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電力調度處
台灣 電力系統簡介
萬長翰
2014/05/10 (六)
電力調度處
電
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• 哪一種電?
• 電從哪來?
• 電的特性?
• 用電量怎麼算?
• 怎麼運作?
電力調度處
你有注意到嗎?
有注意過日光燈會閃爍嗎?
實際上早期”台灣”的日光燈管每秒會閃120次
有人知道為什麼嗎?
因為台灣電力系統用的是: 頻率60Hz的交流電
日光燈所產生的亮度必須在固定的位差上才會發光,當進入日光燈的電位差升高時,燈管亮度就會明顯升高;但當進入日光燈的電位差降低時,燈管亮度就會明顯下降
新型的安定器會升頻到20~60kHz
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交流電 頻率: 台灣60Hz、大陸50Hz.. 電壓&電流每秒交換60次
為什麼會有頻率? 因為發電機利用燃料推動轉子,用轉子磁場來切割定子磁場(佛萊明右手),來發出電力
發電機轉速(幾極)跟頻率直接相關
一般來說:2極火力3600rpm、4極核能1800rpm、8極水力900rpm
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頻率高低? 頻率影響?
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用電量
發電量
用電量 發
電量
用電量
發電量
頻率偏低 頻率偏高 頻率不變
對電力系統有何影響?
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頻率影響 當頻率過高或低時(ex.跳機) 氣輪機轉快或慢
會造成氣輪機葉片震動甚至 破損,無法發電
跳機 缺電 頻率低發電機故障大規模停電
避免限電預備備轉容量(拉頻率) 頻率過低限電(保護機組)
頻率低是限電原因之一 6
必須時時刻刻保持供需平衡
理論上(經濟調度) 基載(定載、便宜)
機組需滿足可長時間連續運轉且發電成本低之特性,如核能及燃煤火力等。
中載(每日升降) 可接受調度,於早上清晨時升載或併聯發電,於深夜降載或解聯停止發電,如調整池水力、燃油與燃氣汽力機組及複循環機組等。
尖載(快速反應、貴) 尖載機組必需具起、停快速之能力,可適時增加出力,滿足尖峰用電需求,如抽蓄水力、水庫式水力及氣渦輪機等。
抽蓄機組:夜間抽水儲能,白天發電 7
實 際 基 載
電力調度處
專業名詞
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備用容量 備轉容量
淨尖峰能力 容量因素
瓦跟度?
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備用容量 以該年度小時平均尖峰計算,用來作為長期電源開發規劃之用,每年一個數值
包含:大修、檢修、故障機組及水文限制
備用容量率:目前規定目標值為15%
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備轉容量 以每日瞬時尖峰計算,每日變化(隨機組狀況更新)
備轉容量太高?
可以拿高速公路半夜沒什麼車,來質疑高速公路車道蓋太多嗎?
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101&102年每日尖峰+大修計畫
核三#1 3/27- 4/27 32天
中五 9/1-10/23
53天
興二(暫訂) 10/26-12/7
43天 核二#1 4/30 -5/31 32天
塑化UPB
3/1-5/27
74天
麥寮#2 12/1-1/29
60天
中二 10/24-11/30
38天
大五 2/4-3/14 39天
中六 12/18-1/24
38天
中十 12/1 -1/21 52天
協二 1/25-3/4 39天
核三 #2
12/19 -1/19 32天
協一 12/18 -1/20 34天
麥寮 #2
2/18 -2/23 6天 春節 檢修
麥寮#3 10/1-11/29
60天
核一 #2
11/15 -12/16 32天
和平 #2
10/24 -
11/12 20天
興四 2/1-3/15 43天
中三 1/25-3/29
64天
中九 3/30-5/21
52天
大四 1/3-2/3 32天
核一#1 1/13 -2/17 36天
檢 修 容 量
資料來源:發電處、核發處
協 二
核 一 #2
核 一 #1
核 二 #1
塑
化
UPB
塑化UPA
103/12/1
-104/3/1
91天
大 五
協 二
興 四
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1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 12月 8月 9月 10月 11月
