。洪濤擊狀,下游久湮。

鑿石宣疏,歸於無垠。憂勤夙夜,以集其勛。膏澤所加,用富吾民。

綠野油油,禾稼如雲。後有觀摩,視此刻文。

中華民國四十年二月                                   陳   誠」

至於烏來第二部機組則於民國43年6月完工商轉,兩部機裝置容量總共22.5MW。

烏來發電所-陳誠合併照台電20年圖69民國39(1950)年12月底台電自行建設之第一部發電機商轉之烏來發電所、及民國40年2月12日行政院長陳誠親自主持竣工典禮(資料來源;台電20年紀念專刊)

(B)立霧發電所(1951年)

立霧發電所(圖70)也是跟烏來相同,因政府遷台,用電激增,台電原有設備不敷供應,決定立即修復之發電所。發電設備為日本東京芝蒲公司製造11KV、20MVA、功因0.8之發電機組;水輪機則為電業社製造,法蘭西斯立軸式、360RPM、18MW水輪機,有效落差原為118公尺,因河床提高,有效落差降為112公尺。立霧一號機於民國40年12月1日修復完工,所發電力經20MVA主變升壓為66KV,利用66KV兩回線經花港S/S連接至銅門發電所,再經也是民國40年12月19日竣工之66KV舊東西線,將電力輸送到萬大發電廠,引接至西部系統。

立霧第二部機組裝置容量跟第一部機組都為16MW,係台電第一個電源開發五年計畫預定工程之一。民國42年春,先著手進行裝設屋外變電設備,將先前應日月潭修復需要移裝大觀發電所暫用之三相20MVA變壓器,於施工時移回應用。11月正式開始裝機,民國43年3月6日商轉。

P1110598圖70民國40年修復之立霧發電所(民國104年7月攝)

(C)天輪發電總廠(1952年)

天輪發電總廠位於前台中縣和平鄉白冷大甲溪右岸,為開發大甲溪電源(德基、青山、谷關、天輪、馬鞍電廠)之先驅(圖71),係民國41年9月9日工程行將完成發電時,老蔣總統蒞臨視察,親自賜題名「天輪發電總廠」(圖72),因而得名。

大甲溪電廠興建順序圖-剖面圖圖71大甲溪流域發電廠地理分布圖與剖面圖(海拔)及興建先後順序

天輪電廠係日治時期開發大甲溪流域發電計畫之一的「天冷發電所」,日本人在戰前就已經完成部分廠房,並安裝二、三號尾水管,及一、四號基礎完成尾水管下方。當初設計安裝四部25MVA水輪發電機,後因戰爭失利,工程遂告停頓。

民國40年以前,雖有成立「天冷工程處」,但僅從事原有設備之維護及八號隧道之開挖,限於財力,未能大規模開工。到了民國40年,為了因應系統負載之急遽增加,獲得美國經合總署之援助,才全面開工。

第一部機(三號機)於民國41年3月開始安裝,9月就竣工商轉;第二部機(二號機)於民國42年1月開始安裝,8月1日商轉;第三部機(四號機)在1955年11月由該廠員工自力安裝,到1956年4月9日商轉;這三部28.5MVA、功率因數為0.9、出力26.5MW之水輪發電機組的二、三號機係日本日立公司製、四號機係日本三菱公司製造;水輪機都是豎軸法蘭西斯式、400RPM;發電機端電壓也都為11KV,經主變壓器升壓至154KV,利用天輪-霧峰一次輸電線雙回線輸送至霧峰變電所,跟系統連接。此外,三號機於民國41年9月5日發電後20天,於9月25日20:25發生風扇折斷致使線圈燒損事件,後經日立賠償修復,於12月15日重行發電。第四部機(一號機)於民國66年8月開工增裝,民國68年3月12日商轉,使天輪電廠總裝置容量達106MW,惟自民國69年8月修正為90萬瓩。

大甲溪系列電廠從天輪最早(1952年)興建,谷關(1961年)其次、接著青山(1974/2)、最上游的德基(1974/7)殿後,過了24年(1998/7)再建馬鞍,成為完整的114萬瓩的串聯水力電廠。這系列電廠全靠德基水庫最多儲存2億多立方公尺的水來發電,因各電廠電水比(MW/CMS)不同,所以下游建有青山壩、谷關壩、天輪壩、馬鞍壩等調整池來調整,但因大甲溪嚴重淤積,影響調整池容量調整能力,尤其谷關電廠早年滿載發電用水量約113~130CMS,而天輪四部機(90MW)時滿載用水量約68CMS左右,多餘的水就靠天輪壩調整池蓄水,若調整池滿水就會溢流浪費珍貴水資源,碰到豐水也是只有溢流來維持大甲溪滿載發電,白白讓水不經發電溢流。

因此,台電於民國77年3月動工興建新天輪發電工程(也就是天輪五號機),來截取谷關電廠部分發電尾水(改善溢流),經頭水隧道到天輪電廠下游約200公尺之新天輪地下廠房,所裝置一部台電慣常水力單機容量最大之105.5MW、瑞士VEVEY公司製、257RPM豎軸法蘭西斯式水輪發電機組來發電,除了增加發電外,還大大提高大甲溪系列電廠之運轉彈性,對我們調度人員調度運轉助益不在話下。

談起新天輪地下電廠,就讓我心情沉重,憶及新天輪發電工程施工進行到第五年,民國82年10月28日下午16:03,正在進行併聯發電竣工試驗時,洞內突然發生爆炸,不幸造成6人死亡、25人受傷,往生者其中一位褚副處長是我的工專學長好友,他為人篤實認真負責、心地非常善良,竟遭此不幸,讓我悲慟不已!台電應該立碑紀念這幾位為台灣電力建設殉職的員工,永不被後人忘記!

新天輪發電工程經此事故,拖延到民國85年4月30日才正式商轉。至此,天輪電廠總裝置容量高達195.5MW。

此外,在新天輪竣工後,台電公司為精簡組織、統一事權、提高營運績效,於於民國85年8月1日將大甲溪流域沿線之德基、青山、谷關、天輪等電廠及社寮、后里、馬鞍等機組合併成立為大甲溪發電廠,總裝置容量為1137.165MW。其行政中心與遙控中心設在天輪電廠(分廠)。天輪電廠除了發電廠外,台電民國63年完成之345KV輸電系統之第一路南北超高壓輸電線,在北中南各設一所345/161KV超高壓變電所,設在天輪電廠的天輪E/S(圖73),就是負責聯絡台電中部161KV系統的樞紐。

 

天輪電廠圖72早年之天輪電廠(資料來源:台電卅年紀念專刊-民國65年)

天輪開關場DSC_3190圖73附設在天輪電廠的天輪超高壓變電所(2015年12月蔡文達攝)

(D)銅門發電所(1955年)

日治時期昭和18(1943、民國32)年4月完工之總發電容量24MW銅門發電所,短短運轉16個月後,就被異常洪災所害,攔河壩及進水口等均被沖毀,整個廠房被淹沒在河床底下,遂告廢棄。後來台電因電力需要激增,積極推動電力開發五年計畫,把銅門發電所重建納入計畫之一。因鑑於河川地質不良,且多颱風地震,攔河壩及進水口方面,除針對日本人過去建設時疏忽之處於已改正修復外,對於廠房之興建,因銅門附近河床易變,為恐重蹈覆轍,幾經研討,乃決定於岩質較佳之地下興建地下廠房(圖74),且具有防空之性能,並決定裝置三部豎軸法蘭西斯式600RPM、7.7MW水輪機,及三部三相、11KV、10MVA、0.8PF發電機,裝置容量共計21MW,分別於民國44年1月(一號機)及7月(二、三號機)商轉,三部機連接至11KV母線經一台三相10.5/69KV主變壓器升壓至69KV,接到對岸銅門69KV開閉所,連接銅門-花蓮、銅門-萬大、銅門-溪口69KV輸電線供電。

銅門地下電廠之建設,當時在東亞尚屬創舉,其設計特點為:(i)空間之經濟利用,(ii)注意通風安全,(iii)出入通道之加強。

P1110438圖74通往重建銅門電廠的吊橋,左側溪邊水泥建物為日治時期(1943年)興建之舊銅門發電所遺址(資料來源:2015年七月攝)

10.8.3 五十~六十年機齡的水力發電機組

(A)霧社水力發電工程(1957年)

霧社水力發電工程係延續日治時期1939年開始興建、1944年2月因太平洋戰爭戰事激烈財務困難而停工之霧社水庫發電工程,當時已完成兩部1.035萬瓩發電機(一、二號機),輸水路約完成5%;原設計97公尺重力混凝土溢流壩之霧社水庫大壩也僅完成六分之一。

台電完成第一個四年電源開發計畫之後,接著開始第二個四年計畫,興建霧社大壩與發電工程,同時也屬於利用美援之工程。台電於民國40年委請美國墾務局重新設計,改為曲線型重力壩,高114公尺(壩頂海拔1005.84公尺),攔截霧社溪水流,自萬大以迄霧社上游約10公里之河谷,形成一大水庫,總蓄水量1億4500萬立方公尺(圖75)。大壩上游右岸設斜塔式結構進水口,經長約380公尺之壓力隧道穿山越溪後進入壩下游之萬大電廠,廠內裝置兩台最大用水量12CMS、400RPM、11.2MW法蘭西斯式豎軸水輪機,頂部連接三相11KV、0.9PF、11.5MVA發電機,出力10.35MW,兩台裝置容量共20.7MW,於民國46年7月完工商轉(有人稱為霧社電廠)。創國人自營水利工程之先例。

