管理:風場經營學問大
大同大學電機所教授陳斌魁表示,風場要經營成功,除了風要大,「滿發時數」高,風也要穩定才行,例如某些地點一邊是懸崖一邊是山,雖然風很大,但風向不穩,忽大忽小,容易造成風機的金屬疲勞,而風機若經常故障或提早除役也不符經濟效益。
以目前台灣幾個經營風力發電的業者來看,「英華威因有德國團隊的技術支援,苗栗、台中、彰濱等風場選得非常好,機組也買得優,很有優勢,」陳斌魁說,台電經過數年摸索,現在逐漸進入狀況,未來還需提升風場經營效率。
在外商英華威公司眼中,台灣風力資源佳,但「政策決心」不足,對再生能源的未來看法過於保守,也低估了再生能源的可行性。不過這樣的情況也發生在其他國家。
英華威副總經理王怡雲指出,各國的預測報告都遠遠低估了再生能源的實際發展,以德國為例,知名研究機構預測不會超過供電量的4%,但去年德國已超過16%;即使權威的國際能源總署(IEA)預估也出現很大落差,原因是忽略了分散型能源設立的彈性、技術的大幅進步、量產使成本下降,以及政策支持的影響力。
自2000年開始即投入數百億元經營台灣風場的英華威公司,前年曾因《再生能源發展條例》遲遲不過關,大動作揚言要撤資而聲名大噪,他們對政府政策最大的批評就是,台電一度2元的躉購電價不合理,即便《再生能源發展條例》通過後增加為2.38元,還是缺乏誘因。英華威至今「不計成本苦撐」,就是要證明「台灣風電一定做得起來」。
但也有人說,英華威靠政府協助,以低廉價格租用了林務局、國有財產局等台灣最好的陸域風場土地,在彰濱工業區設風場時遭致廠商反對,政府還出面協調,種種「優惠」措施英華威都隱而不提,並不公道。
儘管紛紛擾擾,但不可否認,英華威率先在台灣開發風場,發電效率也遠高於台電風場,帶動了風力發電良性競爭。
然而,風力雖然乾淨、便宜,但「夏天是用電尖峰,而夏天風小,冬天東北季風強勁,對尖峰負載助益不大」的問題,究竟該如何因應?英華威公司表示,台灣夏天的風再差,也優於德國,再生能源的特色並不在「供電」,而是降低當地對電網的用電需求。台灣風電每天的發電時間正好和每天用電趨勢吻合,上午8點起風,下午5點慢慢減弱,足以「減輕當地電網負載」。
挑戰1:電網改造
目前台灣風電量小,距離影響電網穩定的15~20%上限還遠,但為因應持續增加分散式電源的趨勢,有必要投入電網的改造。
大同大學電機所教授陳斌魁解釋,台灣的電網由發電、輸電、配電組成,火力、核能、水力等集中式電廠依不同裝置容量,分別升壓,引至超高壓、變電所再降壓後送到終端用戶。就像人體的動脈、靜脈、微血管,構成一個綿密的輸送網路。
問題是,中端的「輸電網」、末端「配電網」各有容量限制,不論是中小型風機、太陽光電,併聯到配電網後,若發電量超出配電線的容量限制,會影響供電品質;或當集中風場的大電量併到變壓站再接上高壓「輸電網」時,若超出輸電線的上限,也必須更新或擴建輸電線路,以容納更多電力。
挑戰2:「可靠度」管理
解決了傳輸問題,還有「可靠度」的難題,也就是當風力發電廠的風突然變小或停了,立即需有其他電力來源補上,否則會造成「電壓」和「頻率」偏離正常值。
電壓不夠會使電燈變暗、馬達出力下降;頻率也應保持在60赫茲上下,否則會影響設備運作,這些電力「不穩定」現象,若發生在各產業生產線運轉時,恐將影響產能或品質,茲事體大。
