2018年3月26日 星期一

風電大增!德國傳統電廠如何接招?

"上述兩道強風侵襲僅相隔短短一個半月,德國電廠的應變能力卻出現明顯差異,顯然問題不是出在技術端,而是市場賦予的價格訊號和誘因使然。"
(圖片提供:高宜凡)

文/顏東白(前台大學生會永續部部長) 

 拜去年底COP 23氣候會議在波昂舉辦所賜,德國應對氣候變遷的成績不斷受到檢驗,環保團體抗議燃煤電廠(或礦坑)的畫面也不時登上新聞版面,讓人看到這個被譽為綠能發展典範的模範生,也有短期內難以克服的弱點。

 事實上,2017年是德國能源轉型收穫豐碩的一年。當年十月底,全德風力發電總量便超越前年(2016)水準。能源同業公會(BDEW)表示,再生能源發電比重可望創下36%的新高,以陸域風電(870億度)最多、太陽能(400億度)次之,成長(49%)最快的則是離岸風電(180億度)。按此情勢,德國幾乎篤定達成2020年綠電占比35%的政策目標。進入2018年第一天,德國更創下單日用電100%來自再生能源的記錄,奠定能源轉型又一個里程碑。

風電爆量,傳統電廠反應「彈性」成關鍵

 當台灣(未來挑戰20%綠電)還在擔心靠天吃飯、只能間歇發電的再生能源太多,要如何進行電網升級、與其他電廠配合時,不妨看看德國經驗(人家已經36%了)。先看他們最大宗的綠電來源:風力。

 2017年下半年,接連幾個溫帶氣旋帶來豐沛風能,大幅推升德國的風電產量。最高記錄發生在十月28日及29日,當時席捲中歐的暴風Herwart,讓全德風力機組瞬間發電量一度逼近40GW(比目前全台電廠尖峰容量還多)。

相差一個月來臨的暴風Sebastian(上)和Herwart(下),皆使德國瞬間風電大增,但傳統電廠的殘載(褐色)反應彈性卻天差地別。(資料來源

 可是,除了讚嘆風電產能創下歷史新高,傳統電廠表現的「殘載」(residual load,或稱「剩餘負載」)反應彈性,也非常值得關注。

 那兩天適逢周末假日,德國電力需求大減,原本不少人預期傳統電廠難以臨時降載,勢必造成電力出口大增。想不到,電力淨出口量反因高度的殘載反應彈性不增反減。1027日晚上7點到隔天凌晨3點這8個小時,傳統電廠發電量先從37GW降到21GW,讓旺盛的風力當主角,到了1029日,甚至有好幾個小時,傳統電廠的殘載只剩10GW左右。

 殊不知,這番經驗是從實戰學來的。在此之前的九月中旬,也有一個暴風Sebastian席捲德國,當時電力系統最小殘載多出10GW以上,電廠反應也沒像Herwart過境時這麼快。為什麼相差僅一個半月時間,電力系統殘載彈性卻有如此明顯差距呢?最主要的影響因子,其實是電力市場的「批發價格」(Wholesale Price)

 
暴風Sebastian(上)和Herwart(下)兩次來襲期間,德國的批發電價有顯著差異。資料來源

「價格」波動,牽動電廠殘載彈性表現

 十月底Herwart過境期間,德國電力市場產生了當年首次全日批發電價均為負數的情況,價格暴跌程度,比9月份Sebastian來襲時更加劇烈,迫使許多傳統電廠無利可圖、只好大量降載。

 對電廠來說,批發電價一向是其考量降載多寡、或者直接關機的最大考量,若只是短暫跌幅,就算一、兩個小時出現「負電價」,考慮到機組升降載和停機需付出的成本,和其對於整體發電效率的影響,維持滿載(以不變應萬變)對業者來說損失可能更小。事實上,即便德國批發電價為負,電廠還是可把電力賣到(出口)歐洲其他較高價的區域。反之,要是批發電價持續低迷,這時候,選擇大量降載、甚至直接停機,對業者來說損失更小。

 事實證明,上述兩道強風侵襲僅相隔短短一個半月,德國電廠的應變能力卻出現明顯差異,顯然問題不是出在技術端,而是市場賦予的價格訊號和誘因使然。

歐洲電力市場的各國即時批發電價不盡相同,電廠可選擇較高價區域販售。上圖顯示某時刻之各國批發電價。下圖為德國某週電力出口概況,「-3.05」表示淨出口3.05GW電力。
*註:上述資料來自Fraunhofer協會,未包括汽電共生等非公共供電設施
 
 隨著綠電比重不斷攀升,德國政府又面臨減碳、去煤、防制空汙等多重壓力,可預見的是,今後傳統電廠(燃煤、燃氣、核能)必須擁有更好的殘載彈性和反應能力,才能繼續在電力市場存活。
 
【資料來源】 

【延伸閱讀】 
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從保證收購走向競標制,德國能源轉型邁向下一階段 林育立 2017/4/16

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