萬大電廠廠房內(圖76)另有一部日治時期1943年2月竣工、由萬大溪奧萬大攔水壩引水發電之最大用水量6.95CMS、300RPM、16.5MW横軸佩爾頓(Pelton)水輪機,連接一部三相11KV、17MVA、0.9PF發電機,出力15.3MW (有人稱為萬大電廠)。萬大電廠屬於濁水溪日月潭發電系統之一環,霧社水庫興建當初有效容量1億3991萬立方公尺,除供霧社電廠發電外,復可調節而提高引水量,增加下游之日月潭大觀與鉅工電廠之可靠電力42MW,經濟價值甚高,同時對下游灌溉與防洪均有貢獻。

霧社水庫只有兩台10.35MW發電機組發電,用水量僅約23~45CMS,所以水庫經常溢流。因此,台電於2012年9月在霧社水庫增設一部1.97萬瓩機組(四號機),12月在下游松林部落增設松林分廠(圖78)兩部機組(五號及六號機;18.2MW及2.7MW),增加霧社水庫發電效益。可惜的是,根據今年4月新聞報導,霧社水庫原設計估計淤積應是百年後,但今年才58年,霧社水庫有效容量只剩4,726萬立方公尺,淤積率達68.5%(圖77),高居全國水庫之冠,已經變成「土庫」了。大大影響水庫發電防洪效益。

霧社壩-台電20年圖75早年之霧社大壩及水庫(資料來源:台電20年紀念專刊-民國65年)

P1110869圖76萬大電廠之15.3MW横軸佩爾頓(Pelton)水輪發電機及兩台10.35MW法蘭西斯式豎軸水輪發電機(民國104年7月攝)

DSC09261圖77霧社水庫2015年淤積率達68.5% (從水庫上游霧社端看)(2009年7月攝)

P1110901圖78 民國101年12月在萬大電廠下游松林部落增設之松林分廠(民國104年7月攝)

(B)龍澗發電廠(1959年)

龍澗發電廠位於花蓮縣木瓜溪支流龍鳳溪側,在標高1249公尺處之龍溪河床築29.5公尺高的混凝土重力攔河壩,壩頂設三座弧型閘門,壩基施以隔幕灌漿攔截潛流,壩後調整池容量為23.5萬立方公尺,取水經長515.9公尺之壓力隧道及長1475公尺設在斜洞隧道內之壓力鋼管,至距尾水道洞口深760公尺(圖79)的長45公尺寬10公尺高13公尺之地下發電廠,廠內裝置一部最大用水量6.93CMS、514RPM、5.8萬馬力單管雙輪佩爾敦(Pelton)橫軸水輪機、連接一部三相11KV、54MVA、功因0.9(48.6MW)發電機(圖80)發電,再經60MVA、10.5/69KV主變壓器升壓69KV引接東西線及龍澗-花蓮69KV輸電線納入系統。落差高達855.7公尺,為遠東高落差水力發電廠之一。

P1110158圖79 六十年前所挖的龍澗地下電廠,在距尾水道隧道洞口深760公尺之處,這條舊尾水隧道在民國68年龍澗擴充工程開工時,變成電廠通道,另建一條852公尺新尾水隧道(民國104年7月攝)

P1110169圖80龍澗地下電廠相隔四分之一世紀興建的兩部佩爾頓式橫軸水輪機發電機 (民國104年7月攝)

龍澗發電工程亦係利用美援建造,於民國45年開工,48年6月完工。之後,為增加枯水期龍澗電廠尖峰發電能力5.475MW,於民國52年規劃龍溪抽水計畫,在龍溪壩下游約600公尺左岸山腹內設立抽水站,最大抽水量0.5立方公尺/秒,抽水水頭231公尺,抽水站主要設施包括高5公尺、長26.3公尺混凝土攔河壩、地下機房內置兩台1200馬力馬達帶動抽水機,內徑0.5公尺、長270.8公尺之輸水管路,及376公尺長、寬0.7公尺、深0.8公尺暗渠。民國54年2月開工,民國56年5月完工商轉。當時抽水站由龍澗電廠遙控,為台電首座遙控抽蓄水力設施。

木瓜溪流域上游,雨量充沛,各支流水質清澈,水力資源豐富,沿溪原有龍澗、銅門、清水、榕樹、初英等電廠,總裝置容量達81萬瓩(圖81)。其中銅門、榕樹、初英等三廠受上游天長斷崖及五甲崩山之影響,豐水期水流含沙量特多,常需停機排砂,損失甚大。

木瓜溪水力發電廠-水壩圖B圖81木瓜溪流域水力電廠、引水隧道、水壩佈置圖(資料來源:台電東發處簡報)

為改善此項缺點,台電公司乃進行奇萊引水工程,將上游各支流清澈水量經14.7公里長隧道引入龍溪調整池,並在小龍澗引水隧道出口與龍溪調整池間247公尺落差,興建龍溪電廠,裝設一部最大用水量2.4CMS、900RPM、4.7MW橫軸法蘭西斯式水輪機,及一台三相、605RPM、6.6KV 4.7MW、0.9PF感應發電機(1986/4/27商轉);另在龍澗電廠增設一部跟一號機同型式、同容量4.86萬瓩之機組(1984/9/12商轉)。

然後,再利用龍澗發電尾水與水濂(銅門)壩進水口間70公尺落差,興建水濂電廠(圖82)裝設一部最大用水量16.68CMS、400RPM、9.9MW豎軸法蘭西斯式水輪機,及一台三相、6.6KV 10.56MW、0.9PF同步發電機 (1985/4/30商轉)。此外,另在清水電廠發電尾水之105公尺落差,在木瓜溪畔復建清流電廠(圖83),裝設一部最大取水量4.9CMS、600RPM、4.36MW橫軸法蘭西斯式水輪機,及一台三相、605RPM、6.0KV 4.2MW、0.86PF感應發電機(1983/12/29商轉),俾使木瓜溪水力得以充分開發使用。

P1110249圖82水濂電廠(紅色橋頭山壁內)及銅門電廠上池之水濂(銅門)壩(民國104年7月攝)

P1110417圖83清流電廠 (民國104年7月攝)

(C)谷關發電廠(1959年)

谷關電廠位於大甲溪中游上谷關地方,為大甲溪多目標開發系列中最重要之一廠。該廠之主要工程為拱壩、進水口、壓力隧道、平壓塔、壓力鋼管、地下廠房、尾水隧道及其他附屬設施。其中拱壩(圖84)為本工程特色之一,採直筒式結構、拱軸半徑92.1公尺、高85公尺、壩頂長149公尺、底部最厚僅10公尺,壩身設高6.6公尺、寬9.3公尺、潛水深39公尺、直提式溢洪道四座、可宣洩4,760CMS洪水以及排砂,係法國柯英公司設計、壩後形成之調整池有效蓄水量為1,130萬立方公尺,迴水上溯3.5公里,成為人工湖泊。進水口設在大甲溪左岸,引水入內徑6.2公尺、全長4.856公里之壓力隧道,此壓力隧道之設計亦為本工程另一特色,目的在增加發電機組對系統負載變化之適應性;隧道線路所經多為堅硬的石英石。平壓塔兩座採用制孔式、內徑12公尺、高75公尺,連接兩條各長186公尺壓力鋼管,導水至廠房。

遠眺谷關壩DSC_3208圖84谷關壩 (民國104年12月蔡文達攝)

廠房開挖淨寬13.8公尺、長86.5公尺、高28.35公尺,位於大甲溪左岸山腹內,裝置四部立軸式水輪發電機,發電尾水經尾水隧道放回大甲溪,全部工程設計連通道、通風設備、排水系統均為當時最經濟之新式設計布置,土木工程一次施設完竣,機電工程則分兩期。全部工程自民國46年9月開始,民國50年12月完成第一期4.5萬瓩兩部機,第二期兩部機則於民國55年初竣工商轉,總裝置容量高達18萬瓩,為當時台電最大之水力發電廠(圖85)。當時所發電力係經四台三相、13.2/161KV、57.5MVA主變壓器升壓161KV,接161KV電纜引接到洞外對岸161KV開關場,由谷關-天輪161KV四回線、及谷關-新竹161KV兩回線接到台電系統供電 (目前復建後改由谷關-天輪161KV兩回線引接台電系統) 。

谷關G12-台電20年-復建合併圖85同一廠房之谷關電廠相隔42年的新舊機組(民國104年12月蔡文達攝)

談起谷關電廠,讓我想起我在台北工專1962年四年級時「水力發電」課的王忠漢老師,他的課都排在星期六下午,後來我們才知道他當時是台電「達見工程處」處長,正在如火如荼在趕建谷關電廠,周末才有空,但也常翹課,大概工作太忙之故。在我的印象裡,這位民國25年清華大學畢業的高材生,人緣很好,經常笑容滿面,非常風趣,他知道工專學生窮學生很多,常在課堂上跟我們說若缺錢,不要客氣來向他借錢,兜得同學們哄堂大笑,可能他在工程處賺的錢比較多。等到我畢業當預官後進台電,他已經高升總工程師了!

