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電力調度處
台灣
電力系統簡介
萬長翰
2014/05/10 (六)
電力調度處
電
2
• 哪一種電?
• 電從哪來?
• 電的特性?
• 用電量怎麼算?
• 怎麼運作?
電力調度處
你有注意到嗎?
 有注意過日光燈會閃爍嗎?
 實際上早期”台灣”的日光燈管每秒會閃120次
 有人知道為什麼嗎?
 因為台灣電力系統用的是: 頻率60Hz的交流電
 日光燈所產生的亮度必須在固定的位差上才會發光,當進入日光...
電力調度處
交流電
 頻率: 台灣60Hz、大陸50Hz..
 電壓&電流每秒交換60次
 為什麼會有頻率?
 因為發電機利用燃料推動轉子,
用轉子磁場來切割定子磁場(佛萊
明右手),來發出電力
 發電機轉速(幾極)跟頻率直接相關
一...
電力調度處
頻率高低?
 頻率影響?
5
用
電
量
發
電
量
用
電
量 發
電
量
用
電
量
發
電
量
頻率偏低 頻率偏高頻率不變
對電力系統有何影響?
電力調度處
頻率影響
 當頻率過高或低時(ex.跳機)
 氣輪機轉快或慢
 會造成氣輪機葉片震動甚至
破損,無法發電
 跳機 缺電 頻率低發電機
故障大規模停電
 避免限電預備備轉容量(拉頻率)
 頻率過低限電(保護機組...
理論上(經濟調度)
 基載(定載、便宜)
機組需滿足可長時間連續運轉
且發電成本低之特性,如核能
及燃煤火力等。
 中載(每日升降)
可接受調度,於早上清晨時升
載或併聯發電,於深夜降載或
解聯停止發電,如調整池水力、
燃油與燃氣汽力機組及...
電力調度處
專業名詞
8
備用容量 備轉容量
淨尖峰能力 容量因素
瓦跟度?
電力調度處
備用容量
 以該年度小時平均尖峰計算,
用來作為長期電源開發規劃
之用,每年一個數值
 包含:大修、檢修、故障機組
及水文限制
 備用容量率:目前規定目標值
為15%
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電力調度處
備轉容量
 以每日瞬時尖峰計算,每日
變化(隨機組狀況更新)
 備轉容量太高?
 可以拿高速公路半夜沒什麼
車,來質疑高速公路車道蓋
太多嗎?
10
電力調度處
101&102年每日尖峰+大修計畫
核三#1
3/27-
4/27
32天
中五
9/1-10/23
53天
興二(暫訂)
10/26-12/7
43天
核二#1
4/30
-5/31
32天
塑化UPB
3/1-5/27
74天
...
電力調度處
備用容量=備用電鍋
官方說法看不懂,我們打個比方來說好了。
 以自助餐的供飯例子來譬喻就是: 電鍋=電廠,飯=電,
顧客飯量=用電量,
 電源規劃: 自助餐會預估顧客食量,來準備足量的電鍋(電廠),
煮飯(發電)給顧客吃
 限...
電力調度處
圖示範例
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•淨尖峰供(飯)電能力:所有電鍋的供飯量 (六個電鍋)
•備用容量:預估明年尖峰顧客用飯量,所準備多於尖峰用飯量的
電鍋數量(包含臨時故障、定期維修等),主要用來評估明年是
否需要買電鍋。
•Ex1.預估尖峰只需用四...
電力調度處
備用容量不足
如果顧客在A自助餐沒飯吃,可以跑B,但在台灣沒電怎麼辦???
(台灣是小型獨立電網系統,沒人可以借電)
未來即將遇到的
 當備用容量不足時,問題點:
 水力無法經常發電(兩~三星期,水庫水用光)
 機組大修、檢修...
電力調度處
備用容量率比較
國別 備用容量率
臺灣 15%
韓國 15~17%
新加坡 30%
日本*
8~10%(預備率=備轉容量)
45%(備用容量率)
日本沒有備用容量率的說法,稱為預備率 = [可調度容量 - 尖峰負載 ] / 尖峰負載...
電力調度處
容量因素(Capacity Factor)
 每年實際的發電量與其理論最大值的比值叫做容量因素。
 舉例來說,一台車理論上一年可以跑一萬公里,實際上只能跑八
千公里,這台車的容量因素就是(8000/10000)*100%=80%...
