三接不如期興建對備用容量的影響是6%還是2.4%?
文:Tony Yen (顏東白) / 德國弗萊德堡大學再生能源工程與管理碩士、媽媽監督核電廠聯盟特約撰述
筆者前幾天在媽媽監督核電廠聯盟的文章〈三接在桃園興建與否對能源轉型的影響〉得到一些迴響。其中,因為文中說明三接替代方案的代價主要是減煤期程而非供電裕度,和目前官方論述不盡相同,自有一些讀者前來詢問,故筆者撰本文做一些觀念澄清。
三接不建影響備用容量6%立論的(不)合理性
經濟部「三接不如期興建將影響備用容量6%」的說法,係假設大潭燃氣電廠的供氣有輸氣等等限制,使2024後新增機組無氣可用,因此計算備用容量時其將這些機組排除,故得6%之數字。
但興建完成、可正常運作的機組,在計算備用容量時為何可以完全排除,是筆者觀看此一論點的一大困惑。畢竟就算假設經濟部所言的輸氣限制為真,只要事先知道大潭電廠無法所有機組同時上線此一資訊,一個正常運作的台電就不可能主動製造出「大潭電廠所有機組必須滿載」此種情境;透過歲修排程本就能讓機組的故障發生機率下降、下線的時程錯開,有了新的燃氣機組應該只會使這樣的排程裕度增加,很難想像這些機組對備用容量會完全沒有貢獻。
當我們聚焦在經濟調度的時間尺度裡,這些燃氣機組顯然仍可有備轉容量價值。即使在經濟部所言的輸氣限制底下,真要提升備轉容量也會有「大潭電廠既有機組不滿載發電,分配一些燃氣給新機組中的氣渦輪機組,使其隨時待命」之類的調度方式可選擇;很難想像台電會因為沒有三接就決定把新蓋好的燃氣機組完全晾在一旁。而所謂的輸氣量限制也極有可能是動態限制式,如果夏季殘載尖峰發生的夜間7點前後有一定程度的裕度可以額外供氣給大潭電廠的新機組,電力系統調度上當然就會有額外的彈性。
本次爭議可看出學界檢討備用容量計算方式的緣由
從前一段的說明,筆者推測「三接不如期興建對備用容量影響2.4%」可能是台電內部經過比較嚴謹評估後得出的數字,較為合理(但詳情為何,仍需還原當時語境,才能知曉)。不過如果要問筆者個人的學術意見,這6%還是2.4%的爭論,反映的是定律、單項加減式的備用容量計算,在討論供電可靠度時的不合理性。
雖然說這樣的不合理性在討論再生能源的容量價值時最明顯(注1),在這一案例中還是可以看出:如果重點是負載損失的機率和程度,為什麼要執著於個別機組容量價值的加加減減,而不直接以全系統預期負載損失(loss of load expectation)之類的序率型指標衡量我們電力系統的可靠度呢?這是一勞永逸避開永遠吵不完但卻總是隔靴搔癢的「15%備用容量」的直接方式之一(注2)。
(注1:比如一座綠能電廠和一座儲能系統同時在線上的容量價值會大於各自單獨在線上的容量價值的加總,但現行的備用容量計算上顯然只能用後者處理。)
(注2:很顯然地使用序率型供電可靠度指標不會使缺電與否的相關爭論停止,但至少自此以後我們的討論可以真正聚焦在「是否會缺電」這件事情上。另外學界檢討備用容量計算的聲音中其實有其他方法學的提案,但序率型指標是筆者個人較為支持的方案。)
以過時能源論述辯護政策 只會在擁核公投中適得其反
如同筆者前一篇文章所言,此次藻礁公投結果確實可能牽動到台灣能源轉型的短期減煤進程;這是公投支持者在假設公投通過、提出相關替代方案時,所應認知到的可能代價,也需要認真討論應對之道。
但相對地,反對公投者如欲替既定政策辯護,也應避免重製反對能源轉型者常見的傳統電力系統論述;除了本文提及的過時供電可靠度指標以外,將公投視為核四與三接、核能與燃氣之間的抉擇,顯也不妥。畢竟藻礁公投能否順利連署達標,仍有變數,要求核四續建的擁核公投卻是千真萬確會發生的,現在試圖將缺電、核電和藻礁公投綁在一起討論,未來只會適得其反,在擁核公投中反過來被利用;從而,反對藻礁公投而支持能源轉型者複述這些論點前,亦當慎思。