此外,谷關電廠是我民國54年10月進台電調度室電驛課服務後,第一次出差的電廠,所以印象記憶特別深刻,當時係第二期的三、四號機加入系統,發電機運轉前後,要做電驛許多各項試驗,需要眾多人手,才出動到菜鳥工程師。第一次出差,一切當然很新鮮,來到上谷關,看到電廠坐落在山水國畫般的岩洞裡(圖86),坐工程車從橫貫公路彎道下坡經過第一座吊橋到達161KV開關場,再通第二座跨大甲溪吊橋,進入約300公尺隧道,來到約有3個籃球場大,地板上四、五層樓高的地下廠房,真是別有洞天,第一次開眼界,心理感到滿震撼,由衷地對台電土木前輩的成就倏然起敬。

但是後來很不幸的事發生了!從前被讚譽為「人定勝天」的地下電廠與中橫公路,由於民國88年9月21日中部發生集集大地震的影響,大甲溪自德基壩以下至天輪壩間兩岸崩塌嚴重,遇雨變成土石流,自山坡沖下,大量砂石淤積在河床。在921大地震前,谷關電廠洞口吊橋下,溪流河床水面標高約754公尺;次(89)年6月一陣豪雨,河床升高8公尺為海拔762米;又再過一年民國90年7月桃芝颱風來襲,河床再淤高至18公尺為海拔772米,與既有廠房通道洞口幾乎同高,地下廠房全部淹在水中,發變電設備嚴重受損,無法發電;2004年7月2日敏督利颱風帶來旺盛西南氣流,發生洪災,河床驟增為30公尺海拔784米,更把廠房洞口淹沒河床砂石堆中,無法進出(圖86)。這次「七二水災」也讓上游的「青山電廠」遭到谷關電廠同樣命運,廠方機具被淹沒。這幾次事故發生時,我還沒退休,在台電大樓防颱中心一再聽到大甲溪的土石流災害,都覺得不可思議,也為電廠同仁安危擔心不已,讓我感到「人不一定勝天」,還是要尊重大自然力量!

谷關電廠連續洪災圖86建廠將近50年的谷關電廠歷經桃芝、敏督利颱風洪災河床淤高滅頂紀錄 (資料來源:台電發電處簡報-民國93年9月)

谷關電廠四部4.5萬瓩機組總共18萬瓩之發電容量,對台電電力調度運轉之系統頻率調整、備轉容量、緊急應變及經濟調度,有著莫大貢獻;尤其在台灣缺乏自產能源,每一度電皆得來不易,水力發電更是珍貴潔淨的再生能源,而且當今全球暖化問題日益嚴重,台電為配合政府新能源政策,提高再生能源發電比重,兼顧環保,同時也顧及台電經濟調度起見,於是積極進行谷關電廠復建工程(圖87),期於復建後谷關電廠能免受山崩、土石流及河床淤高等因素再度造成災害與威脅;在民國91年4月29日奉行政院核准後,積極展開復建工作。

電廠主體工程於民國91年12月開工,原預計在2005年12月完工四部機商轉,但在2004年7月遭受敏督利颱風影響,河道又在淤高10餘公尺,為確保地下廠房不再淹水,又將施工內容作部分修訂與調整;接著又遭受94年海棠、馬莎、泰利、龍王颱風影響及谷關附近中橫35K明隧道約60米滑落溪底造成交通中斷,96年聖帕、韋帕、科羅莎颱風造成聯外、工區道路及過河便道損壞等影響,以及地下廠房減滲與導排滲水處裡工作,使得谷關復建工程,一再延後,到民國96年底第一部機並聯,其餘在次(97)年2、6、10月陸續並聯商轉(圖85),同時,效率提高總裝置容量增至217.8MW。

谷關電廠復建圖-台電青山施工處-A圖87台電「順應自然,尊重自然、不與自然對抗」復建規劃下的谷關電廠復建平面佈置圖(資料來源:台電青山施工處簡報-民國99年4月)

(D)石門發電廠(1964年)

石門發電廠係政府於民國45年7月興建第一個灌溉、防洪、發電及公共給水及發展觀光事業多目標水資源開發工程的石門水庫之附屬電廠,位於大漢溪上游、目前桃園市龍潭區,於民國53年1月及5月分別完成各一部13.8KV、200RPM、4.5萬瓩豎軸法蘭西斯式水輪發電機,總裝置容量9萬瓩,目前所生產之電力經兩台13.2/161KV、57.5MVA主變升壓,連接161KV雙回輸電線路送至台電公司瑞源變電所(最初為松樹變電所)併入電力系統;產權早期屬於台灣省政府石門管理局,委託台電營運,後由經濟部水利署北區水資源局委託,民國91年改採台電承攬經營。

此外,石門水庫完工後,淤積問題相當嚴重,除於民國55年完成興建25公尺高的義興防砂壩外,民國62年9月完成加高工程,後經中興工程顧問社研究證明利用建壩所得的水頭及下游曲折河道形成的落差,用以發電至為經濟,民國66年4月經當時省政府核准興建義興發電廠,於民國72年7月完成安裝一部13.8KV、360RPM、4萬瓩豎軸法蘭西斯式水輪發電機,經13.2/69KV、45MVA主變升壓,連接到台電69KV系統,並比照石門電廠方式營運。

台電卅年-石門發電廠全景圖88 石門水力發電廠夜景(資料來源:台電卅年紀念專刊)

10.8.4 四十~五十年機齡的水力發電機組

(A)榕樹電廠(1967年)

榕樹電廠位於花蓮縣吉安鄉榕樹村木瓜溪畔,係利用銅門電廠尾水19.913 公尺落差發電,之後,再導流入吉安圳,再經初英電廠發電以後,灌溉吉安平原三千多公頃的農田。該廠水路部分工程於民國47年完成,電廠及裝機則於民國56年2月19日竣工。

榕樹機組是本省第一座無人遙控發電廠,廠房為半地下式,裝置1部最大用水量16.64CMS、405RPM、2.85MW之豎軸卡布蘭水輪機,連接一部三相、3.4KV、容量3MMA、0.9PF感應發電機,出力2.7MW (圖89)。                   P1110479圖89 榕樹電廠(民國104年7月攝)

(B)青山電廠(1971年)

青山電廠位於目前台中市和平區青楓大甲溪達見峽谷下游,所以興建時稱下達見發電工程,為大甲溪流域電源開發系列從上游的第二廠,上啣德基電廠尾水,下接谷關調整池,利用落差達295公尺,主要工程為:

距德基大壩約1公里處興建一座高45公尺混凝土重力壩(青山壩),壩頂裝置三座高20公尺、寬10.7公尺弧型閘門,形成有效容量為59萬立方公尺的調整池;進水口位於青山壩下游右側,引水接內徑6.6公尺、長5.436公里壓力隧道,再接高72公尺、內徑18公尺制孔式平壓塔,經2.6公尺直徑支管接兩條內徑4.7公尺遞降4公尺之壓力鋼管,順45度斜坡進入位於青山附近大甲溪右岸山腹內之發電廠房,廠房高36公尺、寬17.5公尺、長89.5公尺,結構為大甲溪流域各廠中規模最大者。裝置有四部360RPM、最大用水量43.5CMS、14.4萬馬力之豎軸法蘭西斯式水輪發電機組,發電機為13.8KV、0.9PF、裝置容量100MVA,總裝置容量為36萬瓩(360MW),為台電最大的慣常水力發電廠。發電尾水經由尾水隧道放入下游谷關調整池。所發電力經四台三相、13.2/161KV、容量115MVA之主變壓器升壓至161KV,引接至洞外之161KV雙母線屋外開關場,經青山-谷關(目前改為青山-卓蘭、青山-翁子)161KV兩回線接台電系統供電。

青山電廠為當時美援計畫中最後一個工程,由美國哈察(Harza. Consult Engineering Co.)工程公司擔任顧問,於1964年7月開工,初期一、二號機分別於1970年12月24日、及29日完成併聯發電,並將「下達見」電廠更名為命名為「青山發電廠」,台電青山發電廠則於同年12月20日正式成立,青山1號機與2號機經試運轉後於1971年2月19日正式商轉。第3、4號機組裝置容量也是各為9萬瓩,分別於1973年6月6日、及7月21日商轉(圖90)。

青山新舊機組圖90 同一地下廠房之青山電廠相隔41年的新(2014年、右側)、舊(1973年、左側)機組(民國104年12月蔡文達攝)

當年總裝置容量36萬瓩的青山電廠,對台電電力調度運轉的系統頻率調整、與備轉容量、及調節尖峰供電具有極大助益。我猶記得青山單機容量特大的9萬瓩,在離峰期間,可以降到0MW運轉,除了可以省水外,快速升載備轉,並聯一、兩台就抵得上其他電廠好幾台,所以成為我們調度員的最愛。

但好景不常,繼2001年7月30日桃芝颱風重創淹毀谷關電廠後,2004年7月2日(「七二水災」)的敏督利颱風,讓青山電廠也步上後塵,颱風帶來超過1000毫米(一公尺)的降雨量,大甲溪兩岸發生嚴重崩塌及土石流,大量土石流入大甲中,嚴重淤積河床,青山廠房出風道附近河床淤高約12公尺,洪水由出風道及尾水平壓塔出風口灌入廠房,淹沒發、變電設備;開關場附近河床淤高約15公尺,與開關場地面高差不及1公尺,開關場及廠房通道洞口有被淹沒之危機;開關場區微波機房、修理工廠遭崩塌土石埋沒,開關場通達道路假隧道基礎遭溪水淘刷懸空,尾水出口遭土石埋沒。地面辦公室區及廠區對外連絡之青楓橋亦岌岌可危。

