美國德州2月遇到百年難見的冰風暴,造成全州大規模斷電,超過700萬人無電可用,凸顯出極端氣候下風險管理與強化電力基礎建設韌性的重要性圖/美聯社、路透
美國德州2月遇到百年難見的冰風暴,造成全州大規模斷電,超過700萬人無電可用,凸顯出極端氣候下風險管理與強化電力基礎建設韌性的重要性圖/美聯社、路透

美國德州2月中遇到百年難見的冰風暴,造成全州大規模斷電,超過700萬人無電可用,至少48人因此喪命。德州災情的發生,凸顯出極端氣候下風險管理與強化電力基礎建設韌性的重要性,台灣應從中吸取經驗,防範未然。同時,為了減緩溫室效應所造成極端氣候災情,台灣亦須積極邁向綠能減碳、落實能源轉型,並適時借鏡國外的經驗,藉由推動公民電廠、有效管理分散式能源、運用虛擬電廠等電力管理的做法,進而維持電力系統供需平衡、穩定度與安全。

獨立電網 非德州斷電主因

10年前,德州就曾經因冰風暴發生而小規模斷電,但今年2月的破紀錄低溫、達到零下18度的酷寒,讓外界將德州冰風暴所造成電力癱瘓,歸咎為德州再生能源占比高,以及獨立電網系統的設計;甚至拿德州的例子比擬台灣,認為積極發展再生能源與獨立電網設計的台灣,也會遭遇此一威脅。

實際上,再生能源與獨立電網系統,皆非德州斷電主因,德州風力發電占比僅24%左右,而獨立電網也非問題的癥結,最早在1998年布希擔任德州州長時,就曾做過德州電網其他電網連接的相關研究發現,要連上大電網至少需新建6條電力線路,工程浩大,且一旦成功連上,德州反而會成為能源輸出大州,而非其他州來支援德州。冰風暴發生初期,的確曾有來自其他州電力支援,但後來就完全歸零,因為鄰近的其他州也都處於低溫,難以提供支援。

這次德州大斷電,實際是遭逢極端氣候百年來的低溫,才造成基礎建設韌性不足以及風險管理無法及時因應所致,因為德州電業相關單位與工程人員並沒有預估到如此大規模冰風暴發生的可能性,因此缺乏管道冰堵的監控措施、除冰設備等事前準備,導致有些用戶斷電時間長達60小時。根據Fox Business預估,經濟損失恐達180億美元。

強化基礎建設 抗極端氣候

儘管對於身處亞熱帶的台灣,出現類似德州冰風暴的機率不高,但台灣同樣面臨極端環境的挑戰,如地震、颱風等都會對電力系統造成衝擊,像是2015年的蘇迪勒颱風,就造成全台超過400萬戶大停電。

台灣可吸取德州的經驗,事先做好風險管理並強化電力基礎建設韌性。在風險管理上,可透過大數據分析,歸納天災發生機率與嚴重程度,進行相對應的電力設備投資,像是快速反應的發電機組與儲能設備,以因應突發狀況,並明確訂出風險控制的標準作業流程(SOP),當天災造成斷電時,可以立即反應縮短斷電時間,同時可利用例行發電機組歲修時,根據機組健康程度,滾動式檢討機組大更新的必要性。

台灣除了透過風險管理與強化電力基礎建設韌性,以因應未來天災外,身為地球村的一分子,亦須在減緩溫室效應上下更多工夫,落實能源轉型政策,並進行務實的電力管理,才能有效維持電力系統供需平衡、穩定度與安全,其中公民電廠、分散式能源資源、虛擬電廠等都是值得台灣借鏡的作法。

借鏡歐洲 鼓勵公民電廠

根據經濟部訂定的「能源轉型白皮書」所述,所謂公民電廠就是以公民為主體,自主性設立相關組織,透過集體出資、付出勞力、物資或資源等方式,取得一定所有權或股權,並參與電廠營運。公民電廠營運型態可以是由民眾、地方政府或廠商發起,但不管哪種型態,都必須有民眾參與出資,且售電收益需與參與者共享,或回饋公共、公益服務用途,政府也會利用保證收購用電等獎勵措施,鼓勵公民電廠規模化、普及化。公民電廠主要依賴太陽能、風力等綠能,不但幫助社區獲取額外收益,也能提升國家再生能源占比,達到能源轉型。

簡單來說,「公民電廠」是一種新的商業模式,讓再生能源發電不只是政府、企業專屬,而是一種全民運動,一般社區、團體不但能透過售電改善生活,還可讓民眾為綠色地球盡份心力。

目前公民電廠在歐洲、美國等先進國家都已經蔚為風潮,尤其在歐洲更是盛行,以德國案例來說,政府透過再生能源法(EEG)明定,保證以優惠價格收購民眾所生產的綠電,帶動多樣態的公民電廠如雨後春筍般出現,位在德國南方的小鎮維爾德波爾茨里德(Wildpoldsried),以畜牧業維生的鎮民生活並不富裕,因此鎮民們決定集資成立公民電廠,安裝太陽能板、風機及生質能源,綠能發電量超過全鎮所需的6.8倍,穩定的售電收入挹注於小鎮教育醫療等公共服務。

分散式能源 降低供電風險

另外,在電力管理上也需導入風險分散的概念,目前國際能源趨勢已漸漸從集中式的電廠走向分散式能源資源(Distributed Energy Resources,DER),例如公民電廠、太陽能(Photovoltaic,PV)、儲能系統、需量反應、電動車充放電等資源。其中,DER具有分散風險特性,除可降低急遽氣候變遷對電網的影響,還具備易尋覓電源設置地點、延緩增設輸配電設備與變電所、避免電力傳輸損失等社會經濟效益。

發展虛擬電廠 台灣有潛力

除了上述兩項電力管理作法外,虛擬電廠技術(Virtual Power Plant,VPP),最大的特色是有具備如傳統電廠的穩定發電效能,在國際間也蔚為風潮。以德國為例,德國企業Next Kraftwerke已成功運用VPP技術整合約10000個DER資源,擁有8.4GW發電容量(相當於3座核四電廠容量),參與德國電力市場。

借鏡國際的經驗,相對在台灣亦有發展虛擬電廠的潛力,一方面由於台灣有豐沛再生能源資源,再加上台灣有厚實網路資通訊技術,另方面台灣電力市場也正逐步開啟,可讓更多民間資源可參與電力市場,例如台電備轉容量輔助服務市場與備用容量市場,都於今年起陸續啟動。(本文作者為工研院電網策略室主任劉志文、美國德州大學阿靈頓分校電機系教授李偉仁、工研院產科國際所分析師黃雅琪)

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