電力調度處
瓦跟度?
• 發電能力跟發電量是不同的 Ex.一口能吃多少飯≠一天食量
• 1度電=1kWh=一千瓦小時 度跟W差在是否乘上時間
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電力調度處
備用容量率與限電關係
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民
營
電
廠
開
放
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難
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電力調度處
未來預估備用容量率
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今年
電力調度處
歷年裝置容量
20
電力調度處
歷年發電量占比
21
電力調度處
台灣能源體質
 台灣缺乏自產能源,99%仰賴國外進口。
 小型獨立電力系統,電太多太少都只能靠自己。
 燃料安全存量
 燃煤: 36天
 燃油: 1個月
 天然氣: 7~14天
 核能: 18個月
 燃料來源出問題時...
電力調度處
台灣未來電廠變更
電廠 除役OR更新商轉 容量增減
核一 G1~2 107.108年除役 -1272 MW
核二G1~2 110.112年除役 -1970 MW
林口G1~2 103年9月除役 -600 MW
協和G1~4 106年...
超
高
壓
幹
線
系
統 南科
和平
仁武
國光
塑化
路北
超高壓既有系統
民國九十六年台電既有
超高壓幹線系統圖
96.04.19
台 灣 電 力 公 司
(北)
(南)
IPP
IPP
IPP
僅 供 參 考
核一 核二
深美
板橋
冬...
電力調度處
再生能源可不可以替代核四?
 這裡以目前發展最好的幾種再生能源來說
 風力
 容量因素低落。
 夏天風小、冬天風大;白天風小、晚上風大。(相反)
 太陽能
 PV:夜間無法發電,且需要廣大空間
 CSP:夜間可發電,需...
電力調度處
兩周風力發電曲線
2626
電力調度處 27
電力調度處 28
電力調度處 29
電力調度處
台灣電力系統風險
30
 先天不良,後天失調
 先天不良: 亞熱帶孤立小島、無自產燃料、狹長地形
 後天失調: 能源政策不明、發輸電設備難以興建(抗爭)、人往北
區集中北區負載重。
 限電風險:
1. 燃料補給問題
2. 區...
電力調度處
結論
31
 大電力目前還沒有好方法儲存,目前最好的方法還是用抽蓄電廠
(日月潭)
 太陽能發電可以替代尖載
 短期內再生能源無法替代基載機組
 核四興建與否,影響台灣未來能源
 排碳量
 供電安全(天然氣占比提高、來不...
報告完畢,敬請指教
電力調度處
台電電力調度模式—階層調度
33
階層調度權責
1. 核能G/S、大型水/火力 G/S
及 IPP 電廠之發電控制
2. 經濟調度、電力品質
3. 345kV 系統幹線指令調度
4. 161kV 系統指令調度
1. E/S, P/S...
電力調度處
台電未來機組變化
 除役狀況
 北部
 核一裝置容量1272MW (107.108年除役)
 核二裝置容量1970MW (110.112年除役)
 協和火力電廠2000MW (106年環保標準無法達到,除役)
 林口電廠...
電力調度處
台電未來機組變化
 新建(更新)狀況
 北部
 新林口G1~3裝置容量2400MW
 新深奧G1、2裝置容量1600MW,卸煤碼頭被抗議,中止
 核四裝置容量2700MW 預計??????
 中部
 新通霄#1、2、3...
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調度簡介V4

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調度簡介V4

  1. 1. 電力調度處 台灣 電力系統簡介 萬長翰 2014/05/10 (六)
  2. 2. 電力調度處 電 2 • 哪一種電? • 電從哪來? • 電的特性? • 用電量怎麼算? • 怎麼運作?
  3. 3. 電力調度處 你有注意到嗎?  有注意過日光燈會閃爍嗎?  實際上早期”台灣”的日光燈管每秒會閃120次  有人知道為什麼嗎?  因為台灣電力系統用的是: 頻率60Hz的交流電  日光燈所產生的亮度必須在固定的位差上才會發光,當進入日光燈的電位差升高時,燈管亮度就會 明顯升高;但當進入日光燈的電位差降低時,燈管亮度就會明顯下降  新型的安定器會升頻到20~60kHz 3
  4. 4. 電力調度處 交流電  頻率: 台灣60Hz、大陸50Hz..  電壓&電流每秒交換60次  為什麼會有頻率?  因為發電機利用燃料推動轉子, 用轉子磁場來切割定子磁場(佛萊 明右手),來發出電力  發電機轉速(幾極)跟頻率直接相關 一般來說:2極火力3600rpm、4極核能1800rpm、8極水力900rpm 4
  5. 5. 電力調度處 頻率高低?  頻率影響? 5 用 電 量 發 電 量 用 電 量 發 電 量 用 電 量 發 電 量 頻率偏低 頻率偏高頻率不變 對電力系統有何影響?