備轉容量
102年每日尖峰
101年每日尖峰
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備用容量=備用電鍋 官方說法看不懂,我們打個比方來說好了。 以自助餐的供飯例子來譬喻就是: 電鍋=電廠,飯=電,
顧客飯量=用電量,
電源規劃: 自助餐會預估顧客食量,來準備足量的電鍋(電廠), 煮飯(發電)給顧客吃
限電: 顧客沒飯吃
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圖示範例
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•淨尖峰供(飯)電能力:所有電鍋的供飯量 (六個電鍋) •備用容量:預估明年尖峰顧客用飯量,所準備多於尖峰用飯量的電鍋數量(包含臨時故障、定期維修等),主要用來評估明年是否需要買電鍋。
•Ex1.預估尖峰只需用四個電鍋供應就足夠,備用容量=2 •Ex2.就算預備的故障,備用容量=2
•備轉容量:預估明天尖峰顧客用飯量,所準備多於尖峰用飯量的電鍋數量(不含臨時故障、定期維修等)
•Ex3.假設明天狀況如上,備轉容量=1
•後備電鍋通常老舊、效率差,導致運轉成本高
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備用容量不足 如果顧客在A自助餐沒飯吃,可以跑B,但在台灣沒電怎麼辦??? (台灣是小型獨立電網系統,沒人可以借電) 未來即將遇到的 當備用容量不足時,問題點:
水力無法經常發電(兩~三星期,水庫水用光) 機組大修、檢修間隔變短(EOH累積過快),更容易缺電
PS. EOH是等效運轉時數,類似於汽車開一萬公里要進廠維修一次
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備用容量率比較
國別 備用容量率
臺灣 15%
韓國 15~17%
新加坡 30%
日本* 8~10%(預備率=備轉容量) 45%(備用容量率)
日本沒有備用容量率的說法,稱為預備率 = [可調度容量 - 尖峰負載 ] / 尖峰負載。其中,可調度容量指尖峰月扣除各項不能發電因素後的淨出力。根據2009年實績,以國際備用容量率慣例估計,日本備用容量率高達45%
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容量因素(Capacity Factor) 每年實際的發電量與其理論最大值的比值叫做容量因素。
舉例來說,一台車理論上一年可以跑一萬公里,實際上只能跑八千公里,這台車的容量因素就是(8000/10000)*100%=80%
Q:增加大潭容量因素可以替代核四? A: 大潭是中載機組,在尖峰時已經 滿載發電,無法替代核四
大潭是尖峰時刻已經在發電的電鍋 提升容量因素=讓他在晚上也煮飯,還是無法供應尖峰的需求
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電廠類別 容量因素
火力(基載) 85~90%
核能 85~90%
火力(中載) 30~50%
太陽能 約15%
風力 約30% 大潭
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瓦跟度? • 發電能力跟發電量是不同的 Ex.一口能吃多少飯≠一天食量 • 1度電=1kWh=一千瓦小時 度跟W差在是否乘上時間
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備用容量率與限電關係
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民營電廠開放
電源開發困難
金融風暴
全球經濟不振
核四停建
大潭趕工
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未來預估備用容量率
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今年
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歷年裝置容量
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歷年發電量占比
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台灣能源體質 台灣缺乏自產能源,99%仰賴國外進口。 小型獨立電力系統,電太多太少都只能靠自己。
燃料安全存量
燃煤: 36天 燃油: 1個月 天然氣: 7~14天 核能: 18個月
燃料來源出問題時(戰爭、搶貨、
天氣因素等),怎麼辦?
風險管控? 集中或者分散?