災後不到兩個月,2004826日之艾利颱風,又將廠區對外連絡之青楓橋沖毀,次(2005)年復經7月的海棠颱風,8月的泰利颱風,10月的龍王颱風,土石已侵入地面辦公室區及開關場。

青山電廠開關廠洪災前後圖91 2004年7月2日(「七二水災」)的敏督利颱風,讓青山電廠也步上谷關電廠淹沒後塵,開關場附近河床淤高16公尺(左圖為災前、右圖為災後)(資料來源:台電發電處簡報-民國93年9月)

台電為減碳發展綠能,繼續善用大甲溪潔淨水力,同時為系統尖峰供電調節與頻率調整與備轉容量等重大功能,積極準備復建,2008年6月復建可行性計畫奉行政院同意辦理,10月通過環評審查,2009年11月展開復建工程之先期工程,主體工程於2010年7月動工,總經費達173.34億元。

青山電廠復建工程規劃基本原則,台電從這幾年大甲溪慘痛教訓的啟示,改以「順應自然、尊重自然、不對抗自然」為原則,亦即避開大甲溪河床淤積及洪水之衝擊,及土石流與不穩定邊坡之影響,土木設施儘量保留使用,電廠運轉朝無人化規劃等原則復建。所擬方案為:(a)將尾水出口向下游延長2,093 公尺至谷關調整池左岸;(b)將廠房通道延長5,620 公尺至大甲溪左岸台844.1 k壩新路口處;(c)於地下廠房內新建開關場。詳細情形如圖92所示。

台電展開5年艱辛復建之路後,歷經颱風災害及惡劣地質等層層困難,睽別11年之久的青山電廠,一、二號機終於在2014年5月、及6月併入系統運轉發電,第3、4號機組也分別在於7月30、及9月4日並聯系統發電。

青山電廠復建平面圖-A圖92台電「順應、尊重、不與自然對抗」之青山電廠復建平面佈置圖(資料來源:台電青山施工處簡報-民國99年4月)

(C)曾文電廠(1973年)

曾文電廠(圖93)類似石門電廠,為當年台灣省政府統籌興建多目標曾文水庫附設的水庫式水力發電廠,位於嘉義縣大埔鄉與台南市南西區交界的曾文溪上游曾文水庫大壩左岸山腹中。1965年由水利局規畫完成後,1966年7月成立曾文水庫建設委員會及曾文水庫工程局,積極展開準備工作,1967年10月正式興工,1973年6月電廠開始發電。

電廠相關設施包括進水口、引水隧道、廠房通達隧道、地下廠房、尾水道等。進水口設在大壩左岸上游坡面,為一斜塔式結構物,接一條內徑3.8公尺、長281公尺之壓力鋼管至地下廠房,廠房為穹型頂、筒型壁結構,內徑21公尺,從底部進水坑至拱頂高為39.1公尺。廠內裝置最大用水量56CMS、8千馬力、200RPM豎軸法蘭西斯式水輪發電機一台,發電機為13.8KV、0.9PF、容量55.56MVA、出力5萬瓩。所發電力經一台三相13.2/69KV、64MVA升壓為69KV,再經曾文-南化、曾文-白河兩回69KV輸電線送至台電二次系統供電。

曾文電廠營運也跟石門電廠相同,委託台電營運,電力售予台電,2002年改採台電承攬經營。

台電卅年-曾文水庫-合併圖93曾文水庫與電廠機組(資料來源:台電卅年紀念專刊)

(D)德基電廠(1974年)

德基水力發電廠位於目前台中市和平區大甲溪上游,為台電大甲溪流域五座串聯水力發電廠之樞紐(參考圖71)。籌建德基(原名達見)水庫大壩歷時達30多年,到民國1968年11月得到世界銀行貸款後始能進行,於1969年12月開工,1974年6月26日首部並聯系統。

D-1 日治時期之大甲溪水力發電計畫與施工

回顧德基電廠開發史,遠在日治時期1929(昭和4、民國18)年台灣總督府土木部八田與一技師就曾有在大甲溪上游興建台灣最大水力發電水庫的構想。1934年日月潭水力發電工程即將完成,他在花蓮港召開水利大會後,帶領8名技師,從花蓮橫跨中央山脈,來到大甲溪流域的達見,實地調查尋取興建水庫地點。

1937(昭和12)年台灣總督府決定興建新高港(現台中港),讓附近成為工業區,並以大甲溪水力發電為原動力。當時大甲溪上游明治(谷關)至太保久之間地形圖,陸地測量部尚未完成,暫擬以太保久附近築壩蓄水1.7億立方公尺,但地質欠佳,未能決定,俟地形圖完成,發現達見壩址之優良特點,乃捨太保久而改取達見為壩址,積極推動附屬工作。

1942年2月,台灣總督府為配合南進政策,向日本內閣提出推展大甲溪電源開發,以供新建新高港工業區化學與重工業應用及防洪之「大甲溪開發事業計劃」預算,事關國防工業需要,得到日本中央與軍方支持,獲得日本國會通過,開始興建。並預定8年內完成達見壩之興建。

由於大甲溪開發計劃,除發電外,尚有防洪、灌溉等效益,所以水庫屬於政府事業,當時估計之1.35億日圓經費,日本政府提供1億日圓,台灣電力會社分擔3,500萬日圓,總督府並委任台灣電力會社經辦,在大甲溪上游達見興建一座201公尺的重力式鋼筋混凝土水壩,儲水3億2,800萬立方公尺的水庫,水庫常水位標高1,420公尺,若完成為當時台灣最高大壩,僅次於美國波爾多壩,為世界第二高壩。

自達見以下至下游石岡庄附近,60多公里間,利用約1200多公尺之巨大落差,連續依次設立達見(德基)、下達見(青山)、上明治(上谷關)、明治(谷關)、天冷(天輪)、豐原第一(馬鞍)、豐原第二(新社鄉)及豐原第三(石岡鄉)等8所發電所,總發電裝置容量45.85萬瓩,超過日月潭之17.87萬瓩(圖94,表32)。

大甲溪水力開發計畫圖-A圖94日治時期大甲溪水力發電開發計畫(資料來源:台灣大甲溪發電計畫 資源委員會-台灣省政府 台灣電力公司土木處編著 民國36年11月出版)

日治時期大甲溪發電所一覽表表32日治時期大甲溪水力發電開發計畫-大甲溪發電所一覽表

台灣電力會社對大甲溪電源開發工程很重視,特別成立建設局由副社長兼任局長,下設負責達見大壩與高壩工作的「達見堰堤建設部」、擔任發電所工作的「技術部」、以及「庶務部」,各部部長都由理事(董事)兼任;總督府方面則在礦工局土木課內設「大甲溪開發系」督理之。

達見水庫開始興建後,碰到戰局推移,所需器材缺乏,工程無法按原計畫進行。只有加緊收集材料,及改變設計節省消費,在艱苦中於1945年完成33公里東勢-明治(谷關)公路90%,30公里之明治(谷關)-達見道路在大甲溪左岸羊腸小道舊「治蕃道路」下方100公尺山腰建設新路於1943年通行,豐原至東勢之鐵路大體完成。台灣電力會社擇要先行建設之天冷、豐原第一及明治三發電所,工程推進本甚積極,但也受戰局影響,歸於停頓,1945年8月日本投降時,天冷一廠土木工程完成80%;工程用電設施方面,白冷經明治-烏來-小澤台至達見30.104公里66KV輸電線於1944年4月竣工,東勢經新伯公-稍來坪至白冷16公里之33KV輸電線也於1944年5月竣工,但所有變電設備則尚未興工。

D-2 台電公司興建德基(達見)水庫與電廠

1945年八月二次世界大戰結束,國民政府接收台灣後,台電公司成立,對於電力建設不遺餘力,對大甲溪流域水力發電計畫更為重視,自1937年開始積極策劃研究,在1952年先後完成多種研究規劃報告,1953年撤銷天冷工程處另設大甲溪事務所,1957年設谷關工程處,1959年9月設達見工程處,派土木處長王忠漢兼任處長,從事推動大甲溪電力開發工作。

對當時遠東尚無前例、規模宏大的大甲溪流域開發樞紐之德基大壩工程,因其工程得失,關乎整個開發計畫之成敗,不能不慎重其事。1956年經濟部水資源統一規劃委員會(水利署前身)提出「大甲溪流域開發初步規劃報告」後,1957年為繼續對德基水庫計畫作進一步研究,台電公司更積極進行地質探測及初步設計工作,並聘請高壩權威法國柯英博士(Dr. Andre Coyne)兩度來台作詳細勘查。

1958年成立工程諮詢小組,經詳細研究後選定水庫常水位標高1,460公尺進行定案研究,由柯英公司負責壩之設計,並請美國哈察工程顧問公司(Harza Consult Engineering Co.)做綜合設計,於1959年8月完成「達見水庫計畫定案報告」,經報部陳院核准實施,並據以向美國國際開發總署申請貸款。

達見水庫計畫方案,因受建設經費籌措之限制、勘測資料之更新、電力系統結構之改觀、以及經濟評估尺度之修訂,開發方案一再更迭,直到1967年始成定案,亦即本計畫之勘查、研究、規劃及初步設計等工作,歷時30年之久,其演變經過如下:

  • 「1430案」:1961年獲得美國開發基金貸款美金4千萬元,供興建1,460方案工程費之用後,美國前駐華安全分署長郝樂遜 (Walter C. Haraldson)鑒於水庫常水位1,460方案,必坦溪輔壩工程費用昂貴,乃建議考慮降低壩高為標高1,430公尺,取消輔壩,並將達見、下達見兩電廠合併為一廠,作一級開發,裝機量68萬瓩,以求經濟,此為1,430案。
  • 「1430-分建二廠案」:1963年38日美國國際開發總署派遣電力調查團來華,主張將本計畫改為二級開發方案,分建達見與下達見二電廠,下達見之建造先於達見。中美雙方參照該團之建議,於1963年10月間決定將四千萬美元之貸款移供建造下達電廠及林口火力電廠之用。
  • 「1390案」:1964年以後,由於電力系統性質的變更,火力機組愈來愈多,由以往水主火從變成火主水從的局面,認為當達見水庫常水位不超過標高1,390公尺時,則必坦溪鞍部不需特別處理,可節省經費,此為1390案。
  • 「1400案」:1966年,經濟部水資源統一規劃委員會又作詳細研究,證實哈察公司的觀點正確,為顧及下游農田灌溉的需要,建議水庫水位採用標高1,400公尺。
  • 「1408案」:1967年,聘請意大利艾克(ELC-electroconsult S.P.A. Consulting Engineers)為顧問公司,完成可行性報告,並對必坦溪鞍部之穩定作詳細之模型試驗,結果認為水庫水位至標高1,408公尺所需增加成本並不太高,故決定滿水位標高1,408公尺為最終方案,此一歷經滄桑籌劃先後約30年的德基大壩計畫終於定案。

1968年11月獲得世界銀承諾貸款,達見大壩計畫乃得付諸施工。1969年8月全部工程發包,由義大利與日本聯營之土奴諾-熊谷組德基水壩建設聯營公司(Torno-Kumagai J.V for Tachien)承包。主體工程於1969年12月正式開工,1973年12月水庫開始蓄水,施工先後歷時將近5年,於1974年9月全部工程完工。同時達見大壩由當時蔣總統錫名「德基」大壩,達見電廠也改名「德基發電廠(目前為大甲溪發電廠德基分廠)」。

德基大壩主要工程包括拱壩、排洪隧道、進水結構、地下電廠及開關場等。德基大壩建於德基峽谷,位於大甲溪河床標高1,230公尺處,河谷狹隘,兩岸陡峭,岩質堅硬;上游河床坡緩,河谷廣闊,為極優良的水庫地址。大壩為混凝土雙曲線型薄拱壩,壩高180公尺,壩頂標高1,411公尺,頂長290公尺,壩頂寬4.5公尺、壩基厚20公尺;水庫滿水標高1,408公尺,水庫面積4.54平方公里,迴水長度達14公里,水庫總蓄水量2.32億立方公尺,有效蓄水量1.83億立方公尺,較日月潭為大。

設計最大排洪量為6,400立方米/秒,排洪設施有壩頂溢洪堰及5座高4.5公尺、寬11公尺閘門,共排洪1,600立方米/秒;另在壩身裝置高6.3公尺、4.3寬直提式洩洪門兩座,共洩洪1,600立方米/秒;另半數3,200立方米/秒則由排洪隧道宣洩,隧道為標準馬蹄形斷面,混凝土襯砌內徑11.6公尺,長690公尺,建於左岸必坦溪上,貫穿必坦鞍部排洪至青山壩下游。

進水結構包括進水口及壓力鋼管,進水口設在大壩左岸,鋼筋混凝土斜式建築,壓力鋼管則設在傾斜的鋼管隧道內,上承進水口,導水至發電廠房,管徑6公尺,末端分岐為3支,各接257RPM、12.5萬馬力立軸法蘭西斯式水輪機一部,設計水頭143.1公尺,最大用水量72立方公尺/秒。

此外,為增加水庫效益,特大甲溪支流志樂溪興建高20公尺、長103公尺之志樂壩,江志樂溪水經3.97公里引水隧道引入德基水庫。

發電廠房建於左岸必坦鞍部地下210公尺處,長73公尺、高33公尺、淨寬17.5公尺,設有電纜直井電梯的升降行程達222公尺,為台灣當時最高者,且其速度每分鐘達210 公尺,亦為完工當時最快速者。廠內裝設三部三相、立軸式、13.8KV、容量86.7MVA、0.9PF同步發電機,總裝置容量23.4萬瓩;所發電力引接至鞍部標高1460公尺平台上之開關場三台13.2/161KV、100MVA主變壓器,升壓至161KV後,經德基-天輪(最初為谷關)161KV兩回輸電線送至台電系統供電。

德基電廠三部7.8萬瓩機組分別於1974年7月28日(三號機)、8月29日(二號機)、11月7日(一號機)商轉。德基電廠係目前大甲溪流域五大電廠中最上游電廠、裝置容量排名第二,完工時間排名第四;德基水庫竣工後除了德基電廠發電外,同時可以調節流量供下游青山、谷關、天輪、馬鞍等電廠發電之用,可大大發揮原來計畫之功能,對調度人員是最大的福音了。

德基電廠-63圖95 德基水庫與大壩(資料來源:民國91年1月陳政宏攝)
德基電廠-大壩-台電30年B圖96 德基水庫、大壩、進水口、排洪隧道口(資料來源:台電卅年紀念專刊)

德基電廠於200473日受敏督利颱風帶來豪雨,德基壩至青山壩間右岸土石崩落阻塞河道,致尾水隧道出口段河道水位昇高造成地下廠房淹水,經趕工進行抽水清理及拆解檢修工作後,全廠三部機組分別於民國2005218日、200562日及2006616日恢復發電。

2004-7-2水災德基淹水圖97 200473日敏督利颱風帶來豪雨,德基壩至青山壩間右岸土石崩落阻塞河道,水淹德基電廠地下廠房 (資料來源:民國93年7月台電發電處同仁攝)

10.8.5 二十~三十年機齡的水力發電機組

(A)明湖(大觀二廠)抽蓄水力電廠(1985年)

台電系統自1978年12月第一(金山)核能電廠單機容量636MW超大的一號機商轉後,到1985年1月台電第一部明湖抽蓄水力機組並聯商轉之前的六個年頭,計有核一二號機(1979/7)、核二(國聖)985MW一號機(1981/12)、核二二號機 (1983/3)、核三(馬鞍山)951MW一號機(1984/7)等總共4,193MW容量超大型核能機組陸續商轉,另外還有單機500MW大型燃油機組的大林五號機、協和1~3號機,及燃煤的興達1~2號機,總計容量也有3,000MW。

但1978年至1984年前後七個寒暑的台電系統夏月尖峰負載才分別為5,630、6,070、6,703、6,797、6,918、7,808、8,517MW;冬月尖峰負載則更低個別為4,363、5,101、5,416、5,494、5,517、5,805、6,370MW;再以冬月尖峰負載日之65%估算當天離峰負載分別為2,836、3,316、3,520、3,571、3,586、3,736、4,140MW,當月其他日的離峰負載都更低,尤其是星期一清晨最低約當天尖峰的60%。

因為核能機組無法隨每天系統負載24小上下變動,只能整天固定滿載,燃煤火力機組約可降載至45%,燃油最低可到25~30%;所以夜間離峰核能機組出力加上要應付第二天尖峰負載需要的燃煤、燃油慣常火力機組之最低出力發電量,以及系統調整頻率所需出力等總發電量就超過當時前一段所述之系統負載(用電量),此過多之發電量也就是所謂「剩餘電力」。若有剩餘過多的發電,發電機轉速就會升高,系統頻率上升,頻率升到安全值,發電機組保護設備為了機組安全就會動作將機組跳脫,而導致大停電事故之發生。

因此,調度人員必須處理剩餘電力問題,讓發電-負載平衡,但當時台電尚未有抽蓄機組可以晚間抽水消耗剩餘電力,也沒有可以離峰停機白天運轉的所謂二值制(Two-Shift)機組。我記得當時除了拜託火力機組儘量降載外,最後找到協和電廠趙廠長,他研究將協和燃油機組做二值制運轉,晚上停機,早上並聯發電,讓我們苦撐到抽蓄電廠上來。但是事後發現協和機組也都有受到損傷。這些運轉問題也都是台電當年的電源開發沒有諮詢運轉單位的後果。於是,我們要求改善,經過多年的爭取,終於在2004年訂定「新興火力發電計畫之規劃、設計、施工及完工發電作業要點」,以符合營運需求(顧客)導向。

回首台電首座抽蓄水力發電廠明湖電廠,按照我們調度運轉人的想法,最好是配合核能機組同步上線。經查明湖抽蓄工程早在1963年即著手調查工作,但遲至1976年2月才聘請西德與瑞士聯營的LAMO顧問公司完成第一期研究報告(可行性),接著於1978年8月台電聘請日本電源開發(EPDC)公司與國內中興社、台機社聯營完成第二期有關基本設計圖、詳細設計準則、招標文件與技術規範之編擬,在1979年4月11日才奉行政院核准興建,投資金額311.69億元,那時核一廠636MW兩部機已經並聯系統了。

明湖抽蓄電廠位於南投縣魚池鄉五城村與水里鄉明潭村交界處水里溪東岸、1934年完工的大觀一廠旁(圖98),廠房在水里溪左側山腹內、345KV GIS開關場與控制大樓在右岸鞍部。

濁水溪電廠位置是意圖圖98 台電濁水溪流域主要發電廠地理位置示意圖 (資料來源:大觀發電廠展示館 民國104年7月攝)

抽蓄水力電廠必須備有上下兩個蓄水池,白天尖峰期間利用上池水發電後之水不放流而儲存於下池,而利用離峰期間系統剩餘電力,將下池之水抽回到上池儲存,也就是把有限的水作循環使用,產生可靠的電力。

