你真的懂電力嗎?從大停電看大眾與專業人士對電力認知的落差

2017.08.15 by
陳世芳
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陳世芳,麥斯管理顧問公司創辦人、佑勝光電監察人、天使投資人。2004年9月起進入創投行業,目前經營自己的管理顧問事業,幫忙新創公司打雜。專業能力包括但不限於企業發展、技術前瞻與預測、產業分析、募資。

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公民團體深深影響政策走向,最後讓台灣政府沒有發展出最佳的能源政策,而導致缺電,這是一個很悲哀的事。

大停電看大眾與專業人士對電力認知的落差。我認為台灣目前最大的問題在於,非專業人士也能影響政府政策,主導能源議題。最近在我成立的智慧能源與物聯網社團(Facebook Group: Smart Energy x IoT)當中,聽到許多社友說現在電視上的名嘴突然變成電力專家。我自己在股票社團裡,也看到某位網路自稱投資達人的朋友,對於上緯用40億元蓋了8MW離岸風機做出評論,認為台灣的離岸風電沒搞頭,他的評論基礎來自於網路新聞。

台灣的悲哀,非專業人士也能主導能源議題

我們這些瞭解內情的人業內人士,看完之後是很不以為然。我也看到許多公民團體鼓吹儲電、需量反應、需量競價、微電網、分散式發電、公民電廠、用電零成長、節電設備、電池電動車、氫氣車、快速充電站、加氫站、智慧電表、省下一座核電廠…等等新東西,講得頭頭是道,以為就是智慧電力系統的全貌。這麼多自稱的電力專家,諸多論述,誤導了社會大眾與政府政策,我希望在數位時代的專欄,能夠一一引導大家,往專業的方向發展。

我能理解公民團體的財力有限、人員精簡(有些公民團體雖然有些有聘請研究員做政策研究,但這個領域博大精深,專業度非常高,因此論述上只能挑自己可以理解比較簡單的題目且資源恰好可以支持的題目來論述)。加上,缺少產業公會與公司的指導,公民團體的論述往往和專業團體的論述差異甚大。他們雖然非刻意誤導社會大眾與政府政策,但實質上已經造成誤導。

為了讓大家有一個比較清楚的了解,我整理了一張表。說明社會大眾看到的智慧電力系統與專業人士看到的有何區別。

表一、社會大眾與專業人士對於智慧電力系統的理解差距很大

IEC的理解 (社會大眾的理解)
Asset Management Systems and Condition Monitoring Devices (需量競價、競標電價、碳權交易、再生能源憑證交易、批發電力市場、零售電力市場)
Building Automation and Control System (BACS) (建築自動化)
Decision Support Systems and System Integrity Protection +
Distribution Automation and Protection +
Distribution Management System +
Energy Management System +
Information and Communication Technology +
Local Production (微電網、公民電廠、分散式發電、小風機發電、儲電)
Power electronics +
Power quality and Power Monitoring Systems +
Security +
Smart Consumption (電動車、快速充電、需量反應、用電零成長、節電)
Smart Generation (微電網、太陽能發電、離岸風電)
Smart Homes (家用智慧電儲)
Smart Meter (智慧電表)
Substation Automation and Protection +
礙於文章篇幅有限,無法說清楚這些專有名詞,請容許我在之後的文章一一把重要的部分拿出來向大家解釋。 + 號表示該項目目前未被重視。陳世芳製表,《數位時代》整理

透過這張表格,我們很清楚社會大眾的重點項目與專業人士的理解有許多不同。而那些社會大眾所沒有著墨的項目,也就是這個表格中有附加+符號的項目,恰為智慧電力系統當中最重要最核心的部分。

