林穎正觀點:太陽能立大功—舒緩台灣的尖峰用電

2019年08月20日 07:00 風傳媒
作者從最近兩年的數據分析發現,在夏季尖峰用電量高的日子,特別是大於3600萬瓩這種高用電量的日子,太陽能發電具有穩定的效率。(資料照,台中市政府提供)

作者從最近兩年的數據分析發現,在夏季尖峰用電量高的日子,特別是大於3600萬瓩這種高用電量的日子,太陽能發電具有穩定的效率。(資料照,台中市政府提供)

夏季的高用電與太陽能

有人認為太陽能只是間歇性發電,穩定度不夠,沒辦法扮演電網關鍵性的角色。但筆者從最近兩年的數據分析發現,在夏季尖峰用電量高的日子,特別是大於3600萬瓩這種高用電量的日子,太陽能發電具有穩定的效率。換句話說,台灣 「高用電」的日子與太陽能的 「發電量」有一定的關連性(圖一),高用電的日子,太陽能可以經常性的挹注電力給電網。這個部分容易理解,因為台灣夏季的尖峰用電發生在高溫的下午1點50分到下午2點前後,而用電量大於3600萬瓩這種高用電量的日子,幾乎都是豔陽高照的好天氣 (註1)。

台灣夏季的尖峰用電與太陽能

如果從台灣夏季的用電曲線來看,台灣夏季用電曲線主要有兩個高峰,最高峰發生在白天,從上午10、11點(除了短暫在12點到1點稍微下降)一路持續到下午4、5點。而最高點發生在下午1點50分到下午2點前後。次高峰則是在下午7點前後。台灣的發電系統為了兩個用電尖峰必須全力以赴。如果可以少掉一個尖峰,或是減少尖峰的高度,當然可以減少發電系統的壓力,增加電網的穩定,甚至是減少電廠的興建。在近幾年太陽能大力推動之下,太陽能舒緩白晝尖峰用電的情況相當明顯。從數據看來,台灣尖峰負載超過3600萬瓩的日子, 2018年有16天,太陽能於這16天,尖峰時刻平均貢獻93萬瓩的尖峰發電,相當於核三廠的一個機組,而最低貢獻也有70.6萬瓩;2019年截至有七月底有6天尖峰負載超過3600萬瓩。因為裝置容量的上升,太陽能更進一步發威,尖峰時刻平均貢獻162.5萬瓩的發電,相當於三座台中火力發電廠的燃煤機組,而最低也有140萬瓩的發電量(註2)。可以確定的是,太陽能發電將在超高用電日扮演重要的角色,貢獻於電網的尖峰負載(圖一)。

2018與2019夏季月份(5月~9月)上班日的用電尖峰與太陽能於尖峰用電的發電占比。用電量越大,太陽能的平均效率就越高。2019年資料收錄至7月31號。資料來源:台電官網與工研院懂能源blog。(作者林穎正提供)
2018與2019夏季月份(5月~9月)上班日的用電尖峰與太陽能於尖峰用電的發電占比。用電量越大,太陽能的平均效率就越高。2019年資料收錄至7月31號。資料來源:台電官網與工研院懂能源blog。(作者林穎正提供)

太陽能的發電曲線如何改變電網的負擔

2019年7月17日為台灣用電的歷史新高,打破去年的紀錄,來到3738.3萬瓩。在太陽能180萬瓩貢獻之下,其他 「非太陽能的發電負載」可以大幅下降,舒緩原本緊張的白晝用電曲線(圖二)。值得注意的是,這也是2019年夏季台灣備轉容量率經常大於10%的原因之一。

 2019年7月17日歷史新高用電曲線。當天於下午2點7分達到尖峰用電3738.3萬瓩,太陽能於尖峰用電時貢獻約180萬瓩,舒緩 「非太陽能的發電負載」。黃色」部分即為太陽能發電曲線,綠色部分則為其他 ,「非太陽能的發電負載」。(作者林穎正提供)
2019年7月17日歷史新高用電曲線。當天於下午2點7分達到尖峰用電3738.3萬瓩,太陽能於尖峰用電時貢獻約180萬瓩,舒緩 「非太陽能的發電負載」。黃色」部分即為太陽能發電曲線,綠色部分則為其他 ,「非太陽能的發電負載」。資料來源:台電新聞與工研院懂能源blog。(作者林穎正提供)

太陽能的最佳裝置量?

照圖二看來,2019年太陽能的發電量已經相當程度的舒緩其他 「非太陽能發電負載」,但這就是太陽能最佳效益了嗎? 筆者認為太陽能裝置量應該可以進一步增加。事實上,台電目前採取了許多機制,也就是所謂的需量反應(註3),來降低白晝的尖峰負載。舉例來說:例如用電大戶的時間電價、需量競價、各類減少用電措施等等。而需量反應於2018年用電最高的8月1日大約省下108萬瓩的電量(註3)。意思是說,台電目前仍然耗費相當多資源來抑制白天的用電量。假設太陽能的裝置量持續增加,讓太陽能在白晝挹注更多電, 起碼有以下的好處:

一、讓時間電價與需量競價等等機制更有效的調整。因為白天的用電尖峰往往從上午10點、11點一直延續到下午4點、5點。長時間的用電尖峰給電網帶來壓力。假使白晝太陽能發電更加足夠,台電可以把高費率的時間電價更加集中,有助於優化用電曲線。在太陽能發電更充足的情況之下,抑制用電的需量競價甚至可以轉移到下午時段的 “次尖峰”,進一步降低次尖峰的電網負載。

二、水力發電與抽蓄發電可以更加靈活的運用。假使白天 「非太陽能發電負載」進一步降低,將原本上午與下午兩個用電尖峰變成一個比較和緩的曲線,水力發電與抽蓄發電等機動性高的發電設備,將更有彈性的使用。

結論

筆者認為太陽能對於台灣最大的好處在於:在高用電的白晝穩定的提供電力,分擔其他 「非太陽能的發電負載」。特別是超高用電的日子,太陽能可以提高備轉容量率,有效的紓緩白天的用電負載,讓電網更加穩定。而進一步發展太陽能,「非太陽能的尖峰負載」可以下降,台灣也就不需要為了夏季少數幾天的超高用電,限制公務人員開冷氣,甚至還可以減少電廠的興建。

註1:「極端氣候」對於太陽能發電量還是有一定的影響。以2018年8月23日南部淹大水為例,太陽能效率大幅下降。於用電尖峰時刻的發電量只有33萬瓩,效率只有裝置量的15%(參照經濟部能源局,當時裝置量大約234萬瓩)。但當天用電量也因為 「陰天」的關係,降到3500萬瓩以下,來到3474萬瓩,跟2018年8月中平均用電量相比,下降了不少。另外一個極端氣候的例子發生在2019年7月18日,當時丹娜絲颱風路過台灣東部海面。當天尖峰用電量3590萬瓩,太陽能於尖峰用電時的發電量約80萬瓩,效率約裝置量的24%(裝置量大約325萬瓩)。 

註2:資料來源為「台電官網-資訊揭露-過去電力供需資訊」以及「工研院懂能源blog」。2018年尖峰負載超過3600萬瓩的日子有5月29-31號、6月8號、7月17-19號、30-31號、8月1-3號、6-8號、10號;2019年有7月15-17號、26號、30-31號。

註3:台灣電力公司107 年度節約用電及減碳成果 - 經濟部能源局。

*作者為台中榮總醫師、好能省家電節能網主編

 
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