明湖抽蓄電廠係利用現有的日月潭水庫為上池,在水里溪之現有大觀電廠(大觀一廠)上方河床興建一座壩高57.5公尺、壩頂長169.5公尺、壩頂標高450公尺、混凝土重力壩(明湖壩)(圖99),形成下池,其蓄水容量為790萬立方公尺。利用日月潭上池與下池之平均淨水頭309公尺來發電。

 

Premier Exif JPEG

圖99 大觀二廠下池壩(明湖壩)與控制室 (資料來源: 台電調度處同仁 民國91年8月攝)

上池進水口位於日月潭西岸水社附近,下池出水口在下池壩左側上游;進出水口之間有兩條水路,水路系統包括:頭水隧道(長度分別為2,380、及2,350公尺)、平壓塔(制水孔式室,上水室內徑30公尺、高12.5公尺,直井內徑12公尺、高86.5公尺)、壓力鋼管(地下埋入式,直徑7公尺尾端漸縮2.7公尺,平均長度555.5公尺),及四條尾水隧道(直徑5.5公尺,平均長度225公尺)。

壓力鋼管末端為地下廠房,全長127.2公尺、高45.5公尺、寬45.5公尺。廠內裝設四部豎軸300RPM、255MW(發)/265MW(抽)可逆式法蘭西斯型水輪機-抽水機,頂部連接同步半傘式、3相、16.5KV、280MVA、0.9PF(發電機)/265MW(電動機)發電機-電動機;總發電裝置容量100萬瓩。

每部抽水/水輪機最大用水量為95CMS、最大抽水量82CMS,連續滿載發電、及抽水時間各為8.5小時、及7.7小時。夜間抽水/白天發電時上池日月潭上升/下降最多0.8公尺,下池則下降/上升20.5公尺。抽水模式之啟動方式有啟動電動機(Pony motor)及背對背啟動(Back-to-back starting)兩種。

所發電力接到廠房下游45公尺的變壓器室(高14.4公尺、寬13公尺、長104公尺)內四台具有OLTC之三相16.5/345KV 280MVA主變壓器升壓至345KV,經由電纜道從水里溪左岸穿過明湖壩,送至大壩右側鞍部345KV GIS開關場,再經觀二~中寮(北)345KV兩回線及觀二~鳳林345KV超高壓線連接到台電超高壓系統供電。

明湖抽蓄電廠自1979年開工後,土木工程於1981年4月動工,第一部機經過嚴格試驗後,提早三個月在1984年10月8日完成初並聯,1985年1月20日商轉,第二、三、四部機則分別於1985年4月10日、6月21日、9月26日商轉。

明湖抽蓄電廠商轉後,除了解決了台電核能機組並聯系統後離峰電力過剩調度運轉七年之痛外,也解除了台電核能大型機組(包括500MW之火力機組)跳機系統頻率驟降,觸發低頻電驛動作跳脫負載(限電)之苦;因為夜間離峰期間低頻電驛動作優先跳脫抽水中的明湖抽蓄機組,其他用戶都排在後面跳脫,可免除限電之苦。除了這兩項對調度人員及用戶的福音外,明湖抽蓄機組利用離峰過剩電力(核能及燃煤)抽水,在白天尖峰時刻來發電,替代昂貴的燃油(輕油)發電,也替台電省了不少燃料費,賺了不少錢。

明湖抽蓄水力發電廠完工後,當年為台電最大水力電廠,我當時有耳聞計畫將既有大觀電廠併入明湖電廠,後來聽說大觀電廠係早年蔣總統所錫名不能消失,因而維持「大觀發電廠」舊名,而將明湖電廠改稱「大觀二廠」,舊廠改稱「大觀一廠」。

 

(B)翡翠電廠(1986年)

翡翠電廠係台北市政府為供應大台北市區自來水供應為主要目標,興建翡翠水庫,附帶設置之水力發電廠。翡翠水庫與發電廠工程之興建,於1979年7月,由台北市政府翡翠水庫建設委員會委託台電公司負責辦理。

翡翠水庫(圖100)壩址位於新店溪支流北勢溪下游翡翠谷,距台北市約20多公里。翡翠大壩為高122.5公尺之三心雙曲線變厚混凝土拱壩,最高常水位170公尺,壩頂長度510公尺,壩體厚度自壩底25公尺逐漸變薄至壩頂7公尺厚,大壩下游設一座副壩,使大壩下游形成一落水池,以便消失壩頂溢洪時跌水之能量。水庫總蓄水容量為4.06億立方公尺,可滿足大台北地區至2030年用水之需。為當時全台第二大水庫。

發電廠進水口設在大壩右岸上游面,為一斜式鋼筋混凝土結構物;接一條內徑4.8公尺、長262公尺之地下壓力鋼管,經過壩身及右岸山腹進入副壩下游之電廠。

翡翠電廠為半地下式鋼筋混凝土結構,內裝一台200RPM、82.8MW豎軸法蘭西斯式水輪機,頂部接一台豎軸三相、13.8KV、容量77.78MVA、0.9PF傘型同步發電機,出力7萬瓩。本發電機組完全自動控制,由下游之台電桂山電廠遙控。所發電力經一台三相、13.2/69KV、90MVA主變壓器升壓至69KV,再經兩回69KV輸電線連接至台電系統供電。

翡翠電廠於1986年8月28日商轉,其營運方式也跟石門電廠相同,委託台電營運,電力售予台電,2002年改採台電承攬經營。

翡翠水庫-台電50年圖100翡翠水庫及大壩 (資料來源:台電五十年紀念特刊)

(C)明潭抽蓄水力電廠(1993年)

明潭電廠為台電公司第二座抽蓄水力發電廠,比第一座大觀二廠晚了8年的1993年才運轉,此時台電系統尖峰負載已經從1985年的872萬瓩到1993年的1,767萬瓩,成長兩倍多,離峰核能等基載機組剩餘電力不多,所以經濟效益並不顯著,只有在系統運轉安全方面頗有助益,除了系統頻率調整外,明潭機組之快速啟動升載特性,成了應付系統緊急備轉之利器,尤其明潭並聯系統的期間,剛好是台電系統備用容量最低,年年夏季限電的年度。

明潭電廠位於南投縣水里鄉車埕火車站上方不遠處,跟上游約四公里處的大觀二廠(抽蓄電廠)一樣,在頭社溪與水里溪匯流口下游之水里溪河谷興建一座下池壩(明潭壩,又稱水里壩)(圖101),形成下池,並以日月潭為上池,利用兩者間平均淨水頭380公尺做抽蓄水力發電。

明潭壩圖101明潭抽蓄電廠下池壩(水里壩、明潭壩) (資料來源:台電調度處同仁民國91年8月攝)

水里壩(圖101)為一混凝土重力壩,高 61.5公尺、壩頂長314公尺、壩頂寬6.2公尺、壩頂標高375.5公尺,所形成之下池總容量為1,200萬立方公尺,可連續發電及抽水時間各為6.7小時及7.8小時,抽、發最大水位變化約28公尺,上池日月潭則變化約1.2公尺。設有:

  • 溢洪道:裝設門寬10公尺,高41公尺之雙索雙捲筒捲揚式弧形閘門3座,最大放流量1,270立方公尺/秒;
  • 排砂道:設有門寬、高都為4公尺之油壓吊桿式弧形閘門四座,底檻標高325公尺,最大放流量1,680立方公尺/秒;
  • 河道放水口:在第二號溢洪道下方,設有高8公尺、寬2.45公尺之油壓吊桿式弧形閘門一座,底檻標高337公尺,最大放流量166.8立方公尺/秒;
  • 水里機組取水口:設高75公尺、寬4公尺之橋式吊門機直提式閘門一座,取水供水里機組用,底檻標高337公尺,銜接直徑3.2公尺隧道,設蝶形主閥一座控制發電放水,最大放流量37.2立方公尺/秒。
  • 抽蓄機組尾水道出口:位於水里壩左岸上游,尾水道出口寬12公尺,高95公尺,設鋼索直提式閘門6座,各門寬4.43公尺,高5.37七公尺,並設有攔污柵,最大出水量492立方公尺/秒。6座閘門直井上部為連續吊門機房,設2台行走式吊門機,供6座閘門共用。

明潭抽蓄電廠之進水口位於日月潭西邊、明湖抽蓄進水口之南方,下池出水口在水里壩左側上游;進出水口之間有兩條水路,包括:內徑7.5公尺長各為3,104公尺及3,171公尺之引水隧道,其中有一段跨越頭社溪為過河鋼管橋,平壓塔、壓力鋼管,引水至在水里溪左側山腹內之地下廠房(高46公尺、寬20公尺、長156公尺),廠內裝設6部豎軸400RPM、275MW(發)/276MW(抽)可逆式法蘭西斯型水輪機-抽水機,頂部連接3相、16.5KV、300MVA、0.9PF(發電機)/發電機-電動機,出力26.7萬瓩,總發電裝置容量160.2萬瓩,為台電最大水力電廠,也是當時亞洲最大抽蓄電廠。抽水啟動方式有兩種,除利用兩組靜態頻率轉換器(SFC:Static Frequency Converter)啟動各機組外,另一種啟動方式是由一號機及六號對二、三、四及五號機做背對背啟動。所發電力連接至變壓器室6台三相附有6R-N-10L分接頭OLTC、16.5/345KV、300MVA之主變壓器,經由電纜道從水里溪左岸穿過水里壩,送至大壩下右側345KV GIS開關場,再經明潭~中寮(南)345KV兩回線及觀二~鳳林345KV超高壓線連接到台電超高壓系統供電。