PS. 編按:備轉容量率 VS. 備用容量率:
在計算備轉容量率時,算的是電力公司當天實際可以發電的機組發電容量,所以會扣除歲修、故障或因其他原因不能發電的機組容量,這才是系統運轉淨尖峰供電能力。 「備用容量」則是以年為單位,表達全年電力供需的關係,用來衡量電力系統發電端每年的供電可靠度(供電充裕度)。
提供讀者們做參考。
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正確而關鍵性的一步!.....電力數據大解放!民眾未來可以決定電力大數據給誰用!(10/08/2020 ITHome)
臺灣開放電力數據發展邁開重要一步,台電正式推出AMI智慧電表用電查詢服務,讓民眾能以App查看家中每15分鐘用電資訊,這些數據未來還能帶來嶄新的居家能源管理服務,當智慧電表裝設率達3百萬戶時,還能蒐集電力數據衍生新興應用,有機會帶動產業新變革,更將成為台電發展電力大數據應用的關鍵
文/余至浩
走進臺北市忠孝東路6段某棟台灣電力公司(以下稱台電)老宿舍改建的單身出租公寓,即使人才到了門口,不用進房舍,房客從第三方App就能看到現在房間用電情形,不用查看電表,就能知道自己房間用了多少度電,甚至精細到每分鐘用電記錄都一清二楚。
從這些用電資訊,住戶馬上就有看到即時的試算電費金額,不用等兩個月一次的電費帳單才知道,還能設定電費上限,超過立刻發送提醒,這支電力App還能遠端控制冷氣、升降窗簾,來管理每天用電支出。甚至屋頂太陽能板的發電資訊都能整合到單一App中,不只發電,以後連儲電都合一。
不只住戶能精打細算用電,房舍的物管業者,也能從單一後臺隨時監控公寓裡每月、甚至每天整體用電分布情況,來妥善做好能源管理。這些用電數據,可以視覺化圖表來呈現,除了方便管理者觀看不同時段用電變化,還能放大查看每層樓的用電細節和進行各樓層用電趨勢比較,甚至哪一戶今天用了多少電,馬上就能知道。
這是台電今年最新展開的智慧能源管理試驗計畫。
像這種居家能源管理服務模式,以往,只有在少數高級住宅或新建大樓、公宅,才看得到,但台電現在能夠以更低成本,更易於部署方式加以實現,這也意謂著,能夠更容易複製到一般家庭住家,甚至連老舊公寓也都能裝。全臺已有20萬戶就能用到,未來會達到3百萬戶家庭用戶,因為這些家戶都換上了台電最新的智慧電表。
嶄新的居家能源管理服務模式
以台電出租公寓為例,這座由4個連棟組成的集合型社區住宅,目前約60戶房客入住,單是主棟一整棟四層樓房舍,就安裝有4個智慧電表,每個電表對應一層5戶的用電資訊,4棟都採相同配置,除了安裝智慧電表外,在這間出租公寓還裝設了許多顆智慧能源閘道器裝置Cube,主要安裝在住戶房間,部分也有配置在智慧電表旁,來提供家庭能源管理服務,目前4棟樓一共布了36個Cube,都與智慧電表相連。
每具智慧電表蒐集到該層樓用電資訊以後,便會透過如WI-SUN無線通訊技術或電力線網路(PLC),將這些用電資料傳送到Cube裝置上,接著,再將這些數據上傳雲端來做視覺化用電呈現,還可以Cube搭配房間裡插卡式電力儲值裝置,來提供每位房客查看自己房間的用電。
不只取得並整合電表電力數據,在這間公寓的屋頂,還鋪設了多片太陽能板自發自用,光是4棟加起來的數量,總共可提供33kWh發電容量,可為整棟公寓分擔至少三分之一的整體用電,而且同樣可透過物聯網閘道器控制其產電,甚至之後還會搭配儲能櫃與太陽能板協同供電,還可運用大數據分析做最佳化的調控,協助用戶調節電費的支出,以後有多出來的電,還可以回存台電。
近年來以一款智慧能源閘道器裝置Cube在日本打響名號的聯齊科技創辦人兼執行長顏哲淵就表示,現在日本更進一步作法是,將智慧電表結合儲能與能源管理做運用。例如根據不同時段電價,以用戶端的家庭能源管理系統(HEMS)控制如屋頂型太陽能板或蓄電池等儲能設備充放電,幫助住戶來調節電費的支出,以避免按較高電價支付電費。
