三立大論壇／面對極端氣候！綠能才可提升電力系統調適能力

文／顏東白

炎炎夏季，台灣度過高溫和紫外線警報、大潭電廠短暫減氣、颱風襲來等等事件，電力系統卻能相對良好地運作而沒發生極端事故，再生能源在其中扮演不可忽略的角色。今天我們就來統整再生能源對於電力系統的各種貢獻，說明能源轉型對電力系統的正面影響有哪些。

有效削減全年殘餘負載尖峰

台灣的電力系統一整年的殘餘負載（負載減去變動型再生能源電力輸出）尖峰通常發生在7月至8月的某天下午兩點，而這剛好是太陽能發電旺盛的時段，再生能源因而能有效削減全年殘餘負載。以2023年7月為例，該月負載尖峰實際值為39.412GW、殘餘負載尖峰實際值為36.659GW，再生能源這一月的容量價值將近2.8GW。

下圖是2023年7月份，台灣電力系統的負載對變動型再生能源電力輸出的作圖。可以看到，兩者呈現一定程度的正相關，因此雖然負載有一定比例坐落在38.5GW到39.5GW之間（如藍色虛線所示），殘餘負載能突破36GW的時段卻很稀少（如紅色虛線所示）。這代表變動型再生能源在今年夏天已經能很可靠地提供至少2.5GW的容量價值。

▲2023年7月台灣電力系統的負載對變動型再生能源電力輸出。

削減各月殘餘負載尖峰，傳統電廠安心歲修

再生能源除了能削減一整年的殘餘負載尖峰，對於各月的殘餘負載尖峰的削減也會有容量價值。這是因為傳統電廠需要定期歲修以維持機能，因此不同機組每年都有機會需要安排停機的時段。再生能源如果能削減各月的殘餘負載尖峰，就代表在這些月份所需要的傳統機組能夠減少，相對地能進行歲修的機組也可以增加。如此一來，一整年便可以更小的備用容量，達到相同的供電可靠度標準。

下圖是2022/23冬季台灣各月負載尖峰與殘餘負載尖峰實際值的比較。雖然因為冬季時日負載尖峰通常不明顯，有時甚至比夜負載尖峰還低，讓太陽能的容量價值趨近於無，但風力能在此季節有較好的成績，也因此變動型再生能源給各月分別產生了0.764、0.322、以及1.036GW的殘餘負載尖峰削減量。2022/23冬季風力能裝置總量約為1.5GW，亦即冬季風力能機組的容量價值，至少會有其裝置容量的五分之一。這些透過再生能源削減的殘餘負載尖峰量，也就是每個月份額外騰出來、可以安排歲修的傳統機組容量，如此一來便能增加用電旺季可以使用的傳統機組。

▲2022年及2023年冬季台灣各月負載尖峰與殘餘負載尖峰實際值比較。

能與其他資源發揮綜效，提升電力系統韌性

即使不看全年或者各月的殘餘負載尖峰，再生能源的變動特性也會有其他價值，而這會呈現在綠能和其他彈性資源（儲能、需求端管理、部門耦合等等）的綜效上。底下我們說明這樣的綜效從何而來。

如下圖，這是2023年7月第二週台灣電力系統的特性曲線。在這個系統下，應對35GW的殘餘負載，僅需要2到3小時放電時間的彈性資源。假設台灣過去7年沒有進行能源轉型，殘餘負載還是跟負載幾乎相同的情況下，台電要處理同樣的殘餘負載，需要能放電12小時的彈性資源。亦即，再生能源削減殘餘負載本身，可以讓電力系統更易導入新式彈性資源、提供更迅速精準的控制，進而促成供電可靠度、電網穩定度、以及電力系統韌性的提升。

▲2023年7月第二週台灣電力系統的特性曲線。

事實上，如果2021年的時候台灣就有現在這麼多的太陽能，我們便有機會可以避免517的限電事件。也許大家還記得，517限電發生在晚上8點半、殘餘負載尖峰已過的時段，其根本原因並非電力系統上的裝置容量不足，而是抽蓄水力持續放電的時間不夠長所導致。前面提到再生能源對彈性資源的綜效在這裡也適用－如果當時太陽能再多一些，讓抽蓄水力的放電時間得以縮短，最後一小時的限電便可以被避免。從這個角度來說，今年721大潭機組短暫減氣事故在第一時間確保電網穩定後、沒有再次上演類似517的狀況，再生能源和新式彈性資源的相輔相成，應該也有功勞。

綠能越多的電力系統，面臨極端天氣會比傳統的電力系統將更加可靠

除了上述這些之外，再生能源對於電力系統還有很多值得表述的貢獻。比方說，傳統機組故障和限制出力的機率隨外界氣溫增加而增加，幸而太陽能發電量和溫度成正相關，因此傳統機組故障機率最大的夏季中午時段，也成了太陽能削減殘餘負載最多的時段。一個綠能越多的電力系統，面臨極端天氣會比傳統的電力系統將更加可靠，這點已經在加州、德州、南澳州等能源轉型先進區域近幾年極端天氣事件頻繁影響下，加速綠能、儲能設置的經驗中得到驗證。

所以，想要台灣的電力系統不缺電，請大力支持綠能以及互補性技術的建置！

《作者簡介》顏東白，工研院電網管理策略室研究員