另外,在水里壩下方,溢洪道右側附設一座水里小電廠(圖102),裝有一台257RPM、12.89MW 豎軸法蘭西斯式水輪機,頂部連接一台三相、13.8KV、17.25MVA、0.85PF發電機。利用水里溪及頭社溪之流量、或豐水時濁水溪引入超過大觀一廠發電能力之流量的39.5公尺落差來發電,所發之電力直接接到明潭電廠345/13.8KV啟動變壓器二次側母線,供廠內用電後,多餘電力在經啟變升壓至345KV系統供電。

明潭電廠於1987年9月開工後,明潭電廠組織於1989年11月正式成立,耗資508億元的明潭電廠各機組並聯系統與商轉日期如下表33:

明潭機組並聯商轉日期表表33明潭抽蓄水力發電廠各機組並聯與商轉日期比較表

明潭電廠並聯系統與試驗商轉的那段期間,剛好我在當調度第一線的中央調度監,艱難的過程,讓我印象非常深刻。從上表可知,只有明潭二號機最順利,並聯後約2個月就通過商轉試驗可以商轉,四號機差強人意,其他四部機組都滿長的才通過,尤其一號機花了20個月多。比起大觀二廠(明湖)的2~3個月就通過商轉試驗差多了。聽說明湖是統包的,明潭是分包,設備像聯合國,問題層出不窮,苦了電廠接收人員。即使商轉後,也發生許多原因難找的事故,諸如SFC啟動、變壓器、GIS母線等等。這些前車之鑑,我想老東家已經得到教訓了。

1999年3月24日,台電為了精簡組織,將鉅工、北山、濁水等三座發電廠的人力與業務併入明潭發電廠。

P1120387圖102 水里壩下方的水里電廠及明潭345KV開關場 (民國104年7月攝)

10.8.6十~二十年機齡的水力發電機組

(A)馬鞍電廠(1998年)

馬鞍電廠(圖103)位於目前台中市和平區馬鞍寮,在天輪發電廠後池旁,為大甲溪流域五大發電廠中,位於最下游,也是最新完成的電廠。

1974年台電德基水庫完成,過了22年的1996年,新天輪機組完工後,才解決了谷關電廠與天輪電廠發電放水量匹配問題,谷關機組長時間滿載時,天輪壩不再會溢流。台電繼續為充分開發大甲溪水力資源,於天輪發電廠尾水出口下游約900公尺處興建一座41公尺高混凝土攔河壩(馬鞍壩),調節天輪電廠之發電尾水及天輪壩與馬鞍壩間之158平方公里流域未控制之流量,並於壩上游右側設置進水口引水至大甲溪右岸山腹長約7.477公里之壓力隧道至天輪後池附近之新建半地下電廠發電,發電尾水放入現有天輪後池逆調節,供下游灌溉與公共用水使用。為保護河川生物資源,馬鞍壩設置魚道,並於下游施作棲地改善。

馬鞍電廠裝置兩台257RPM、68.1MW豎軸法蘭西斯式水輪機,其最大流量為72.25CMS,設計水頭為106.85公尺,頂部連接豎軸三相、13.8KV、74.15MVA、0.9PF發電機,出力66.735MW,總裝置容量13.35萬瓩。所發電力經兩台13.2/161KV 86MVA主變壓器升壓至161KV,經由兩回161KV輸電線引接至台電系統供電。

馬鞍電廠於1990年4月開工,一、二號機分別於1998年7月20日、及9月30日商轉。

馬鞍電廠-99-開發處簡報圖103馬鞍電廠(資料來源:台電電源開發處簡報-民國99年)

(B)卓蘭電廠(2002年)

卓蘭發電廠是我的故鄉苗栗縣唯一、也是大安溪獨一的水力發電廠,位於卓蘭鎮景山里景山溪與其支流哆囉固溪間蘇魯山腰內(圖104),利用自大安溪越域引水導入鯉魚潭水庫供應大台中及苗栗縣公共給水及灌溉用水水路之中間264公尺落差,來作發電。為行政院列管六年國建十二項建設之鯉魚潭水庫計畫第二期工程。

卓蘭電廠大門圖104卓蘭電廠大門(資料來源:台電調度處同仁民國91年8月攝)

卓蘭電廠水系圖-1圖105卓蘭電廠工程布置與水路縱剖圖(資料來源:台電調度處同仁民國91年8月攝)

大安溪引水工程(圖105)係在苗栗縣泰安鄉士林村大安溪中游河床興建一座高21公尺、長253公尺之混凝土攔河壩(士林壩)(圖106),壩頂海拔604.5公尺,為一座設有17個閘門控制溢流堰,形成之調整池有效容量為65萬立方公尺。進水口設在士林壩上游右岸,引水經穿越馬拉邦山之內徑3.5公尺長5.524公里壓力隧道、制孔式圓形豎井平壓塔、及331.14公尺壓力鋼管(內徑3.2~3公尺)送至卓蘭電廠地下廠房。發完電的水經1.1公里尾水隧道排入卓蘭景山溪,流入鯉魚潭水庫。此外,士林壩為避免因截斷水路而影響遷徙性魚類之生息,故設置水池式魚道,以維護自然生態。

士林壩-台電卓蘭電廠簡介圖106大安溪攔河壩(士林壩)(資料來源:台電卓蘭電廠簡介)

卓蘭電廠廠內裝設兩台514.3RPM、42.4MW容量之豎軸法蘭西斯式水輪機,頂部連接三相、13.8KV、0.9PF、44.4MVA豎軸發電機,總裝置容量8萬瓩。所發電力引接至屋外GIS開關場,經兩台13.2/161KV 52MVA主變壓器升壓至161KV,經由四回161KV輸電線引接至台電系統供電。

卓蘭電廠於1994年8月開工,一、二號機分別於2002年1月30日、及6月6日商轉。

(C)烏山頭(2002年)、卑南(2004年)、西口(2007年)、名間(2008年)民營小水力電廠

C.1 烏山頭電廠

烏山頭水力發電廠係嘉南農田水利會為配合政府開發能源政策暨經濟發展,以及當年台南縣政府為執行獎勵再生能源潔淨能源措施,由嘉南農田水利會與台灣化纖股份有限公司合作成立嘉南實業股份有限公司投資3.6億元興建營運。

烏山頭水力發電廠為臺灣首座民營水力發電廠,位於台南縣六甲鄉與官田鄉交界處,距離南北縱貫鐵路及省一號道路東側約五公里,距離六甲鄉與官田鄉中心區約2.5 公里,電廠廠址在烏山頭水庫外緣丘陵區進入平原區之交界帶。發電廠自現有水庫送水管路之送水鋼管之一分歧管銜接內徑3.6~3.2公尺、長52.4公尺之壓力鋼管引水至設於送水站旁之半地下發電廠(長25米,寬25米,高33.9米)發電,其尾水經尾水道(箱涵,長25米,寬5.2米,高4.4米)洩放回灌溉渠道。

電廠裝設豎軸卡普蘭式(kaplan)水輪發一台,設計水頭24.1公尺,設計流量41 秒立方公尺,頂上接一台三相豎軸半傘型發電機,裝置容量8,750 瓩,經升壓至69KV 後採地下與架空混合配置與既有69KV 之隆田~南化線切開一進一出引接輸出電能。

烏山頭電廠於2000年2月獲得經濟部核發籌設許可,同年4月與台灣電力公司完成電能購售電合約,同年7月經濟部核發發電廠設備設置工作許可證,2000年10 月動土施工,至2002年6月完工,7月取得電業執照,進行試車,於9月3日併聯台電系統商轉。

C.2 西口電廠

西口電廠-圖107西口水力發電廠 (資料來源:農委會網站)

西口水力電廠跟烏山頭電廠一樣都是嘉南農田水利會與台灣化纖股份有限公司合資成立嘉南實業股份有限公司,係為響應政府「全國能源會議」達到公元2020年再生能源的供給目標3%以上的政策投資5億元興建。但西口電廠位置在烏山頭水庫西邊於烏山頭水庫風景特定區計畫區東北隅,嘉南農田水利會西口工作站南側,也就是曾文水力發電廠尾水道在東口導入烏山嶺隧道後於西口進入烏山頭水庫的地方。

西口電廠進水口為斜依式,鋼筋混凝土結構物,設有寬4 公尺,斜長4.4 公尺固定型鋼索捲揚式固定輪閘門,進水檻標高:68.5 公尺。輸水隧道為長220公尺,內徑4.4公尺鋼筋混凝土內襯鋼管。壓力鋼管之內徑為4.4 公尺漸縮至3.7 公尺、長為20.5 公尺。廠房為半地下室、斜頂鋼構長29公尺,寬22.55公尺,高20.61公尺之建築物。尾水道為寬4.6 公尺×2,高2.7~4.0 公尺雙孔箱涵,鋼筋混凝土結構物,尾水位標高55.0 公尺。

西口電廠裝設一台144RPM、11.705MW(最大12.819MW)豎軸法蘭西斯式水輪機,設計流量52立方公尺/秒(MAX 59立方公尺/秒)設計水頭:24.5公尺。頂部連接一台三相6.6KV、0.9PF、12.8MVA交流自勵磁式發電機。所發電力引接至屋外GIS開關場之三相6.6/69KV、18.75MVA主變壓器,升壓至69KV,T接至曾文-南化69KV輸電線供電。

