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智慧國度|403強震後的十秒:台電如何撐住臺灣電網?
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智慧國度|403強震後的十秒:台電如何撐住臺灣電網?

2024年4月3日花蓮強震,電網瞬間失去320萬瓩,頻率跌至59.46Hz瀕臨大停電邊緣。關鍵10秒內,儲能系統釋出51萬瓩、抽蓄水力投入128萬瓩,加上光電回升,頻率回到60Hz避免全台停電。這是台電4年投入超過3000億元輸配電升級、AI大數據監測、AMI智慧電表的成果。智慧電網不是未來想像,而是在極端時刻撐住整座島嶼的真實力量。

2024年4月3日上午7點58分,花蓮強震襲來的瞬間,全臺的電網像被猛然敲醒。地面還在搖晃,多部發電機組卻已被地震震擊跳脫──短短幾秒內,電力系統失去320萬瓩,相當於6部中型機組同時停擺。當時,頻率一路往下墜至59.46Hz──這是一個足以引發大規模停電的數字,電力系統逼近低頻卸載邊緣。

十年前,臺灣的電網可能撐不住這樣的衝擊,但4月3日那天,完全不同。

地震發生後約第10秒,儲能系統率先介入。儲能系統以自動模式快速放電,釋出約51萬瓩的電力,把急速下滑的頻率托回安全臨界點,避免系統直接掉入低頻卸載。這是整個地震事件中最關鍵的第一步。

接著,抽蓄水力轉換運轉模式。原本在抽水的機組在指令下迅速反轉,6臺合計超過128萬瓩的能量被投入系統,撐住了地震後最不穩定的前幾分鐘,使電網避免因為壓力過大而出現連鎖跳脫。

清晨的陽光是第3道力量。太陽升起後,光電如預期逐漸回升,穩定接上調度需求,讓電網在傳統機組逐步歸隊前,仍能維持平衡。大約10分鐘後,頻率回到60Hz,避免全臺發生大規模停電。

這些並不是偶然。這背後,是台電多年來在電網強化上的累積──從儲能設備、抽蓄模式優化、再生能源端管理,到4年投入超過3,000億元的輸配電升級工程,以及AI與大數據監測。這些環節在極端時刻第一次完整接軌,讓電網具備比以往更強的自我調節能力。

智慧電網不是一個未來想像;它已經在那關鍵的10秒內,撐住了整座島嶼。

儲能系統能及時上陣接受調度穩定供電,圖為臺南鹽田光電案場。(照片提供:台電)儲能系統能及時上陣接受調度穩定供電,圖為臺南鹽田光電案場。(照片提供:台電)

智慧電網的第一個能力:預測

讓電網變聰明,第一步其實不是裝更多設備,而是──先知道明天會發生什麼事。

台電電力調度處副處長葉文松指出,再生能源的最大挑戰,就是隨天氣變化的「不穩定」。雲一來,光電就掉;風一停,風機就降載。為了掌握這些瞬間變化,台電近年把氣象資料納入電力系統,來自氣象署的觀測、民間專家的預報、短中期天氣變化、甚至氣候趨勢,全都成為預測的一部分。藉由這些資料,系統可以大致判斷每一小時、每一片光電板、每一座風機的可能出力。

供給端要預測,負載端的需求也要能看見。

預測是智慧電網的核心。預測用電最困難的不是電器,而是「人」。臺灣超過四分之一的用電,來自冷氣空調和冷凍設備,氣溫稍微升高,負載就會跟著突升。但更複雜的是那些人們的日常生活行為,像是星期五晚上比較少人加班,所以整體用電會比較低,農曆年前的出貨潮時工業負載會升高──冬天吃火鍋、夏天逛夜市,也都會在曲線上留下痕跡。

為了把這些人們使用行為量化、變成可運算的資料,台電透過AMI智慧電表讓用電變得更透明。過去每月看到一次的度數,現在可以細到不同時段、不同類型用戶的即時變化。這讓台電能更清楚地了解:哪裡用電會上升?哪裡其實能稍微調整?什麼時候需要提前備電?

也因為這些過去用電資料的累積,台電才能逐步讓調度從人為的「憑經驗」走向智慧化的「看數據」。

台電中央調度室掌握全臺最即時的電力資訊。(照片提供:台電)台電中央調度室掌握全臺最即時的電力資訊。(照片提供:台電)

智慧調度:把白天多的電,保留到晚上使用

也正是因為有了更精準的預測與用電全貌,台電快速摸清電網新的壓力點。用電高峰已經不在白天,而是在太陽下山後的那一、兩個小時。光電快速退場,用電卻還在高點,「傍晚缺口」成了再生能源時代最需要面對的新尖峰。

面對這種新的節奏,電網的運作方式也必須跟著改變。白天光電充裕時,利用多餘的太陽光電進行抽水,把電能儲存在日月潭上池,儲能系統也趁機充電;到了傍晚,太陽下山後要用電時,再放水至下池水力發電廠發電,儲能系統也轉成放電。

同時,在需求端,更多可微調的彈性也被納入系統。例如大型企業把高耗能製程提前到白天,商場在短時間內調高空調設定、學校於非必要時段降低冷氣負載等,這些微小的「移峰」動作加總起來,可以替整個夜間尖峰減壓。