以美國德州為例,德州風電占全州總發電量的8%,比例相當高,由於風場集中在德州西部,但電力需求量最大的地區都在東部達拉斯、南部休士頓等大城,若風場突然無風,要馬上調度其他電力,以保持「發電和負載的平衡」;一旦電網的「電壓」、「頻率」超出管制範圍,工程師就得繃緊神經向上級報告說明。這種對電力「可靠度」的管理十分嚴格,值得台灣參考。
由於台灣電網屬於集中式的「大系統」,只要電廠發生問題,若故障不能迅速排除,影響範圍就很大。陳斌魁認為台灣應架構分散式的「微電網」小系統,才能有效運作,因為微電網既可與大電網併聯運轉,也可以獨立運作,即使某風場忽然沒風,影響也只縮限在小範圍,微電網是台灣架構「智慧型電網」前的必要基礎設施。
隱憂:大風機衝擊生態
風力發電人人期待,但仍有隱憂,環保團體就對大風機的擴充持保留態度。
德國最新出爐的6項能源計畫中,將耗資50億歐元在北海、波羅地海和德國各地架設大型風機,但德國綠黨認為,高達一百多公尺的大風機將破壞德國的田園景觀,巨大噪音也有礙環境安寧,正準備發起示威活動。
「台灣的生物多樣性排名世界第二,可說是亞洲的加拉巴哥群島(位於厄瓜多爾西岸),」綠黨發言人潘翰聲指出,台灣是西伯利亞冬候鳥和南半球夏候鳥的必經之地,西部沿岸一排排大風機產生的氣流將擾亂候鳥的過境和棲地的選擇;離岸風機也會威脅瀕臨絕種白海豚的生存。
大風機「有所不能」,那麼小風機市場是否更符合再生能源彈性、分散的精神?
所謂「小風機」,目前國際間還沒有公認的規範,美國認為裝置容量100kW以下的便是,多數國家認為是在10~50kW之間,10kW以下的是微型風機。
開發和生產微型風機的新高能源總經理陳震艮表示,大、小風機最大的不同在,大風機是「集中式發電」,必須透過升壓到大電網輸送,然後再降壓使用,靠專業操作能力;而小風機是「分散式發電」,發出的110V、220V電可以直接使用(需配備昂貴儲電池),也可以併到台電電網。
尤其當國家電網無法到達的偏遠地區,小風機的「離網」優勢就展現出來,例如中國大陸就以小風機「點亮」了蒙古偏遠地區;此外,在風大、人口稠密的地區如新北市林口,也很適合發展小風機。
小風機明日之星
陳震艮指出,歐洲思考再生能源有3個層次,首先希望脫離對化石能源的依賴;再依照各國條件評估發展哪一種再生能源;最後確定目標,推動補貼政策以帶動綠能產業。他直言,台灣的再生能源政策十分混亂,早年因大風機供電不穩,政策傾向於不要裝太多,結果讓外商英華威先馳得點,台電也被迫裝機發電,但台灣大風機技術已缺乏競爭性,直接進口即可,政府卻仍投入資源研發,排擠其他再生能源。
「中小風機才是未來優勢,而且要走向風光互補,使供電更穩定,」陳震艮說,新高已拿到全球第一座垂直軸風機的國際認證,台灣小風機的技術自主性高,產業鏈也夠強,發展的潛力和利基足夠,希望政府能看到他們的優勢。
甚至當《再生能源發展條例》已通過核定小風機躉購電價一度7元後,申請辦法至今仍從缺,他希望台電可以早日訂出程序,估計若以1kW台幣17萬元的造價,3kW的小風機要十幾年才能回收,若能提高到一度12元把量衝高,才能加速推廣。
「以後東北季風一來,就等著綠金入袋。」以往澎湖人因為冬季風力強勁,只能賺半年觀光財,不久的將來,當風力島的夢想實現後,源源不絕的風光產業,將使台灣賺了財富,也賺了環保。