嘉南公司西口水力發電廠於2007.2.12 完成各項安全、性能測試、卸載試驗及其他相關規定項目,同時水力發電機組正常運轉在2007.02.10完成累計達九十六小時,依據「電業登記規則」及「電業竣工查驗作業要點」與經濟部「公告現階段開放民間設立發電廠有關事宜」等規定在2007.2.14 陳報台南縣政府轉陳經濟部審核。惟在期間適逢年假,台南縣政府於2007.03.02轉經濟部初審通過,經濟部定3月15日及16日再組成專案小組赴現地審查,經濟部於2007.3.21 提出審查意見記錄,嘉南實業公司在2007.3.23 補送相關文件送經濟部查核,適清明春假,經濟部建議西班牙外文資料譯成中文,審查意見以書面會審,通過西口水力發電廠准予發照。

經濟部於2007.4.11 核發嘉南實業公司西口水力發電廠電業執照,當天下午3 時台電公司新營區營業處依照經濟部電業執照影本及嘉南實業公司躉售電力登記單認証正式商轉,開始計購電力。

C.3 卑南小水力電廠

卑南小水力發電廠早在1988年,華健工業公司為響應政府「獎勵民間投資興建水力發電廠」政策,利用臺東農田水利會所轄位於卑南鄉賓朗村,鹿野溪攔河堰引水之卑南上圳的流量5.3CMS、水頭52.5公尺之落差興建水力發電廠,供電煉鋼原料工廠,以生產矽鐵,剩餘電量再賣給臺電公司。後來因矽鐵工廠中途停頓,導致卑南電廠自1990年1月完工試車半個月後停擺運轉,華健公司亦宣告解散,卑南電廠因此半途而廢。

2001年底,發電廠閒置10年之久後,華健公司10餘位老股東與聚電企業開發公司合夥,重新擬定計畫書向臺東農田水利會申請用水發電之同意書。2002年1月21日,雙方簽定用水契約書。2004年再次動工整修兩台橫軸法蘭西斯式水輪機及兩台出力1,150瓩交流式同步發電機組,兩台合計2,300瓩出力,2004年10月7日正式與臺電系統並聯商轉。

卑南電廠其他土木工程設施則包括發電取水口、沉砂池、發電導水路、平壓塔、壓力鋼管、廠房及迴流道等。所發電力經由11.4KV架空配電線引接至台灣電力公司的變電所供電。發電後的尾水則排放回到卑南上圳灌溉之用。

C.4 名間水力電廠

2001年水利署中區水資源局(中水局)所辦理之集集共同引水計畫興建完成,而該計畫之北岸聯絡渠道(名間鄉濁水村二段陡槽)水力能源之潛勢深具開發價值。為落實該計畫之電力標的,並配合政府2000年政府公布「促進民間參與公共建設法」(促參法)之執行,原考慮委託台電開發,但後來研究認為採用促參法以BOT方式推動較為有利。

於是,2004年3月11日經濟部水利署中區水資源局跟中興電工、日本關西電力、及東錦公司合資的「名間電力股份有限公司」簽訂投資8.32億元、25年經營權之BOT合約,並於2004年11月2日開工興建,並於2007年6月23日完工商轉。名間電廠不僅是臺灣內第一座以BOT 模式開發的小水力發電廠,也是經濟部與水利署的第一件促參案。

名間電廠由前池之進水口接內徑4.5公尺漸縮3.4公尺、長99公尺之地下壓力鋼管引水至半地下廠房(地下23.0公尺,地上17.6公尺)兩台8.66MW豎軸轉漿式卡普蘭(Kaplan)水輪機,頂上接9.28MVA、0.9PF同步發電機,總裝置容量1.67萬瓩。

 

10.8.7十年內機齡的水力發電機組

(A)碧海電廠(2011年)

碧海水力發電廠位於花蓮縣與宜蘭縣交界的和平(大濁水)溪山區(圖108),所發電力跟不遠和平溪出海口的民營和平燃煤火力發電廠一樣,雖然座落在花蓮縣並未供應清水斷崖以南大部分花蓮縣電力之用。只供電花蓮縣秀林鄉和平與和仁局部地區而已,剩餘電力T接於和仁-冬山E/S 161KV輸電線上,輸送到北部宜蘭冬山超高壓變電所供電。

東部發電廠位置圖-東發簡報碧海電廠標示圖108碧海水力發電廠在東部發電廠轄區之位置 (資料來源:台電東部發電處簡介簡報)

碧海電廠係在花蓮縣秀林鄉和平南溪河床標高545公尺處設一座高42公尺、頂長120公尺之混凝土重力壩(南溪壩)(圖109),壩後形成一座蓄水量100萬立方公尺之調整池,俾調節和平南溪流量,進水口設於壩上游右測,引水經一條內徑2.7公尺、長6,549 公尺之壓力隧道(頭水隧道)至和平溪主流河床標高100公尺處右岸山腹內之平壓塔,再接內徑2.7公尺內縮至1.6公尺、592公尺長的壓力鋼管至高36公尺、寬16公尺、長34公尺之地下電廠內一台豎軸佩爾頓式(Pelton)水輪發電機發電,裝置容量6.12萬瓩,也是台電首次採用此種型式水輪發電機。設計用水量為17CMS,有效水頭達416.8公尺。發電尾水再經長約310公尺的尾水隧道回歸和平溪本流。

碧海電廠施工地點位於宜蘭縣與花蓮縣交界處之和平溪中、上游山區,工區範圍廣闊、地勢險竣,並無道路可達,當時為了運送大型機具入山,因而引進重型直升機深入山區吊掛機具、材料,光是空中的運輸費用就超過新臺幣12億元,為國內大型工程採重型直升機吊掛作業施工之首例。

後來開闢長達28公里之施工道路,通往電廠及水壩工地,沿路並開挖隧道13條及橋樑15座,其中有3座繞越山角180度的轉彎隧道,有別於一般直接剷除坡腳的山壁,再鋪設迴轉的「迴頭彎」做法,改採隧道方式穿越,整座山保持完整,山壁也不會有崩坍的風險,為國內首次使用此工法 進行道路開闢。

碧海水力發電廠工程,行政院於1996年3月28日核定計畫總經費新台幣142億1,488萬餘元,原預定2005年12月底商轉,2006年12月底完工。嗣因計畫執行期間適逢水土保持法規修訂、颱風造成地形改變及道路中斷、測量與施工道路作業遲緩、頭水隧道TBM機具遭夾埋受困、改變工法、承商發生財務困難、終止契約及重新招標等因素影響,計畫期程延宕,經濟部先後函報2次修正計畫,行政院則分別於2004年12月28日、2007年10月15日同意商轉日期展延至2011年7月底,完工日期展延至2011年11月底。

2011年12月29日碧海電廠終於商轉發電,前後歷時15年,裝置容量僅6.12萬瓩,但耗資約165億元,每瓩造價約26.96萬元/瓩,比明潭抽蓄的3.2萬元/瓩、青山復建的4.8萬元/瓩高許多。

碧海電廠-南溪壩-源雜誌-95-2圖109碧海水力發電廠之南溪壩 (資料來源:台電東部發電處簡介)

 

 

參考資料:

 

台電歷年統計年報

台電公司網站

台電十年、台電20年、台電30年、台電40年、台電50年、60年周年紀念專刊

台電工程月刊台電成立10、30、50、60年紀念專刊

「百年好電」台電公司慶祝建國100年紀念特刊

台灣電力復興史

台電公司 台電電力發展史-台灣電業百周年紀念特刊-1988/12)

維基百科-台電各電廠

台電歷年電源開發方案

台電各水力電廠簡介

台電設備概要-台電電力調度處-2002年版

「台電公司大甲溪系列水庫建設之過去現在與未來」簡報-台電電源開發處-2000年4月

「大甲溪發電廠七二水災及艾利颱風災損修復情形」簡報-台電發電處-2004年9月

大甲溪組曲-「源」雜誌第53期-台綜院-2005年

台灣電力公司大甲溪發電廠「谷關分廠」及「青山分廠」復建工程簡報-台電青山施工處-2000年4月

台電東部發電廠簡報-2014-12

台電公司發電月報 2015-12

 

[待續]

廣告

About gordoncheng

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!
本篇發表於 生活點滴與回憶,電業歷史, 電力調度運轉。將永久鏈結加入書籤。

3 Responses to 漫談台灣電業的前世今生(五)-【今生篇(3)-台電公司七十年來之發電發展】

  1. 陳孟帆 說道:

    謝謝喔!

  2. 彥融 說道:

    老師您好
    我是彥融,目前任職的公司想要幫臺灣電力公司規劃拍攝70周年企業簡介的影片,需要有對臺灣電力發展熟悉且專業的顧問,因老師在這領域學有專精,所以想邀請老師擔任本次專案的顧問,提供相關建議,指導我們,期待老師的聯繫。
    以下是我的聯絡方式,謝謝,如有打擾敬請老師見諒
    ypps8061@gmail.com

發表迴響

在下方填入你的資料或按右方圖示以社群網站登入:

WordPress.com Logo

您的留言將使用 WordPress.com 帳號。 登出 / 變更 )

Twitter picture

您的留言將使用 Twitter 帳號。 登出 / 變更 )

Facebook照片

您的留言將使用 Facebook 帳號。 登出 / 變更 )

Google+ photo

您的留言將使用 Google+ 帳號。 登出 / 變更 )

連結到 %s