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1. 常見能源單位GW(百萬瓩)/MW(千瓩)/kW(瓩)/W(瓦)[1]
瓩的讀音為「千瓦」,屬於功率單位,單位換算時:
1GW | = 1000MW |
1MW | = 1000kW |
1kW | = 1000W |
常見用於能源容量/發電量單位大小的描述,例如裝置容量或機組的發電量。用中文呈現瓩時,最常見的換算錯誤是將「瓦」作為「瓩」使用,會導致兩個數字落差1000倍。
2. 裝置容量(installed capacity)與發電量(electricity production)[2]
(1) 裝置容量是指該設備出廠時,所設計滿載(百分之百全力發電)時的最大值,不同的設備常用的單位會不同,例如太陽能多以kW(見解釋1)計算;大型的陸域或離岸風電、火力發電、核能機組則常以MW為單位;談論總體性的能源例如全國年度發電量、預期發展再生能源目標等則多用GW描述。
(2) 發電量在家戶中通常以「度」(kWh)為單位[3],除了裝置容量,還需加上累積時間的概念,因此不能將裝置容量直接等同該設備的實際發電量或預期可發電量。因為即使火力或核能發電設備,也會因為定期檢修、保養、成本考量等需求而停機;再生能源會受天氣影響,無法隨時維持滿載,通常在預估發電量的時候,會再乘上容量因數(見解釋3),才是較準確的估算。(2021年2月22日修改)
- 舉例:假設有塊太陽能板的裝置容量是1kW,表示這塊太陽能板發電功率達100%的情況下,一小時可以產生1度電(kWh)。若整天都100%發電,才能說這塊太陽能板當天的發電量是24度,也是這塊太陽能板一天能夠發電的最好成績。但實際上,太陽能無法24小時都100%發電,因此不能將裝置容量直接視為發電量。
3. 容量因數/容量因子(Capacity factor)[4]
無論是哪一種發電設備都無法全年不休(見解釋2-2),因此預估機組可發電量時,乘上容量因數會較為準確。容量因數主要代表的是發電設備的穩定性,平均年度容量因數越高越穩定,通常以上一年的發電數據計算,作為來年的參考,特別是設置再生能源設備時,可以作為對當地天氣條件與發電評估的重要指標。
計算方式:設備全年總發電量 ÷(裝置容量 × 全年時數)[5] ,以能源局的數據[6] 計算2019年1月至11月,各類機組的平均容量因數如下:
類別 | 燃煤 | 燃氣 | 核能 | 太陽能 | 風力(離岸+陸域) |
容量因數 | 75% | 60% | 90% | 14% | 27% |
- 舉例1:年平均容量因數怎麼算
以能源局統計月報數據為例,2019年1月全台太陽能總裝置容量為2.8GW,太陽能總發電量為204.2958百萬度(GWh)。因此以1月總發電量204.2958 GWh ÷(裝置容量2.8GW × 31天 × 24小時)= 10%
由於太陽能板的裝置施工時間短,裝置容量會持續成長,因此個別算出1月至11月的容量因數,再平均,就可得出2019年太陽能的平均容量因數為14%。 - 舉例2:怎麼用容量因數預估裝了太陽能板能發多少電
假設有塊太陽能板的裝置容量是1kW,根據舉例1算出來的結果,可以預估這塊太陽能板裝在台灣的年發電量約為1226.4度電(裝置容量1kW × 365天 × 24小時 × 年均容量因數14%)。但實際上,每個縣市因為天氣的差異,會有不同的發電量,像是若把太陽能板裝設於台北,2019年平均容量因數約為8.85%[7],發電量可能就只有775.26度。 - 舉例3:風電的年平均容量因數這麼低為什麼要發展離岸風電
與太陽能不同,風力發電的容量因數季節差異較大,例如2019年容量因數最低的月份是6月為13%,但在11月,其容量因數可達50%,若將陸域及離岸風力發電分開計算,離岸風電的容量因數在冬季將達70%以上(請見離岸風電:風場評估篇專家QAQ3)。另外,以2020年躉購費率(見解釋4)的規定而言,若離岸風電滿發時數達4200小時,政府會啟動成本迴避機制,降低躉購費率,而滿發4200小時換算成年平均容量因數約為48%。
4. 躉購制度(Feed-In Tariff)
躉購制度是政府所提出的綠能保證收購制度,用意在於鼓勵企業、民眾發展綠能技術、裝設綠能發電設備。從2009年起,經濟部能源局每年都會邀請專家組成審定會[8] ,透過蒐集可佐證市場成交價格的單據、示範獎勵系統數據等[9] ,了解目前裝設再生能源的成本,並找出平均值作為計算時的成本參數,並依躉購費率公式計算[10] ,得出當年的躉購費率。
因此躉購費率是指當企業或民眾向政府申請裝設綠能設備時,政府在當年度願意支付購買綠電的價格,並會以該價格簽約,保證二十年收購。通常為了鼓勵企業與民眾盡早投入,也因技術會隨時間逐漸成熟,生產、設置與維護成本降低,躉購費率會逐年降低。但考量不同能源之間的發展程度差異,因此會依不同能源類別、裝置容量、裝設型態的不同,有不同的躉購費率,經濟部能源局多於每年1月,公告該年度的躉購費率。[11]
- 舉例:以太陽能而言,2010年時,僅依不同的裝置容量分為三個級距,分別是1瓩以上至10瓩(11.1883元/度)、10瓩以上至500瓩(12.9722元/度)及500瓩以上(11.1190元/度)。但至2020年,因為裝設的型態、民眾或企業裝設規模與地點等差異,不僅依裝置容量分級,也考量屋頂型、地面型、水面型浮力式等不同裝設型態的成本與維運差異,訂出不同的躉購費率。對於公民電廠、太陽能風雨球場、離島裝設太陽能裝置等也在躉購審定會中,另訂獎勵措施。
5. 系統負載(Load)
系統負載是指當下電力系統所需輸出的電力總和。由於不同時間民眾對於電力的需求量不同,因此系統的負載量會不斷波動。透過統計系統負載數據,可以產出系統負載曲線(Load Curve)用以了解該地區民眾使用電力的習慣,作為預測用電與調度電力的依據。[12]
6. 什麼是輔助服務(Ancillary Service)?
