低碳永續 整裝待發:打造高效率低污染燃氣電廠

發布時間:110年12月27日

北部施工處 大潭電廠二期擴建計畫


臺灣的能源轉型政策正在如火如荼地推進中,在「減煤、增氣、展綠、非核」的總體方針之下,目標是2025年實現「燃氣50%、燃煤30%、再生能源20%」的發電配比。擴大再生能源規模的過程中,為了避免風力或日照等自然條件變化造成間歇性的電力缺口,需要其他發電方式作為互補,因此,兼具環保、快速起停、高效能源轉換率等特色的燃氣機組,無疑是最佳救援投手;而說起臺灣最大的燃氣發電來源,便是位在桃園市觀音區的大潭發電廠。

在荒土上跳動的能源心臟
事實上,大潭發電廠所座落的這片土地,在1980年代曾經是飽受鎘污染荼害的農田,而後經過整治,如今成為大潭濱海特定工業區,讓一度形同被判了死刑的土地有了重生的契機;因應社會與經濟環境的轉變,電力需求逐年增加,1997年經濟部核准台灣電力公司設立大潭發電廠,並以天然氣作為發電燃料。

大潭發電廠在北部施工處的工程監造之下,六部複循環機組從2006年至2009年陸續商轉,總裝置容量約達4,384MW。而2017年政府為了預防夏季可能出現的電力短缺,以單循環的方式緊急增設了第7號的氣渦輪機組(Gas Turbine, GT),為裝置容量再添600MW,總共占全台總裝置容量約10%。

為了配合提升燃氣發電的比例,大潭電廠目前也正在推展二期擴建計畫,並規劃在3年內增設第8、9號機組,後續也將7號機擴建為一部完整的複循環機組,未來完成並接受調度後,預計讓大潭發電廠的總裝置容量擴充至7,544MW約達全台裝置容量的15%,每年約可發電420億度,可號稱為全亞洲最大的燃氣電廠。

多重利用資源 提升發電效率
燃氣發電的特色在於以潔淨天然氣為燃料,透過高溫高壓的燃氣帶動氣渦輪機的運轉,藉以達到發電目的,這部分屬於單循環燃氣機組的運作機制;而燃燒後所產生的氣體在單循環發電後,溫度仍高達六百多度,這些剩餘的熱能還可以進一步再利用,也就是將廢熱產生的蒸汽透過熱回收鍋爐推動蒸汽輪機(Steam Turbine,ST)發電,由此組成複循環發電系統。

透過把單循環階段產生的熱氣回收、將水煮沸、並以蒸汽推動渦輪發電,複循環機組避免了可利用能源的浪費。其中,熱回收鍋爐所產生的蒸汽還有高、中、低壓之分,分別針對蒸汽渦輪作功,有效提升了能源利用效率。

有別於燃煤機組是單獨由蒸汽輪機構成,燃氣複循環發電能更有效地運用能源,因此擁有較佳的發電效率。以大潭發電廠的1到6號機組來說,能源轉換效率可以將近60%,而7號機擴建為複循環機組後可達60.4%,8、9號效率更高,估計可達到64.3%的發電效率。

追求環保 嚴以律己
天然氣的燃料成分純粹,屬於潔淨燃料,燃燒後幾乎不產生硫氧化物(SOx),其所排放的氣體主要為二氧化碳(CO2)和氮氧化物(NOx),而針對氮氧化物,台電也採用了高效率的污染防制設備加以控管,並且以環評承諾的5ppm作為排放管制標準,相較現行環保法規10ppm更嚴謹。

大潭發電廠二期擴建機組使用的空污防制設備主要有兩部分:一來是在氣渦輪機上應用乾式低氮氧化物燃燒器(Dry Low NOx Burner, Dry LNB),另一則是增設「選擇性觸媒還原設備」(Selective Catalytic Reduction, SCR),其原理係將氨(NH3)當作還原劑添加一定比例進入系統中、與煙氣裡的NOx充分混合,經過觸媒的催化作用,將NOx還原成無害的氮氣(N2)和水(H2O)。而7、8、9號機的設計目標是把氮氧化物經由煙囪排到大氣之前,不只「僅僅符合」環評承諾的排放濃度而已、而是自主要求更嚴格的標準,使得實際的氮氧化物排放濃度更低於5ppm以下,大大降低對環境的負擔。

