風電大增！德國傳統電廠如何接招？

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風電大增！德國傳統電廠如何接招？

2018.03.27 11:16AM   PeoPo公民新聞     作者:顏東白

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。10月27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10月29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、防制空污等多重壓力，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。

心得:

從德國的例子，我想台灣在一方面努力提升綠能的同時，也必須思考未來台灣發電來源的比例分配，現有的燃煤電廠、核能電廠將來將如何處置?綠能發展是否真能如預期計畫，讓台灣的發電結構轉型?如何讓台灣在借鏡各國的例子的同時，能找到適合台灣的出路，我相信台灣還有很長的路途要努力。