  6. 6. 電力調度處 頻率影響  當頻率過高或低時(ex.跳機)  氣輪機轉快或慢  會造成氣輪機葉片震動甚至 破損,無法發電  跳機 缺電 頻率低發電機 故障大規模停電  避免限電預備備轉容量(拉頻率)  頻率過低限電(保護機組)  頻率低是限電原因之一 6 必須時時刻刻保持供需平衡
  7. 7. 理論上(經濟調度)  基載(定載、便宜) 機組需滿足可長時間連續運轉 且發電成本低之特性,如核能 及燃煤火力等。  中載(每日升降) 可接受調度,於早上清晨時升 載或併聯發電,於深夜降載或 解聯停止發電,如調整池水力、 燃油與燃氣汽力機組及複循環 機組等。  尖載(快速反應、貴) 尖載機組必需具起、停快速之 能力,可適時增加出力,滿足 尖峰用電需求,如抽蓄水力、 水庫式水力及氣渦輪機等。 抽蓄機組:夜間抽水儲能,白天發電 7 實 際 基 載
  8. 8. 電力調度處 專業名詞 8 備用容量 備轉容量 淨尖峰能力 容量因素 瓦跟度?
  9. 9. 電力調度處 備用容量  以該年度小時平均尖峰計算, 用來作為長期電源開發規劃 之用,每年一個數值  包含:大修、檢修、故障機組 及水文限制  備用容量率:目前規定目標值 為15% 9
  10. 10. 電力調度處 備轉容量  以每日瞬時尖峰計算,每日 變化(隨機組狀況更新)  備轉容量太高?  可以拿高速公路半夜沒什麼 車,來質疑高速公路車道蓋 太多嗎? 10
  11. 11. 電力調度處 101&102年每日尖峰+大修計畫 核三#1 3/27- 4/27 32天 中五 9/1-10/23 53天 興二(暫訂) 10/26-12/7 43天 核二#1 4/30 -5/31 32天 塑化UPB 3/1-5/27 74天 麥寮#2 12/1-1/29 60天 中二 10/24-11/30 38天 大五 2/4-3/14 39天 中六 12/18-1/24 38天 中十 12/1 -1/21 52天 協二 1/25-3/4 39天 核三 #2 12/19 -1/19 32天 協一 12/18 -1/20 34天 麥寮 #2 2/18 -2/23 6天 春節 檢修 麥寮#3 10/1-11/29 60天 核一 #2 11/15 -12/16 32天 和平 #2 10/24 - 11/12 20天 興四 2/1-3/15 43天 中三 1/25-3/29 64天 中九 3/30-5/21 52天 大四 1/3-2/3 32天 核一#1 1/13 -2/17 36天 檢 修 容 量 資料來源:發電處、核發處 協 二 核 一 #2 核 一 #1 核 二 #1 塑 化 UPB 塑化UPA 103/12/1 -104/3/1 91天 大 五 協 二 興 四 11 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 12月8月 9月 10月 11月 備 轉 容 量 102年每日尖峰 101年每日尖峰
  12. 12. 電力調度處 備用容量=備用電鍋 官方說法看不懂,我們打個比方來說好了。  以自助餐的供飯例子來譬喻就是: 電鍋=電廠,飯=電, 顧客飯量=用電量,  電源規劃: 自助餐會預估顧客食量,來準備足量的電鍋(電廠), 煮飯(發電)給顧客吃  限電: 顧客沒飯吃 12
  13. 13. 電力調度處 圖示範例 13 •淨尖峰供(飯)電能力:所有電鍋的供飯量 (六個電鍋) •備用容量:預估明年尖峰顧客用飯量,所準備多於尖峰用飯量的 電鍋數量(包含臨時故障、定期維修等),主要用來評估明年是 否需要買電鍋。 •Ex1.預估尖峰只需用四個電鍋供應就足夠,備用容量=2 •Ex2.就算預備的故障,備用容量=2 •備轉容量:預估明天尖峰顧客用飯量,所準備多於尖峰用飯量的 電鍋數量(不含臨時故障、定期維修等) •Ex3.假設明天狀況如上,備轉容量=1 •後備電鍋通常老舊、效率差,導致運轉成本高