甚至,因為這些電力數據衍生的新興服務,在日本更掀起新變革,包括老人照護、物流配送服務等。
新版電力App可查看一天前用電歷史資訊,提供每15分鐘更新頻率
臺灣雖然還沒走到這一步,但即使家中沒有HEMS系統,現在也能透過台電電力App來掌握自身用電。
為了蒐集民眾用電數據,台電近年來積極布建智慧電表,從一開始只有20萬戶換裝新電表,到今年年底前就會超過100萬戶,預計4年後更要達到3百萬戶,總用電82%的目標。
未來目標要可查一小時前用電歷史
台電8月新版電力App上線時,也有提供智慧電表用戶一個用電資訊查詢服務,雖然還無法像第三方App可提供即時用電資訊,但已經可以做到前一天、顆粒度每15分鐘的用電歷史資訊的查詢,甚至今年底要能提前到可以查6小時前的用電歷史,未來更大目標是要做到前一小時用電歷史資訊的查詢,但台電沒有說,何時有辦法可以提供即時用電的查詢。
用電查詢服務,對於一般民眾並不是甚麼新鮮事。民眾過去收到台電繳費帳單時,就能看到最近一期的用電度數與電費金額,甚至台電也有提供網頁或App可供用戶查詢家戶用電。
但是,台電這次推出能用App查詢用電歷史資訊的意義格外不同,可從以往每兩月查看帳單,現在改為透過手機App,就能看見前一日家中用電情況,讓每一位住戶可以迅速掌握自身用電情況。
這些用電記錄也會製作成圖表的形式,從這個用電分析圖表上,用戶可以很容易查看不同離峰、尖峰時段的用電分析資訊,還可以每小時為單位的用電度數,來進行不同時段用電量比較,甚至是可以與鄰近同區域用戶進行用電比較,來檢示自身用電有無異常,或是也能參考其他住戶或商家用電變化,用戶在據此來調整自己的用電習慣,來達到節能、省錢的目的。
台電的計畫,是分階段來開放,初期先開放20萬家戶查詢前一日用電,今明兩年會再逐步擴大到百萬民生用戶,目標4年內至少全臺300萬戶都能用。
開放民眾查詢更即時用電記錄,是台電走向電力數據解放的第一步,接下來,台電更規畫以後將把這用電資訊,尤其是智慧電表提供更詳細的用電資訊,提供民眾自主運用,並會透過政府MyData數位服務個人化平臺釋出。此舉,不僅將會加速臺灣在智慧電表發展的腳步,這些電力數據之後也將帶來更多電力衍伸新興服務。
台電智慧電表應用下一步,將結合家庭能源管理服務
為了配合將來的家庭能源管理應用趨勢,台電下一步,更要從電表端深入到家庭端,台電還因此在同一個智慧電表內設計了同時可支援Route A與Route B兩種無線通訊介面模組,前者負責將電表資料透過通訊網路轉送回電力公司,以記錄用戶用電數據及做為後續計費結帳,後者則是可透過連結HEMS系統,控制家中的智慧家電,協助用戶做最佳化的能源效率管理。
舉例來說,未來電表收到用電資訊後,便會將這些數據透過Route B模組傳給家中HEMS系統,接著,再由該系統依據當下用電情況,進而操控家裡的家電,以做適當用電調整或離尖峰時段的用電配置等措施。這些用電資訊,用戶從手機App或居家顯示螢幕也能看到,甚至因為HEMS系統是透過Route B模組向台電智慧電表取得即時用電資訊,因此才能做到能讓用戶在第三方App上,看到一分鐘前的用電歷史訊息。
不過,台電目前只在每具智慧電表裡,先安裝了可回傳用電資訊到電力公司的Route A通訊模組,至於連接家庭應用的Route B模組還未裝。
台電配電處副處長黃銘宏就表示,智慧電表的Route B模組,主要是提供給對用電管理需求較大的電力用戶,如便利超商等小型工商用戶,未來可自行搭配適合HEMS系統方案做安裝。
他也表示,台電之後將會把該模組介面規範開放給能源管理系統廠商,民眾或商家能直接經由台電認證的業者,來協助其裝設該模組在智慧電表裡,並搭配其HEMS系統,就可來進一步做更詳細的能源管理規畫。
