殘載與彈性：能源轉型下新的電力系統調度思維 AUGUST 27, 2018 能源萬象 關鍵字 ： 電力調度、基載、殘載 殘載與彈性：能源轉型下新的電力系統調度思維 文／Tony Yen (媽盟特約撰述) 放眼全球，風能和太陽能等可預測變動型再生能源的發展日益迅速；此際，人們對於電力系統的調度思維，正在發生重大的轉變。 發電端兩大任務，以及傳統調度思維 電力系統發電端最主要的任務，就是滿足負載需求；由於負載有升有降，這樣的任務便需要透過兩種服務達成：第一是能提供大量廉價的發電量的「發電量貢獻」，第二是能反應負載變動，迅速升降載的「電力調節貢獻」。 從這個觀點出發，傳統電力系統中的核能、燃煤、燃氣、水力等等機組，依照各自的經濟特性與技術限制，被區分成了基中尖載等等發電機組。「基載型電廠」顧名思義，就是24小時定量、不間斷且持續運轉，以提供「發電量貢獻」的電廠，傳統上由彈性能力較差的核能和燃煤擔任；「尖載型電廠」則提供「電力調節貢獻」，傳統上則由燃氣和水力機組擔任。 可變型再生能源大量併網後的新調度思維 當可變型再生能源大量併網後，搭配既有的傳統電廠，電力系統發電端的兩個主要任務仍然可以被滿足；然而此時的調度思維就勢必改變。我們應該先看負載當中有多少電力能由可變型再生能源供應，接著再討論應該如何調度傳統電廠，以滿足剩下的負載。 我們把這剩下的負載稱為「殘載」（Residual Load），而這樣「再生能源優先調度、傳統電廠滿足殘載」的調度思維，就是新電力系統最重要的核心觀念。在這個過程中，可變型再生能源零邊際成本、不斷下滑的生命週期均化成本，使其會漸漸成為提供「發電量貢獻」的主力；此時，剩餘的傳統電廠就肩負起「電力調節貢獻」的任務，滿足殘載曲線的逐時變動。 彈性能力成為重要指標，和其啟示 但與傳統負載曲線相比，殘載曲線的變動程度將更為劇烈，因此電力系統對於傳統電廠「彈性能力」（也就是迅速啟動、升降載等等能力）的要求將更高，成為另一個重要的核心思維。 在德國，殘載曲線在風能電力輸出大增時，已經慣常性地趨近於零，同時一日內大幅度殘載變動，也已成常態。這開始讓德國的燃氣、硬煤機組改裝地更為彈性，以反應相關的變動；而核能和褐煤則透過和鄰國的電力進出口，勉強維持住原先的「基載」調度模式。 長遠來看，各種傳統電廠因為發電特性不同，發電成本會隨著一年總發電時數的變化有所不同。通常「基載型電廠」需要較長的運轉時數，才會具有經濟效益；而這些時數會對應到「基載型電廠」和「尖載型電廠」的最佳裝置容量配比。 不同傳統電廠在不同運轉時數下，經濟效益有所差異 新的殘載歷線會降低能讓「基載型電廠」具經濟效益的裝置容量總數，造成電力結構漸漸偏向彈性機組為主的新組成。 由於殘載曲線的下移，成本最小的電廠配比將會有所改變 新的調度思維漸漸成為主流 殘載是2009年左右開始在德國能源界提出，接著在歐陸的文獻中開始大量使用。另一方面在美澳的文獻裡，殘載通常被稱為淨負載（net load），但觀念是一樣的：我們必須先討論可變型再生能源的電力輸出潛力，再討論剩下的負載應該如何滿足。 如果很廣義討論這種「再生能源優先」的調度思維目前的影響力的話，我們可以看到2017年REN21出版的再生能源世界現況報告正式提出「基載解構中」的觀察。 當然REN21是本來就以推動能源轉型為目標的機構，但以研究化石燃料產業起家的IEA也在2018年的電力系統變遷現況報告中，說調度模型的討論應該回歸到滿足發電需求和彈性需求為主，基中尖載模型並非必要。 從這些例子可以看出，這樣看待電力系統的方法正在漸漸變成主流，希望這也是大家未來看待台灣電力系統時要漸漸採取的分析方式。 *完整影片：https://www.facebook.com/tony.yen.397/videos/vb.1083314384/10211633590170320/?type=3 *作者介紹：Tony Yen，現留學德國，就讀弗萊堡大學再生能源工程與管理碩士學位學程