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在地發電——談分散型電力

2007/08/05 經濟部能源局 點閱人次: 351

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▓撰文:郭啟榮

分散型電力直接供給負載端、用戶端電力,其電力品質和可靠度優於傳統集中型電力。再者,分散型電力同時提供負載端電力和熱能需求,其燃料熱能利用效率達60%以上,為集中型電力系統效率的2倍以上,未來可見分散型電力將躍居為電力市場主流。

環境需求

電力供應需經歷發電、傳輸、變電和配電過程,才傳送到用戶負載端。集中型電力由於發電量大且距離用戶負載端遠,其傳輸、變電設備不僅土地需求大,投資成本高,又因電力輸送時採用架空線路和設備,易受外來因素干擾甚或遭受攻擊,造成整體供電可靠度降低。1999年729和921集集大地震造成全台大停電,即肇因於超高壓輸送電塔滑動或倒蹋,工商業活動因而停頓,人民生計造成不便;同時,也暴露出電力政策對國家安全構成嚴重威脅。相對於集中型電力,分散型電力設置接近負載端,可安裝於住宅、大樓、學校、工廠、或商業區負載饋線處。相較之下,分散型電力具有高度的環境親和性,可減少輸變電設備的投資,降低長程輸變電風險,有效提高電力供應的可靠度,減少電力供應不穩定的機率,縮短安裝規劃的前置時間,並達到隨插即用(Plug and Play)的目標。

市場趨勢

在1970年代以前,全世界電力供應的經營模式採行垂直整合和市場獨占。1970和1980年代,兩次石油危機造成發電燃料成本激增和環保意識逐漸高漲,致使電廠環境污染防制成本上升,降低大型發電機組(以核能和燃煤為主)的規模經濟。同時,世界性經濟自由化思潮亦萌芽而起,各國產業政策鼓勵市場競爭,電力事業也由傳統獨占、公營、管制的「計畫型」產業,邁向競爭、民營、解制的「市場型」產業。電力市場解制,電業自由化市場逐漸席捲全球,以歐美電力市場為例,分散型電力市場年產值將由2000年的77百萬歐元,預測至2010年時年產值躍升到125百萬歐元,占全球電力市場年產值近50%,呈快速成長。

分散型電力特性

分散型電力的發電設備涵括傳統小型電力設備(往復式發電機、渦輪發電機、燃料電池等)、再生能源電力設備、汽電共生設備等。分散型電力的主要特性有:

一、在地發電屬性
針對區域性的能源取得條件(種類和數量等),配置合適的電力設備,以達物盡其用、環保和經濟效益。若負載端同時需要電力和熱能,則可以建置汽電共生(Cogeneration)電廠或熱電聯產(Combined Heat & Power)電廠,大幅提升燃料熱能利用效率。一般而言,僅提供電力用途時,燃料熱能利用效率僅達20~40%;若同時提供熱能和電力,則效率達60%以上,甚且高達90%。所以,對發電端而言,分散型電力具有(一)場地容易取得;(二)建廠工期短;(三)電力傳輸耗損低;(四)輸配線容量裕度提升;(五)輸配系統可靠度提高;(六)燃料多樣化等優點。對電力負載端而言,具有(一)依照用戶需求,可以同時獲得熱能和電力;(二)電力品質和可靠度高;(三)選用「在地」燃料,可以降低發電成本、降低電價,並減少電價變動風險等優點。

二、高可靠度電力供應
分散型電力可依負載端的設置容量和目的,供應基載電力、備用電力、緊急電力、抑制尖峰用電電力、不斷電系統電力等用途。分散型電力系統可以採用掛接電網或獨立運作;一般為提高電力供應可靠度,除利用本身的電力設備發電外,也與集中型電力併網。從上述可知,分散型電力系統已經避開電力傳輸、變電過程的不可靠因素,如再輔以與集中型電力系統併網,更可彌補分散型電力在電力設備維修、發電量不足、負載端用電超載等情況下,可能遭遇電力供給失調的窘境。

結論

社會日益進步,電力已成為工商業活動、民生便利和國防安全等重要需求,分散型電力因具有在地發電和高可靠度供電等特性,並可依負載端的設置容量和目的,供應基載電力、備用電力、緊急電力、抑制尖峰用電電力、不斷電系統電力等用途,發展潛力和商機雄厚。目前,國內若要推廣分散型電力系統,尚需建立的技術有:一、電網分析和互聯技術;二、電力電子控制技術;三、通訊和監控技術;四、模擬和驗證技術等。在電力市場對優質電力的高標準要求下,分散型電力搭配集中型電力的運作模式將在國內開花結果。(作者任職於工研院能環所)


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