輔助服務是輸配電業為了隨時確保電力系統穩定、安全,以及因應偶發事故所提供的電力調度服務。[13]可應用的方式包含:調頻備轉容量、即時備轉容量、補充備轉容量、全黑啟動(無需電力協助即可自行發電的機組,例如柴油發電機)、調整電壓等。[14](2021年2月22日修改)。
過去輔助服務以台電內部準備的待命機組為主,但隨著電業法修法開放電力市場,台電著手設置「輔助服務及備用容量交易平台」,供擁有發電設備、參與需量反應(見解釋7)、擁有儲能設備者,能夠參與調度相互競價。此平台預計於2021年第一季啟動。[15]
7.需量反應(Demand Response, DR)
(1) 需量反應是用於調節電網穩定的重要管理措施。由於電網之中的發電量與用電量(包含消費者使用、儲能系統儲存、傳輸損失等),每一秒都是相等與平衡的,因此當總發電量小於總用電量時,電網裡部份使用中的電力設備,可能以跳電的方式退出與電網的連結。而需量反應就是電廠為了調節尖峰用電時段用電量、應對臨時性的用電需求增加,提供給消費者誘因,希望消費者配合調度減少使用電力的措施。[16]
(2) 需量反應負載管理措施
目前臺灣現有的需量反應負載管理措施有四大類,其中針對夏月用電尖峰,提出計畫性減少用電措施及空調暫停用電措施;對即時的用電調度,提出臨時性減少用電措施,並提供電費扣減作為參與誘因。此外亦有全年度都可以參與的需量競價,開放用戶主動依自己可減少用電的時段,向台電提出可減少之用電量與報價,參與競標。[17]
但目前為止,主要可參與需量反應負載管理措施的用戶,皆是與台電簽訂經常性契約容量100kW以上的高壓或特高壓用電戶,一般用戶尚未能參與相關措施,同時目前一般用戶以抄錶方式記錄用電量與電費,無法即時參與調度與紀錄協助減少用電的時間與度數。[18]
註釋:
[1] 經濟部能源局能源常用單位換算表
[2] 台電系統各機組發電量
[3] 編註:一個能源設備總共能發多少電,或是電器會消耗多少電,在個人或家庭使用時,「度」是最常見的單位。但電廠在管控發電或用電量時,為了解整體即時發電輸出,會以MW作為單位呈現即時發電及用電資訊。例如在台電的即時發電量資訊(每10分鐘更新)可以看到,當下全台用電量及屬於台電管轄能源設備的發電情況。(2021年2月22日補充)
[4] 經濟部-電力小知識:容量因數
[5] 台灣電力公司108年度各縣市太陽光電容量因數
[6] 經濟部能源局能源統計月報
[7] 同前註5。
[8] 再生能源躉購費率審定會會議紀錄
[9] 經濟部能源局「109年度再生能源電能躉購費率計算公式-期初設置成本參數研討」座談會
[10] 經濟部能源局一零九年度再生能源電能躉購費率及其計算公式
[11] 同前註10。
[12] 電力系統節能技術應用
[13] 編註:2021年2月22日的調整,主要補充解釋「輔助服務」,特別是調頻備轉容量,是當參與輔助服務的發電機組與電力系統並聯就會運作,並非僅為因應偶發事故才有的服務。
[14] 經濟部,(2017),〈輸配電業各項費率計算公式〉。
[15] 經濟部,(2020),〈輔助服務交易平台公開說明會 台電:明年第1季上路 為綠能發展注強心針〉。
[16] 台灣電力公司,負載管理專區。
[17] 台灣電力公司,需量反應負載管理措施。
[18] 同前註。
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