這些安排看似平順,其實全靠一套持續運作的預測系統支撐。平臺把氣象、風速、日照、用電行為通通整合起來,推算每一天的電力節奏,再決定什麼時候該抽水、什麼時候該放水,什麼時候要讓儲能介入,甚至什麼用電可以先調整。換句話說,電網不再像過去那樣「等問題發生才補洞」,而是開始學會提前佈局,讓整個系統在一天之中保持穩定、流暢且可預期。

鯉魚潭水庫的景山小水力發電廠,是台電最早啟動的小水力發電廠。(照片提供:台電)鯉魚潭水庫的景山小水力發電廠,是台電最早啟動的小水力發電廠。(照片提供:台電)

向世界學習升級

臺灣的電網升級,不是單靠自己獨自摸索,而是站在很多國家經驗的肩膀上,把世界各地的成功做法拆解、試驗,再重新組成一套適合臺灣的版本。

在美國,電網穩定的基礎來自「清楚的規範」。IEEE 2800、NERC PRC這些標準,把逆變型資源──也就是風電、光電這類再生能源──需要具備的能力寫得一清二楚:發生故障時不能自己先跑、頻率要能撐住一點、併網後的行為也必須能被驗證。台電現在正依照這樣的精神調整再生能源發電系統《併聯技術要點》,讓再生能源不只是「併上線」,而是在併上線之後真正成為系統的一份子。

到了歐洲,作法又不同。歐洲輸電系統營運商聯盟(European Network of Transmission System Operators for Electricity, ENTSO-E)用的是「一起維持電壓」的思維。他們讓各國電網彼此協調,並且透過雙向虛功收費制度,讓再生能源也要肩負起電壓支撐的角色。台電也以此為借鏡,研擬跨區電壓管理與彈性交流傳輸系統(Flexible AC Transmission Systems, FACTS)部署策略,讓未來的臺灣電網整體協作變成常態。

英國提供了另一個視角──把「穩定」本身設計成市場。動態響應服務(Dynamic Response Service)讓儲能與再生能源以毫秒級速度回應系統,能力越強、就越能被看見、被回饋。台電也參考這樣的方向調整輔助服務,例如 E-dReg 這類新型備轉,就是希望讓「撐住電網」能變成可以被衡量、被合理獎勵的貢獻。

而2025 年的西班牙與葡萄牙大停電,則讓全球再一次意識到電網不是只靠機組,還靠「溝通」。發電廠功率控制器(Power Plant Controller,PPC)延遲回應、通訊頻度不足,都會造成整體系統的風險。因此台電把事件驅動通訊、秒級資料回報、控制層級的調整列為重要方向,讓未來的電網能在第一時間感知、第一時間回應。

臺灣的電網升級計劃,取法多國家經驗而成。(照片提供:台電)臺灣的電網升級計劃,取法多國家經驗而成。(照片提供:台電)

電網的升級之路

臺灣向來對電力格外敏感。尖峰用電、颱風停電、再生能源併網──每一次變化,都牽動著社會討論。也正因如此,電網的每一項升級、每一次調整,都與我們的生活直接相關。

403強震讓外界清楚看見台電這幾年的努力,電網能在10秒內止跌、在幾分鐘內重新站穩,是因為它已從過去單一路徑的運作模式,成為一個更能觀察、判斷與協調的智慧網絡。這樣的電力系統,不只是更強韌,也更具彈性。它讓未來的供電不再依賴單一方式,而是以多元、分散、跨尺度的方式組合起來。地方政府的防災規劃、企業的移峰參與、一般用戶的智慧電表行為,也都成為這張電網的一部分。

台電電力調度處副處長葉文松認為,因為有了智慧電網,臺灣整座島嶼因此能更從容地面對極端氣候與各種突發事件,臺灣的能源轉型之路也能更穩定前行。當電網開始變得更聰明,也讓我們對未來發展有了更多掌握。下一次挑戰來臨時,臺灣的電網已經比過去任何時刻都更準備好了。

台電電力調度處副處長葉文松認為,因為有了智慧電網,臺灣整座島嶼因此能更從容地面對極端氣候與各種突發事件。台電電力調度處副處長葉文松認為,因為有了智慧電網,臺灣整座島嶼因此能更從容地面對極端氣候與各種突發事件。

註1:IEEE 2800是由IEEE 制定的技術標準,全名為IEEE Standard 2800 – Standard for Interconnection and Interoperability of Inverter-Based Resources Interconnecting with Associated Transmission Electric Power Systems。該標準規範逆變型電力資源(如太陽能、風力與儲能系統)於輸電系統層級併網時,應具備之電壓、頻率支撐與系統擾動耐受能力,以確保電力系統穩定與可靠運轉。

註2:NERC PRC(Protection and Control Reliability Standards)是由北美電力可靠度公司(North American Electric Reliability Corporation, NERC)所制定之電力可靠度標準體系,針對電力系統中保護與控制設備之設計、設定、測試及維護提出規範,以確保系統可靠運作,並降低保護系統誤動作或失效所引發之大規模停電風險。

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