低碳永續 驅動、維護樣樣通 能源賽道上勇往直前

發布時間:110年04月12日

發電處 發電機組效率提升的幕後推手


每台在F1賽道上競速的開輪式賽車,背後都有個強大的團隊支援。他們了解車子的性能、知道該用什麼機油、何時該進行檢修,對車子的細節如數家珍,台電公司發電處(以下簡稱發電處)同仁亦是如此,只不過他們駕馭的,是耗資上百億建造、極度複雜的發電機組。

 

幕後藏鏡人,操作發電機組的專業戰隊

「一座電廠建置完成後,最熟悉機組運轉、維護與控制的,就是發電單位。」談起發電處的工作內容,發電處處長郭天合表示,電廠如同一台車,買回來之後,除使用順暢外,亦須兼顧省油、穩定排氣等特性,且定期的保養與修繕絕對不能少。發電機組亦是如此,除了設計規範內的基礎效率外,還要「照顧有方」,機組才能有效發揮。

 

臺灣目前以火力發電為大宗,在2025年能源政策之目標下(50%燃氣發電、30%燃煤發電、20%再生能源發電),台電積極佈署以天然氣為燃料的複循環發電機組。所謂複循環,顧名思義就是用同一批燃料發兩次電。第一次是天然氣隨著管線進入氣渦輪發電機燃燒的熱能發電,燃燒過程中產生的廢熱再進到熱回收鍋爐,加熱水產生水蒸氣,水蒸氣進入蒸汽輪發電機後可再發第二次電,整套循環結束後比起單一氣渦輪發電的發電量約可提升50%。郭天合說,機組完工後,發電處就已開始分段、分年限的規劃機組維護與改善方案,這也包含了未來退役機組拆卸後改建為新機組加入戰隊的效益評估。

 

然而,一台機組所產生的效益,又或者我們所謂的「發電效率」是怎麼估算的呢?

 

降低損失,用專業駕馭各種機組性能

「簡單來說,分母是『輸入』,分子是『輸出』,兩個數字相除就是效率,兩個數字相減就是損失。」郭天合表示,機組改善其實就是追求「損失減少」,唯有當分子變大,得出來的數值(效率)才會大。因為每個機組都有使用年限,隨著歲月流逝、耗損愈來愈多,相對的效率就會逐漸降低,包含了在發電過程中損失能量或無法完善發揮機組性能的狀況。

 

而車子有分廠牌,發電機組當然也有,面對不同品牌甚至不同型號的機組性能,發電處同仁的專業自然備受考驗。比如,燃煤機組的火源在鍋爐,燃氣機組火源在燃燒筒(氣渦輪機),然而效率增進需要透過重點裝置的更新達成,不同機組就會有不同的改善方法。發電處熱機組組長陳貞鳴表示,雖然廠商會提供機組設計資料,但發電處仍要綜整各方經驗與數據方能做出精準的效率推算,在預算與技術合理性下方能達成改善目標。

 

1%的效率提升,是環保前進的一大步

攤開手上資料,不同機組更新後的效率數字是1.35%、5.27%…這好像跟想像中的「提升」有一段差距。

 

「數字很小對不對?你可不要小看這1%,光是提升這1%就要好幾億的預算投入,而這1%就可以讓發電量有很大的不同。以大潭發電廠為例,一部機效率提升1%,約可提供3,000戶家庭一年的用電量(約0.6億度)。」郭天合打趣說道,光是更新一片汽機葉片大概就要好幾百萬,等同於一台賓士在裡面跑,更不用說許多更新案預算都是上億起跳。

 

然而,除了能「多發一點電」,這筆鉅額投資對臺灣還有什麼影響?

 

陳貞鳴表示,考量新世代機型效能大幅提升,機組改善後除了可用相同燃料產生更多電外,「環保」才是更新計畫的最大宗旨。舉例而言,台電近年斥資80多億大幅改善大潭發電廠6部機組,1年就可減少約2,400噸的氮氧化物(NOX),相當於改善後的排放濃度可降至10ppm,更是遠低於環保署規定的40ppm。此外,在相同發電量之下,改善後的機組二氧化碳排放量(CO2)1年可減少91,690噸,卻依然能創造年約10.9億的經濟效益。

 

除了燃氣機組的更新外,台電也積極改善燃煤鍋爐。原設計的鍋爐在燃燒煤炭後,會用水冷卻底灰,但這使得底灰殘餘的輻射熱無法回收,造成熱能損失。改善後機組如台中電廠的3號機到8號機,就是採用「乾式出灰」,作法是先透過機組將外部空氣吸入密閉式的輸送鋼帶冷卻,再將冷卻空氣升溫後導入鍋爐作為燃燒空氣,就可以有效回收再利用底灰冷卻時散發的熱能,而冷卻過後的底灰還可加入混凝土當作建材,甚至可以混入塑木製作椅子、隔板等循環經濟產物。

 

樂活工作,正向面對所有挑戰

談起工作內容,發電處從處長到工程師都是「理性思考」,句句不離精準數據、改善設計方案以及效率評估。這不禁讓人好奇,工作過程中還能有什麼困擾著這他們嗎?

 

「有,一顆螺絲釘。」陳貞鳴笑著說。原來,台電曾碰過一顆螺絲拆了2天的窘境。

 

每年,台電會依照機組設計壽命安排大修時程,在這短短的工期內,台電要盡全力達成大修目標,而工期最怕無預警意外,就像這顆螺絲釘。「機具在高溫情況下久了會變形,本來一顆螺絲拆下來只要20到30分鐘,沒想到我們拆了2天。」事後講起雖是雲淡風輕,但不難想像在供電的急迫需求下,現場同仁承受的壓力有多大,然而,面對機組更新後所帶來的效率提升與環保助益,台電是咬著牙都得使命必達。郭天合說,每當看到燈亮起,內心就有一份感動,因為這是全台電共同努力的成果,外界也許很難體會這份心情,因為開關燈是如此輕而易舉,但從無到有的發電過程卻難以用三言兩語帶過。

 

面對2025年的能源政策目標,台電各單位正用著自己的專業寫下歷史,大到全台電力調度、小到一顆螺絲拆卸,都要用最謹慎的態度、最專業的技術面對,這是對工作的堅持,也是身為台電人為民服務的真心,台電將會帶著這份正向能量、堅守工作崗位,持續在穩定供電與環保目標上向前邁進。