  14. 14. 電力調度處 備用容量不足 如果顧客在A自助餐沒飯吃,可以跑B,但在台灣沒電怎麼辦??? (台灣是小型獨立電網系統,沒人可以借電) 未來即將遇到的  當備用容量不足時,問題點:  水力無法經常發電(兩~三星期,水庫水用光)  機組大修、檢修間隔變短(EOH累積過快),更容易缺電 PS. EOH是等效運轉時數,類似於汽車開一萬公里要進廠維修一次 14
  15. 15. 電力調度處 備用容量率比較 國別 備用容量率 臺灣 15% 韓國 15~17% 新加坡 30% 日本* 8~10%(預備率=備轉容量) 45%(備用容量率) 日本沒有備用容量率的說法,稱為預備率 = [可調度容量 - 尖峰負載 ] / 尖峰負載。其中,可調 度容量指尖峰月扣除各項不能發電因素後的淨出力。根據2009年實績,以國際備用容量率慣例估 計,日本備用容量率高達45% 14
  16. 16. 電力調度處 容量因素(Capacity Factor)  每年實際的發電量與其理論最大值的比值叫做容量因素。  舉例來說,一台車理論上一年可以跑一萬公里,實際上只能跑八 千公里,這台車的容量因素就是(8000/10000)*100%=80%  Q:增加大潭容量因素可以替代核四? A: 大潭是中載機組,在尖峰時已經 滿載發電,無法替代核四  大潭是尖峰時刻已經在發電的電鍋  提升容量因素=讓他在晚上也煮飯,還是無法供應尖峰的需求 16 電廠類別 容量因素 火力(基載) 85~90% 核能 85~90% 火力(中載) 30~50% 太陽能 約15% 風力 約30%大潭
  17. 17. 電力調度處 瓦跟度? • 發電能力跟發電量是不同的 Ex.一口能吃多少飯≠一天食量 • 1度電=1kWh=一千瓦小時 度跟W差在是否乘上時間 17
  18. 18. 電力調度處 備用容量率與限電關係 18 民 營 電 廠 開 放 電 源 開 發 困 難 金 融 風 暴 全 球 經 濟 不 振 核 四 停 建 大 潭 趕 工
  19. 19. 電力調度處 未來預估備用容量率 19 今年
  20. 20. 電力調度處 歷年裝置容量 20
  21. 21. 電力調度處 歷年發電量占比 21
  22. 22. 電力調度處 台灣能源體質  台灣缺乏自產能源,99%仰賴國外進口。  小型獨立電力系統,電太多太少都只能靠自己。  燃料安全存量  燃煤: 36天  燃油: 1個月  天然氣: 7~14天  核能: 18個月  燃料來源出問題時(戰爭、搶貨、 天氣因素等),怎麼辦?  風險管控? 集中或者分散? 22
  23. 23. 電力調度處 台灣未來電廠變更 電廠 除役OR更新商轉 容量增減 核一 G1~2 107.108年除役 -1272 MW 核二G1~2 110.112年除役 -1970 MW 林口G1~2 103年9月除役 -600 MW 協和G1~4 106年除役 -2000 MW 通霄#1~3 106年除役 -720 MW 核三G1~2 113.115年除役 -1900 MW 大林G1、2 101.9.1已除役 -600 MW 新林口G1~3 預計105,106,108商轉 2400 MW 新通霄G1~3 預計105,106,106商轉(海管興建中) 2100 MW 新大林G1~2 預計105,106商轉 1600 MW 核四G1~2 ??? 2700 MW 北部-742MW (沒核四:-3442MW) 總和 全區-262MW(沒核四:-2962MW)
  24. 24. 超 高 壓 幹 線 系 統 南科 和平 仁武 國光 塑化 路北 超高壓既有系統 民國九十六年台電既有 超高壓幹線系統圖 96.04.19 台 灣 電 力 公 司 (北) (南) IPP IPP IPP 僅 供 參 考 核一 核二 深美 板橋 冬山 龍潭 (北) 天輪 (南) 峨眉 中港 中火 彰濱 南投 中寮 鳳林 全興 麥寮 大觀二廠 明潭 嘉民 興達 龍崎 高港 核三 大鵬 (南) (北) 協和 (北) (南) 頂湖 汐止 中送北 南送中 超一路 超二路 超三路 161kV 電力系統必須考慮任 何時候,在N-2或G-2 時,不會讓系統大規 模停限電 N-1:跳一條線 N-2:跳兩條線 G-1:跳一部機 G-2:跳兩部機 24