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台灣未來電廠變更 電廠 除役OR更新商轉 容量增減
核一 G1~2 107.108年除役 -1272 MW
核二G1~2 110.112年除役 -1970 MW
林口G1~2 103年9月除役 -600 MW
協和G1~4 106年除役 -2000 MW
通霄#1~3 106年除役 -720 MW
核三G1~2 113.115年除役 -1900 MW
大林G1、2 101.9.1已除役 -600 MW
新林口G1~3 預計105,106,108商轉 2400 MW
新通霄G1~3 預計105,106,106商轉(海管興建中) 2100 MW
新大林G1~2 預計105,106商轉 1600 MW
核四G1~2 ??? 2700 MW
北部-742MW (沒核四:-3442MW)
總和 全區-262MW(沒核四:-2962MW)
超高壓幹線系統
南科
和平
仁武
國光
塑化
路北
超高壓既有系統
民國九十六年台電既有超高壓幹線系統圖
96.04.19
台 灣 電 力 公 司
(北)(南)
IPP
IPP
IPP
僅 供 參 考
核一 核二
深美
板橋
冬山
龍潭
(北)
天輪
(南)
峨眉
中港中火
彰濱
南投
中寮 鳳林
全興
麥寮
大觀二廠
明潭
嘉民
興達
龍崎
高港
核三
大鵬
(南)
(北)
協和
(北)
(南)
頂湖
汐止
中送北
南送中
超一路
超二路
超三路
161kV
電力系統必須考慮任何時候,在N-2或G-2時,不會讓系統大規模停限電 N-1:跳一條線 N-2:跳兩條線 G-1:跳一部機 G-2:跳兩部機
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再生能源可不可以替代核四? 這裡以目前發展最好的幾種再生能源來說
風力 容量因素低落。 夏天風小、冬天風大;白天風小、晚上風大。(相反)
太陽能 PV:夜間無法發電,且需要廣大空間 CSP:夜間可發電,需廣大空間(國外多蓋在沙漠) 發電曲線跟台灣負載特性類似
以下幾種都還不夠成熟 地熱(目前清水地熱裝置容量50kW=0.05MW) 海洋能(潮汐、波浪、洋流、溫差、鹽差) 其他發電方式
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兩周風力發電曲線
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台灣電力系統風險
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先天不良,後天失調 先天不良: 亞熱帶孤立小島、無自產燃料、狹長地形 後天失調: 能源政策不明、發輸電設備難以興建(抗爭)、人往北
區集中北區負載重。
限電風險: 1. 燃料補給問題 2. 區域電力不平衡,南電北送 3. 多天災:地震、颱風
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結論
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大電力目前還沒有好方法儲存,目前最好的方法還是用抽蓄電廠(日月潭)
太陽能發電可以替代尖載 短期內再生能源無法替代基載機組 核四興建與否,影響台灣未來能源
排碳量 供電安全(天然氣占比提高、來不及蓋電廠) 能源價格
能源政策,不可偏廢。
報告完畢,敬請指教
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台電電力調度模式—階層調度
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階層調度權責
1. 核能G/S、大型水/火力 G/S
及 IPP 電廠之發電控制
2. 經濟調度、電力品質
3. 345kV 系統幹線指令調度
4. 161kV 系統指令調度
1. E/S, P/S, D/S 161kV 系統監控
2. P/S, D/S, S/S 69kV 系統調度監控
3. P/S, D/S MTR/DTR監控
4. 69kV 系統電壓/無效電力控制
5. P/S, D/S電壓/無效電力控制
1. P/S, D/S, S/S 11/22kV饡線監控
2. S/S DTR 監控
3. S/S 電壓及無效電力控制
指令調度 及 資料傳送(RTU)
E/S及G/S 161kV 資料傳送(ICCP)
161kV 系統調 度指令
變電所161kV 資料傳送(ICCP)
資料傳送 與 控制
配電調度控制中心
各業務區處 DDCC
11、 22kV饋線監控指令
饋線操作指令
D/S
中央調度控制中心
調度處 CDCC
P/S
E/S
S/S G/S
核能G/S
火力G/S IPP
大水力G/S
區域調度控制中心
各供電區營運處 ADCC
Q:工業用電便宜為何比較便宜? A:工業用戶需自備變壓器
161 kV轄區交界及345kV系統指令
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台電未來機組變化 除役狀況
北部 核一裝置容量1272MW (107.108年除役) 核二裝置容量1970MW (110.112年除役) 協和火力電廠2000MW (106年環保標準無法達到,除役) 林口電廠600MW (103年10月除役)
中部 通霄#1、2、3共720MW預計於106年除役通霄電廠擴建
南部 大林G1、2於101.9.1已除役
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台電未來機組變化 新建(更新)狀況
北部 新林口G1~3裝置容量2400MW 新深奧G1、2裝置容量1600MW,卸煤碼頭被抗議,中止 核四裝置容量2700MW 預計??????
中部 新通霄#1、2、3裝置容量2100MW,預計商轉
105,106,106?? 南部
新大林G1、2裝置容量1600MW預計商轉105,106 如果一切預定完工時間核四也興建完成,只缺262MW 又如果核四不興建,就缺少2962MW
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