logo
* 搜尋
* 核能資訊中心
* 中心簡介
* 相關資訊
* 瀏覽人數
今天: 6
昨天: 395
本月: 3571
總計: 544974
3 空氣汙染是全球人類致死的環境主因 4 815大停電那天 5 能源價格調漲 消費者荷包大失血
815大停電那天

4 815大停電那天

文‧ 張文杰


815 大停電事故簡述

106 年8 月15 日16:51, 中油的包商巨路國際公司在進行電動閥更換作業時操作不當,導致天然氣供氣突然中斷,大潭電廠6 部機組全部因此而跳機。整體電力供應瞬間減少約415.7 萬瓩,約占當時全台負載的11.94%,系統頻率因此瞬間快速下降。為確保全國電力系統穩定,低頻電驛(電力系統保護設備)於16:51 自動啟動切離部分用戶,卸載約336 萬瓩,造成全台各地多處無預警停電,影響約154 萬戶。經低頻卸載及緊急調度抽蓄機組因應後,系統頻率於16:58 恢復至穩態(60Hz)。因為供電能力低於負載(用電需求),所以台電於18:00 執行緊急分區輪流停電措施,之後依照大潭機組恢復供電情況,逐步減少輪流停電戶數,到21:40 全面解除,影響約438 萬戶。無預警停電和分區輪流停電影響的戶數總計約有600 萬戶。

815 全台電力供需狀況

當日用電尖峰的時間為13:58,系統淨尖峰供電能力為3,760 萬瓩,瞬時尖峰負載為3,645.3 萬瓩,備轉容量為115.7 萬瓩,備轉容量率為3.17%;在事故發生前1 分鐘的16:50,因為大林新1 號機解聯停止測試,天色漸晚使太陽光電發電量減少等因素,所以系統供電能力下降至3,684 萬瓩,瞬時負載為3,481 萬瓩,當時備轉容量為203 萬瓩,備轉容量率為5.83%。

台電預估當晚的尖峰負載是在民眾回到家中使用電器,且夜市開張的19:00,此時供電能力約是3,190 萬瓩,台電預估負載為3,415 萬瓩,備轉容量因此不足225 萬瓩,這3 個時間點的全台電力供需狀況如表2 所示。



無預警停電和緊急分區輪流停電的差別

無預警停電是因為整體電力供應瞬間大量減少,系統頻率瞬間快速下降,系統頻率降到59.5Hz(最低連續安全運轉頻率)超過50秒,或是低於59.1Hz 時。若任由系統運轉頻率長期低於59.5Hz,可能對發電機組及其他機電設備造成損害,甚至導致供電系統崩潰。所以必須從系統中卸除適量的負載,進而拉升系統頻率,稱之為「低頻卸載」。若沒有進行低頻卸載,將導致供電系統崩潰,以及可能有更多發電機組跳機,無預警停電的範圍和戶數會大幅增加。

815 當天是系統頻率瞬間快速下降至59.1Hz,低頻卸載因此自動啟動,台中電廠5號機於17:05 因頻率不穩而跳機,雖然行政院報告指出台電應該檢討,但是筆者認為依當時的情況,是系統上所有的機組都受到影響,只有1 部機組處置不當而跳機,台電的整體表現已算優秀,雖有可改進的瑕疵,但仍該給予台電掌聲與肯定。緊急分區輪流停電是因為供電能力低於負載,也就是備轉容量低於0 時,只好停某部分用戶的電,讓其他大部分的用戶有電可用。有些國家的程序規定是備轉容量低於規定容量,例如韓國是低於100 萬瓩就要緊急分區輪流停電。

考量停電對工業的衝擊,要求工業限電必須在前1 日或8 小時之前通知,所以緊急的分區輪流停電只對民生用戶實施。而輪流停電週期為50 分鐘,是考量到冰箱食物解凍後容易腐壞,所以訂50 分鐘為限。由此可知,無預警停電和緊急分區輪流停電的啟動條件是不一樣的,兩者不一定會接連發生。例如韓國在2011 年9 月15 日因天氣異常,首爾氣溫高達31 度,導致用電量驟升,備轉容量只剩34 萬瓩,在3:30 時執行緊急分區輪流停電,影響約162 萬戶,但是沒有發生系統頻率瞬間快速下降的無預警停電。

大潭電廠的簡介

815 大停電之後,外界多將焦點放在中油操作流程缺失、系統設計缺失、營運管理缺失以及台電及中油要加強聯繫,協調落實共同管理機制等,本文就不再討論。筆者在此先簡介大潭電廠,之後對大潭電廠的改善提出幾點建議。位於桃園的大潭電廠,第1 台氣渦輪輕油機組於民國94 年並聯後(第1 和第2 機組是先用輕油,後來改用天然氣),直到99 年6 組燃氣複循環機組全部完成改為天然氣商轉,總裝置容量高達438.4 萬瓩,是全台最大天然氣電廠。

大潭電廠機組都是新型複循環發電機,效率可高達58.75%。另外,複循環機組的氣渦輪機升降載速度反應靈敏,遠比一般火力機組快速,在電源開發計畫中是屬於「中尖載」機組,預定的容量因數為36%。所以大潭電廠有以下的優點:
1. 有助於台灣溫室氣體的總量管制。
2. 節省天然氣整體發電成本。
3. 協助系統頻率調整,對於提高供電品質有很大的貢獻。
4. 擔任系統全黑起動電源,作為系統緊急情況的備援。
5. 大幅提升北部供電能力,減緩南電北送的情況。