更有甚者,在總量管制上也可見到台電對於落實環保的不遺餘力。2018年時任桃園市長的鄭文燦曾蒞臨視察大潭發電廠[1],並對於固定污染源的總量管制表示關心,台電經過整體評估後針對自主減量承諾,未來擴建完畢後大潭發電廠將再添三部機組,屆時非但不增加空污量,空污排放總量反而會減少。

北部施工處前處長阮嘉湘說:「其實這都是我們台電一貫的立場,只要有新的高效率環保技術,都會去優先採用。」北部施工處機械副處長黃彥斌也說明:「雖然我們機組增加了,但是我們氮氧化物的排放量反而是降低的,那就是新機組帶來的效益。為了增建三部機組,台電也向環保署承諾要針對1到6號機進行改善,所以同時做兩邊的投資,到時候1到9號機同步運轉時,會比原來1到6號機的排放量還更低。」

阮嘉湘指出,1到6號機組改善前的氮氧化物排放量每年約4,800噸,而理論上,二期擴建完畢後將會產生約7,600噸的年排放量,但在台電對自我高標準的要求下,未來九部機組共計僅排放約4,100噸/年,反而下降了將近15%。阮嘉湘說:「公司對環保本來就非常重視,那我們執行單位當然要努力去實現公司的目標。」

在地深耕 友善互信
而談起北部施工處的角色,阮嘉湘認為最重要的,就是把分內事做好,自然流露出身為執行單位的使命感。當然,這份態度也深刻體現在興建電廠的工程與在地民眾的互動之中。

「沒有一座要興建的電廠一開始民眾就拍手歡迎的。這部分是要去經營的,需要去跟民眾不斷地互動、解說,以使民眾充分理解。」秉持著真誠勤懇的原則,阮嘉湘認為,要獲得民眾的支持別無他法,積極的溝通與傾聽、對鄉親開誠布公,才能建立互信關係。

阮嘉湘更說:「我們很引以為豪的是,大潭的鄉親對這座電廠非常友善,這個友善不是一夕之間造成的,是我們台電,包括電廠及我們施工處同仁,長期跟民眾互動的成果。」從過去建造1到6號機組到營運10多年來,大潭發電廠已經與地方打下很好的互信基礎,不過北部施工處面對二期擴建計畫並不因此而自滿,反而更主動地讓資訊透明化。北部施工處甚至大方規劃行程、提供交通接駁,邀請鄉里代表前來參訪,讓民眾不必猜測懷疑、霧裡看花,而是實際了解建廠的辛苦、工地對於環保的用心、也了解大潭發電廠的營運過程其實非常乾淨。

整裝待發 迎接電力系統新局勢
因應新建機組的冷卻需求,北部施工處也特別建立海水淡化廠與儲水槽,讓廠區大量的用水需求能夠多元供應,不僅降低對自來水系統的依賴、也避免影響民生用水的可使用量。雖然海水淡化廠增加了台電的支出,然而若放到水情告急的時期來看,台電如此的不計成本也不失為深耕在地的長遠考量,同時也是一種對社會的體貼。

而依照規劃的期程,三部新機組預計在2022年到2024年之間,以8號機、9號機、7號機的順序,分別相隔一年完工。若發電壽命以20年計算,二期完工後初估空污及CO2的減量效益上看1,051億元,且新建機組效率將遠高於既有機組平均值,燃料節省效益可達779億元。經過二期擴建計畫的備戰之後,不久的將來,大潭發電廠將扮演能源轉型的關鍵要角,既為電力系統再添生力軍,也成為再生能源發展上的穩靠後盾。

[1] 桃園市政府新聞處報導https://news.tycg.gov.tw/home.jsp?id=9&parentpath=0%252C2&mcustomize=multimessage_view.jsp&dataserno=201803090005&aplistdn=ou=news,ou=chinese,ou=ap_root,o=tycg,c=tw&toolsflag=Y