像這樣的家庭能源管理新模式,台電3年前也開始在臺北、臺南,高雄的公共住宅、公有宿舍合計1千戶做為其示範場域,來推廣住宅智慧用電與能源自主的理念。台電之後也會將此應用模式複製到更大型案場,並以智慧電表搭配能源管理機制,來展開更多智慧化能源應用及其服務場域試驗。
台電於8月下旬推出電力App更新時,首度增加AMI用電資訊查詢功能,這個功能結合了通訊傳輸功能的智慧電表,讓安裝該電表的低壓或一般用戶,現在也能夠隨時查看前一日個人用電資訊,甚至可顯示每15分鐘用電。不需要等到兩個月後收到帳單才知用多少電。這些用電記錄也會製作成圖表的形式,從這個用電分析圖表上,用戶可以很容易查看不同離峰、尖峰時段的用電分析資訊,還可以每小時為單位的用電度數,來進行不同時段用電量比較,甚至是可以與鄰近同區域用戶進行用電比較,來檢示自身用電有無異常,或是也能參考其他住戶或商家,來調整自己的用電行為,有效達到節電。
為了配合將來的家庭能源管理應用趨勢,台電還因此規畫在同一個智慧電表內設計了同時可支援Route A與Route B兩種無線通訊介面模組,前者負責將電表資料透過通訊網路轉送回電力公司,以記錄用戶用電數據及做為後續計費結帳;後者則是可透過連結家庭能源管理系統(HEMS),控制家中的智慧家電,來協助對用電管理需求較大的電力用戶,如便利商店等,做最佳化的能源效率管理。
不只開放用電查詢,台電未來也將把家庭用電資料放上MyData由民眾自主運用
其實這些從智慧電表取得民眾在家的用電資訊,也都是一種個人化資料,過去被視為敏感的家庭用戶電力使用資料,台電未來也規畫釋出,提供民眾自主運用。
台電業務處副處長許一女就親口透露:「台電有規畫以後要讓民眾也能將個人用電資料打包來做自主運用,尤其是智慧電表提供的更詳細用電資訊」,希望能夠做到,不論是在網頁或手機上申請,民眾以後只要按一個鈕,確認身分以後,就能獲取他們的用電資料。
如此一來,現今全臺1,400萬用電戶數,未來取得電力資料自主權後,民眾在家每天,甚至每15分鐘的用電資訊,都可以經由個人化資料交換平臺下載,不只可以個人使用,資料擁有者也能將這些家中電力使用數據,授權給需要資料的第三方服務提供者下載,做為商業應用。這些服務提供者,包括了家庭能源管理系統業者、太陽能或儲能設備商,甚至是軟體開發人員,之後只要經民眾同意後,就能取得這些詳細用電資料,來開發相關應用或新功能。
比臺灣更早開放的美國,多年前就已透過綠色按鈕(Green Button)的機制,讓民間能夠取得個人用電使用數據,除了運用在協助家庭或商家找出更好的方法管理電力消費,藉此來節省金錢或是資源,也能透過大量數據分析,提供企業能源管理的決策。
這些民眾用電數據,甚至也進而帶動各產業的發展,如智慧家庭、智慧醫療、智慧城市、智慧運輸等。
對此,聯齊科技創辦人兼執行長顏哲淵也給予肯定,但他也強調,要完成這件事有許多前提,包括須落實個資保護、確保資料使用權利義務等,他直言,這些都不是技術問題,而是在於法令。這也是為何連很早就推行電力數據服務創新的日本至今都未實現的原因。
儘管,這項個人資料服務,得等到智慧電表布建達一定規模,台電才會逐步來推行,但許一女也預告,未來將會利用政府MyData個人化資料交換平臺來釋出。
目前MyData平臺已開放31項政府機關資料集,包括戶役政、地政、健保、交通、能源、教育等民眾個人化資料,但其中屬於國營事業,只有台灣自來水公司,且僅提供下載使用者過戶證明資料,未含家戶用水資料。若是台電跟進,也將成為國營事業在MyData開放的第二家。
完整內容請見:
https://www.ithome.com.tw/news/140288