大潭電廠的隱憂主要有兩個,一是電廠對外聯接345KV 超高壓輸電線只有一路兩回線,若遇雷擊或其他事故兩回線跳脫,在尖峰出力高時161KV 輸電線無法承擔,必須跳脫部分機組。二是北部沒有天然氣接收站,必須從台中天然氣接收站拉管路到大潭電廠,雖然有海底管線和陸上管線兩種,但是海底管線是高壓供應,陸上管線是低壓供應,兩者沒辦法馬上切換使用。平時只靠一條管路的海底管線供應,若遇到海底管線故障斷氣,大潭電廠就要緊急降載,甚至可能全部停機。

今年4 月27 日和8 月23日晚上6、7 點,就發生過台中天然氣廠因海水泵故障無法供氣,大潭電廠6 部機組全數緊急降載近半的事故。還好中油及時修復並恢復供氣,所以沒有全部停機,不然又要緊急分區輪流停電。

對大潭電廠的改善建議

我國核電廠都有進行「安全度評估(Probabilistic Risk Assessment, PRA)」,找出電廠系統的缺點並改善。例如各核電廠增設1 台額外的柴油發電機,稱為第5 台柴油發電機,以加強電廠處理喪失外電的能力並降低風險,就是因為進行PRA 後得到的主要建議之一。2001 年3 月18 日,核三廠的廠外輸電迴路因當地鹽霧而喪失外電,1 號機組又出現兩台專屬的柴油發電機都故障,雖然仍有直流電池可短暫供電,但主要是仰賴這第5 台柴油發電機成功啟動,核三廠因而可以避免事件進一步惡化,最終在國際核災分級中,僅屬於一級事故。由此可知PRA 的功效與重要性,建議大潭電廠與其他電廠也進行RPA,找出電廠系統的缺點並改善。

台灣核電廠對外聯接345KV 超高壓輸電線都是兩路兩回線,大潭電廠的裝置容量遠高於核電廠,但只有一路兩回線,而且未來還會增設新機組,所以對外聯接的輸電線路必須要再加強。也可以學習核電廠的機組是獨立運轉,不會相互影響,但保有相互支援的功能。

興建北部第3 座天然氣接收站是必要的,不過最快2024 年才會蓋好,只有1 條海底管線的隱憂在近期是無法解決。因為要建第2 條海底管線的難度極高,近乎不可能。在大潭電廠內建天然氣儲存槽也不可行,因為天然氣體積非常龐大,必須先降溫冷凍至攝氏零下162度,液化後體積縮小至1/600 才方便大量儲存。中油在永安和台中的儲氣槽都是依此法儲存液化天然氣,並非儲存普通的天然氣。如果管路出問題,儲氣槽必須先花一段時間將液化天然氣升溫氣化才能使用,所以在天然氣電廠內設置天然氣儲存槽,也無法在管路出事時馬上銜接至機組。另外,目前法令規定只有中油可以設天然氣儲存槽,台電不能設置,所以所有的天然氣電廠都沒有設天然氣儲存槽。

在電源開發計畫中,大潭電廠是屬於中尖載機組,規劃的容量因數36%。大潭電廠早期的容量因數也如規劃中的在36%上下,但是近年因為備轉容量不足,容量因數逐年升高,到2016 年,容量因數將近是規劃的兩倍,等於是變成基載機組,而且失去了大潭電廠擔任系統全黑起動電源、作為系統緊急情況備援的優勢,這樣出事的機率當然也隨之上升。所以要將現在過低的備用容量率提高,如同815 停電事故行政調查專案報告中的建議,使備用容量率達到法定的15%,並多設置基載機組,讓大潭電廠回歸到中尖載機組的定位,才是治本之法。

如果當時核電機組全部運轉?當時核一廠兩部機組和核二廠2 號機因為不同的因素停機沒有運轉,這3 部機組的裝置容量為225.7 萬瓩。如果全部運轉,16:50時的系統供電能力會提升到約3,900 萬瓩,備轉容量約419 萬瓩,備轉容量率約12%。根據台電101 年度低頻卸載模擬結果,系統若突然減少約200 萬瓩,就不可避免會啟動低頻卸載。所以就算815 當天核電機組全部運轉,大潭電廠雖不至於6 部機組都近滿載發電,但預計發電量仍會超過200 萬瓩。換言之,仍然會啟動低頻卸載,導致發生無預警停電。

但是在19:00 時,供電能力不足的225 萬瓩,如果核電機組全部運轉是有辦法讓備轉容量高於零,理論上就不會實施緊急分區輪流停電,大概在大約18:00 就可以恢復供電,影響的戶數可從600 萬戶大幅降低至154 萬戶。

(本文作者為清華大學工程與系統科學系研究助理)
參考資料:
1. 815 停電事故行政調查專案報告http://www.ey.gov.tw/News_Content
2.aspx?n=F8BAEBE9491FC830&s=A9A6F77E3E7779102. 中華民國電驛協會- 淺談低頻卸載
3. 台電前調度處處長Blog-- 從大潭、通霄電廠是不是「蚊子電廠」談燃氣發電甘苦經驗

3 空氣汙染是全球人類致死的環境主因 4 815大停電那天 5 能源價格調漲 消費者荷包大失血
Last modified:2017-11-29 16:55:52 by nicenter Powered by TadBook2
這些評論各由發表者自負責任. 對於他們的發言內容, 本站不提供任何擔保.
 線上期刊目錄

 友善連結

單位類

行政院原子能委員會
放射性物料管理局
核能研究所
國立清華大學工程與系統科學系
國立清華大學生醫工程與環境科學系
中華民國核能學會
財團法人核能科技協進會

新聞類


30013 新竹市光復路二段101號 創新育成中心三樓309室 電話:(03)571-1808 傳真:(03)572-5461 Email: nicenter@nicenter.org.tw