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舊鐵塔包新鐵塔
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內容大綱

在能源轉型的趨勢下,近年再生能源發電占比持續增加,其發電不穩定性更易造成電力系統頻率波動,此時電力系統的「慣量」如同隱形穩定器,主要來自傳統發電機組的轉動慣性,能在電力供需突發變化時暫時維持電網頻率穩定,對於電力設備穩定地運作至關重要,尤其對半導體產業。然而,太陽能、風力等低慣量再生能源快速發展,正使電網整體慣量降低,影響穩定性。為此,台電公司積極應對,已部署高精度頻率測量設備(XMU)及儲能功率調變器量測慣量數據。數據顯示,再生能源高滲透期間慣量顯著降低,可能構成新的挑戰。面對能源轉型,持續創新並精確分析慣量,是確保台灣電力供應穩定可靠的關鍵。

詳細內容

各位聽眾朋友大家好,今天我們要聊聊電力系統中一個重要的概念,叫做『慣量』,並探討其對我們的影響。你可能在物理課聽過,慣量就是物體抵抗運動狀態改變的能力。在電力系統中,慣量就像一個隱形的穩定器,幫助我們維持電網的頻率穩定。
簡單來說,傳統的火力、水力發電機組,是透過旋轉運動將能量轉換為電力。發電機組內部的轉子,就像一個高速旋轉的陀螺,蘊藏著強大的慣性。當電力系統出現突發狀況,像是用電量突然飆升、發電機組意外停止運轉,或是再生能源發電量劇烈起伏時,這份慣性能夠暫時穩住電網的頻率。這就像當你騎腳踏車時,即使停止踩踏,腳踏車仍會因為慣性而繼續滑行一段距離。

電力系統的頻率,就像電網的心跳,必須保持在固定的區間,才能確保所有電力設備正常運作。而慣量就像一個強大的緩衝器,能有效減緩頻率的波動,避免電網崩潰。此外,當發生突發狀況時,慣量也能提供寶貴的緩衝時間,讓電力系統有足夠的時間做出反應。特別值得一提的是,頻率的穩定性對於半導體產業尤為重要。半導體製造是一個對電力品質極其敏感的產業。製造過程中,任何微小的電力波動,包括頻率的變化,都可能導致生產線上的設備故障,並對產品的品質造成嚴重影響。因此,穩定的頻率是確保半導體產業正常運作的重要基石。
然而,隨著太陽能、風力等再生能源的快速發展,全世界的電力系統正面臨新的挑戰。因為一般再生能源所提供之慣量顯著低於傳統發電機組所提供之慣量,故隨著再生能源占比提高,電網的整體慣量會逐漸降低,穩定性也將受到影響。

為了應對這個挑戰,台電公司除了透過儲能系統來調節電網頻率外,更積極監測電網的『慣量』。自111年12月起,台電公司與英國廠商合作,在全台部署10組高精度頻率測量設備(XMU,eXtensible Measurement Unit)及1台儲能功率調變器,從而協助量測系統慣量數據。此慣量測量原理是透過台電冬山儲能案場所設置之功率調變裝置,持續地向電力系統注入擾動干擾,並由部署於全台的XMU設備即時收集擾動期間之頻率數據,接著再通過電腦進行即時數據分析來得出當前的系統慣量,以協助電力調度人員掌握台灣電力系統的即時狀況。根據最新電力系統監測數據顯示,在114年春節除夕到初二期間,由於工業用電減少,再生能源滲透率升高,導致慣量有明顯降低。數據表明,系統慣量的最低點出現在今年初一中午,數值降至137 GWs(Gigawatt second)。此數值與平時系統慣量約180至220 GWs的區間相比,呈現顯著的落差。這些數據明確指出,在春節期間,若再生能源發電佔比大幅超越傳統發電機組時,電網慣量將可能顯著下降,此現象對電網的穩定性構成一項重要的挑戰。

總結來說,慣量是維持電力系統穩定運行的重要因素。隨著再生能源的發展,我們需要不斷創新,尋找新的方法來維持電網的穩定。而台電公司透過量測和分析慣量,積極應對挑戰,確保台灣的電力供應穩定可靠。
以上是本週世界電力新聞週報的整理報導,國際上電力的大小事,我們會持續密切關注並且跟大家分享,若喜歡我們的頻道歡迎與好朋友分享喔!我們下次再會!」

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