低碳七美 綠能常植

發布時間:107年01月12日

澎湖區營業處 建置綠電微電網系統


        海洋上的蕞爾島嶼幾被視為能源的孤島,因此僅能憑恃那小小的一方土地建構屬於自己的獨立發電系統,遙望距離澎湖馬公市南南西方29海哩外的七美島即是如此。台電澎湖區處的七美發電廠以高成本的輕柴油發電機組為主,供應島上約三千七百居民所需的用電,以長遠來看,若能發展在地綠色能源,將大幅減輕發電成本,而潔淨的綠電對於地球減碳的貢獻,更是不言可喻。但落實到建置與應用層面時,便有幾個重要的瓶頸有待突破,例如發展出來的再生能源系統,如何併入既有的電網,提供民眾使用?風力、光電等發電系統受天候因素影響造成發電量變動極大,如何提供穩定的電力?有鑑於此,台電以澎湖區處的七美電廠為示範實驗的起點,結合產官學的能量共同打造「七美綠能園區」,建構自給自足的綠能微電網,未來許許多多的小島、偏鄉,只要符合綠能發展的條件皆可複製七美低碳島的成功經驗,逐步實踐「低碳家園」的願景。

 

挫折化作經驗 堅定發展離島再生能源

        七美島位於澎湖群島中的最南端,面積為6.99平方公里,是群島中第五大島,夏季陽光炙熱,冬季則有強勁的東北季風,衝著島上低矮的植面而來,氣候感受特別明顯。這也正是七美島發展太陽能、風能發電的絕佳條件。早在民國76年時,台電便曾在七美嘗試裝設兩部風力發電機組,併入七美發電廠的供電與發電調度系統中,然而當時對風力發電技術的掌握尚未臻純熟,風力發電受天候因素影響所造成的供電不穩問題,遲遲未能克服,致計畫最後只能宣告終止。此次的挫敗,並沒有使台電在綠能的發展上卻步,反而更積極參與學界在電網調控技術的研究。隨著建置光電系統與風力發電的技術愈來愈成熟,各種自動化監測元件組成的智慧電網發展也益加完備,台電在100年時,於七美風機原址重新建置總裝置容量155KW的太陽能光電場,完工後併入七美發電廠的發電系統中,為澎湖群島的再生能源發展寫下新頁。

 

產官學三方攜手 打造微電網研究基地

        為了讓綠能最大化、增加電網強韌性,澎湖區處偕同再生能源處並與陳朝順教授主導的政府科技部專案研究團隊合作,以七美光電場及儲能系統為核心,打造「七美綠能園區」,台電增設第二期光電場,提高再生能源比例,提供現有的太陽能光電場與機房空間,讓陳教授的團隊將學界的研究成果,導入真實的併聯發電情境,開發出適合台灣電網的元件與技術,打造「微電網系統」,將發電設備、儲能電池、電力轉換器、能源調度監控系統等設備逐一串接起來,整合成一座小型的發、輸、配電系統。七美發電廠廠長陳永宗說,第一期七美光電場的最大瞬間發電量約可達全島總發電量的15%,因太陽光電發電特性有間歇性,在發電系統中擔任輔助的角色,若第二期光電場完工,將大幅提高再生能源所佔的比例,屆時再生能源受天候影響的特性便會明顯衝擊既有電網供電的穩定性。因此,微電網系統將著重發展自動化的智慧調控技術及儲能電池的充放電技術,以便能更有效即時監控、調度這些電源以及儲能系統的電力,發揮再生能源的最大價值。

 

風光互補 維持供電穩定

        為了監控電網的供電情形,陳教授的團隊已完成智慧饋線端末單元、分歧線端末單元與智慧變壓器端末單元的開發,並持續整合光纖、WiFi 及自動圖資系統,建構具全系統解決能力的變壓器管理系統(TMS),未來將整併成智慧能源管理系統。描繪微電網的發展藍圖時,陳教授也特別提到儲能系統的重要,尤其是再生能源受天候不佳因素供電量會遽然下降,此時須倚靠電廠發電機組加載供電,因中間會有一段約30分鐘的時間差,儲能電池便可在此時發揮作用,將電力快速釋放,填補這段空窗期的供電量,讓供需電能維持在一定的平衡,穩定電網的運作。而微電網也會在這樣的設計架構下,繼續增建光電系統與儲能裝置,不久的未來也計畫增建風力發電機組,使得夏天的陽光,和冬天的季風得以「風光互補」,維持全年的供電穩定。澎湖區處預計在107年時,將光電系統容量擴增至1.2MW,儲能系統容量擴增至2MWh,並新增風力發電600KW。屆時七美島的再生能源全年發電量可達320萬度,綠能發電佔比達42%以上,不僅大幅降低柴油發電成本,更是落實低碳綠能的最佳典範。

 

帶動產業升級 建立標準邁向永續

        放眼國際間,電力系統的研發背後都有極大的產業鏈支撐,或許台灣廠商的產業規模難以比擬,但我們的優勢將是在應用層面的建立。以台電七美綠能園區當作示範基礎,透過產官學三方合作,發展出能監控發電機、線路用電、綠能發電、儲能系統的一整套自動化調度系統,將會是電力系統產業在國際上的一大亮點。過程中,亦促使相關的產業針對各自擅長的元件、模組,進行更先端的研發計畫,如此便能帶動整體產業的升級。而新系統、新模組的出現,也催生許多相關的在地規範,例如電網中將要導入的智慧變流器,在國內已有許多大廠牌,大多銷往歐洲、日本。但每個國家的標準不同,韌體設計也不同,透過台電此次的計畫,經濟部標準檢驗局開始推動屬於台灣的標準規範,使產業發展更有方向,而這些基礎扎根後,都是支持著台灣繼續走向綠能永續的最強動力。