在這個表格中有中文翻譯者,就是進入門檻比較低,比較容易做的題目。


這些並非能源議題的核心關鍵,但公民團體卻深深影響政策走向,最後讓台灣政府沒有發展出最佳的能源政策,而導致缺電,這是一個很悲哀的事

現在的政府過去一年的施政重心在於智慧電錶、需量競價、節電,實屬大謬,智慧電表在智慧電網裡面也只有很小的一個部分。

這張表也不是絕對的專業,我的目的在於連結社會大眾的理解與專業的世界,帶領大家進入專業的電力領域。即使是專業人士的團體,對於如何實作智慧電網,依然有許多爭議。

和平電塔倒塌也被非專業人士誤導,不是發電問題,而是電網問題

除了這次的跳電事件,上次的颱風導致花蓮和平電廠的輸電塔倒塌,在我來看「根本不是發電問題,而是電網問題,很多的外界報導也都搞錯焦點。」

前些日子花蓮和平電廠的自有輸電鐵塔倒塌,減少全台130萬千瓦的供電能力,大約是4%的備用容量,造成限電危機,其實,這個情況是可以避免的。電力因為數量龐大到難以儲存,所以絕大多數即發即用。討論電力的時候我們使用每秒的能量,也就是俗稱的功率,來做表示。功率的單位是瓦特,1瓦特(W)是每秒做功1焦耳。一般探討缺電與否,比較的東西是供給與需求,電力上稱為「發電功率」與「用電功率」。為了應付用電功率的變化,通常發電功率大於用電功率5~20%,這是一個電力系統設計的安全係數,讓供給永遠大於需求,發電功率減去用電功率的差值叫做備轉容量。

可是多數人往往忽略了從發電功率到用電功率的中間,還有一個「電網(傳輸)功率」,電網扮演輸送電力的角色,也就是說,如果電網故障,讓電力無法送到用戶端,這種情況也是一種缺電,只是很少有人討論與意識到這個問題。

解決方案:電網要先行,佈局強韌的電力高速公路

我認為「如何強化輸配電網的智慧度、強韌度才是發展綠電的關鍵。」「綠電要成功,電網要先行」,因為電網的建設比發電廠難上十倍,從規劃到完工通常需要20年的時間,中間遇到的風險包括但不限於居民抗爭、成本上漲、繞道而行等。綠電需要的電網,不是傳統的輸配電網,而是歐洲氣候論壇(European Climate Forum)所命名的超級智慧電網(Super Smart Grid)。

傳統的輸配電網融合物聯網(IoT)技術升級成超級智慧電網,所以可以承擔高比例的綠電,NREL的研究顯示,使用超級智慧電網,2050年時美國的綠電占比可達80%。德國電網實證(Fraunhofer,2013),綠電比例提高時,電網品質(SAIDI)比以前更好。

超級智慧電網當中的HVDC Light時常被使用在離岸風電上。現在的政府積極發展離岸風電產業。將來離岸風電可能併網的陸上變電所麥寮、彰濱、塑化都是電網瓶頸之處,需要升級成高容量智慧變電所,同時增加備援電路。

大潭火力發電廠也是一個缺少備用電路的地方。如果我們新增一條電網(海上或陸上均可),連結核一、國光、大潭、竹工、中火、彰濱、塑化等變電所,我們將擁有一條強韌的電力高速公路。若使用海上電網,ABB公司的HVDC Light是目前公認最好的技術,單線達3GW,最遠達2,000公里,線損低於1%。

台電官網

綠電成功,電網先行。電網建設非常非常困難,有錢也未必能夠建置成功。歐洲已經有十分成功的超級智慧電網經驗。政府的提早規劃、協調溝通、爭取認同等都是關鍵。電網的投資金額雖然龐大,可能需要數千億元的資金,但是安全值得付費,停電損失的代價更大。倘若換算成每度電增加的成本,則大概增加0.2元(4,000億元投資,10年折舊),並不是很多。台灣應該積極投資超級智慧電網,建構一個安全強韌的智慧電力系統。

根據我很粗略的估計,電動車的時代,台灣的電力需求(發電量)還要成長30-50%(相較於2015年),積極發展綠電與超級智慧電網才是治本的方法。目前,就我的理解,30GW的離岸風電與20GW的太陽能發電正面臨嚴重的電網不足的問題。有待政府重新思考,化解這一個兩大產業都公認的大挑戰。

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