  25. 25. 電力調度處 再生能源可不可以替代核四?  這裡以目前發展最好的幾種再生能源來說  風力  容量因素低落。  夏天風小、冬天風大;白天風小、晚上風大。(相反)  太陽能  PV:夜間無法發電,且需要廣大空間  CSP:夜間可發電,需廣大空間(國外多蓋在沙漠)  發電曲線跟台灣負載特性類似  以下幾種都還不夠成熟  地熱(目前清水地熱裝置容量50kW=0.05MW)  海洋能(潮汐、波浪、洋流、溫差、鹽差)  其他發電方式 25
  26. 26. 電力調度處 兩周風力發電曲線 2626
  27. 27. 電力調度處 27
  28. 28. 電力調度處 28
  29. 29. 電力調度處 29
  30. 30. 電力調度處 台灣電力系統風險 30  先天不良,後天失調  先天不良: 亞熱帶孤立小島、無自產燃料、狹長地形  後天失調: 能源政策不明、發輸電設備難以興建(抗爭)、人往北 區集中北區負載重。  限電風險: 1. 燃料補給問題 2. 區域電力不平衡,南電北送 3. 多天災:地震、颱風
  31. 31. 電力調度處 結論 31  大電力目前還沒有好方法儲存,目前最好的方法還是用抽蓄電廠 (日月潭)  太陽能發電可以替代尖載  短期內再生能源無法替代基載機組  核四興建與否,影響台灣未來能源  排碳量  供電安全(天然氣占比提高、來不及蓋電廠)  能源價格  能源政策,不可偏廢。
  32. 32. 報告完畢,敬請指教
  33. 33. 電力調度處 台電電力調度模式—階層調度 33 階層調度權責 1. 核能G/S、大型水/火力 G/S 及 IPP 電廠之發電控制 2. 經濟調度、電力品質 3. 345kV 系統幹線指令調度 4. 161kV 系統指令調度 1. E/S, P/S, D/S 161kV 系統監控 2. P/S, D/S, S/S 69kV 系統調度監控 3. P/S, D/S MTR/DTR監控 4. 69kV 系統電壓/無效電力控制 5. P/S, D/S電壓/無效電力控制 1. P/S, D/S, S/S 11/22kV饡線監控 2. S/S DTR 監控 3. S/S 電壓及無效電力控制 指令調度 及 資料傳送(RTU) E/S及G/S 161kV 資料傳送 (ICCP) 161kV 系統調 度指令 變電所 161kV 資料傳 送(ICCP) 資料傳送 與 控制 配電調度控制中心 各業務區處 DDCC 11、 22kV 饋線 監控 指令 饋線操作指令 D/S 中央調度控制中心 調度處 CDCC P/S E/S S/S G/S 核能 G/S 火力 G/S IPP 大水 力G/S 區域調度控制中心 各供電區營運處 ADCC Q:工業用電便宜為何比較便宜? A:工業用戶需自備變壓器 161 kV轄區交界及345kV系統指令
  34. 34. 電力調度處 台電未來機組變化  除役狀況  北部  核一裝置容量1272MW (107.108年除役)  核二裝置容量1970MW (110.112年除役)  協和火力電廠2000MW (106年環保標準無法達到,除役)  林口電廠600MW (103年10月除役)  中部  通霄#1、2、3共720MW預計於106年除役通霄電廠擴建  南部  大林G1、2於101.9.1已除役
  35. 35. 電力調度處 台電未來機組變化  新建(更新)狀況  北部  新林口G1~3裝置容量2400MW  新深奧G1、2裝置容量1600MW,卸煤碼頭被抗議,中止  核四裝置容量2700MW 預計??????  中部  新通霄#1、2、3裝置容量2100MW,預計商轉 105,106,106??  南部  新大林G1、2裝置容量1600MW預計商轉105,106  如果一切預定完工時間核四也興建完成,只缺262MW  又如果核四不興建,就缺少2962MW

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