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【推舊文】勿忘童真:米高.法拉第 (Michael Faraday)
法拉第小時候不能發「r」音,被老師認為他不尊重,經常針對責罰他。法拉第家人不願他在學校受辱,就幫他退學。從此,法拉第未再踏足過校園。然而,法拉第卻是個能與牛頓和愛因斯坦並列的偉大科學家。我希望今天的教育工作者們,謹記法拉第的故事。
米高.法拉第 (22.9.1791 – 25.8.1867) 是我最尊敬的科學家之一。
19 世紀的英國是個階級分明的社會。法拉第因為家境貧窮,沒有錢讀書,要去書店做書本釘裝學徒,賺錢生活和養家。不過法拉第並沒有氣餒,這經驗反而使他有機會接觸各種書籍。他每天一邊釘裝書本,一邊讀書。法拉第最有興趣的是科學,他大部分的科學知識都是這樣不屈不朽地自學的。
當時的倫敦聖誕科學講座由漢弗里.戴維,第一代從男爵 (Sir Humphry Davy, 1st Baronet) 主持,喜愛科學的法拉第當然不會錯過,跑去做聽眾。當其他人都在看戴維表演的時候,法拉第卻認真地做筆記,回家可以溫習。他更把筆記整理好,再自行釘裝,送了給戴維,希望能夠在戴維的實驗室工作。
可是,戴維看不起這個窮小子,沒有給他工作。
幾年後,戴維因為一次實驗室意外弄傷了眼睛,因此聘請法拉第當實驗室助理。雖然法拉第的工作更像一個僕人,但他依然全心全意做好戴維要他做的事,同時把他接觸到的知識全部學習,一滴不漏。法拉第十分高興,因為他終於能夠做科學研究了。
因為這樣,大自然的光照亮人類科學。最終,法拉第發現了電磁感生 (electromagnetic induction),即是著名的法拉第定律:改變的磁場能感生電流。法拉第用磁鐵感生出一個電流,使浸在水銀中的電線迴轉運動,就是現代摩打與發電機的原理。法拉第在實驗中造出世上第一個摩打,然而他並不知道在百多年後的今天,他的研究對世界貢獻有多大。
戴維曾經有一段時間非常看不起出身低微的法拉第,妒忌法拉第的成就超越自己。他用自己的權力打壓法拉第,阻撓他進入皇家學會 (Royal Society)。因為法拉第出色的研究成果,他於 1824 年獲選為皇家學會院士。然而,法拉第始終感激著這個給他機會做科學研究的老師,並一生都非常尊敬他。有傳戴維在臨終前,也終於說出身為科學家引以自豪的說話:
我這一生最大的發現,就是法拉第。
法拉第從未受過高等教育,嚴格來說戴維只是他的僱主而非老師。法拉第的數學知識非常有限,只懂得基本三角與代數的他,憑過人的洞察力、對科學的熱誠、堅毅的研究態度,發現了電、磁、光三種概念的關係。在法拉第晚年時,數學物理學家馬克士威 (James Clerk Maxwell) 以高等數學歸納出電磁學的所有定理。馬克士威方程有一個結果:光是電磁波,證明法拉第的電磁理論是正確的。
現代物理之中電容的單位,就是以法拉第命名 (Farad, F)。法拉第發展出力線 (line of force) 概念,用來描述和計算力場的大小及方向。馬克士威非常欣賞力線概念,形容法拉第為「一個能夠啟發後世、非常高等的數學家」:
[The lines of force show Faraday] to have been in reality a mathematician of a very high order – one from whom the mathematicians of the future may derive valuable and fertile methods.
戴維死後,倫敦聖誕科學講座一直由法拉第主講。法拉第希望他的講座能夠吸引和啟發更多像他當年一樣的小伙子,所以他在講座裡做的實驗都是有趣味和有啟發性的前沿發現,深受小朋友喜愛。
有一年,法拉第在他著名的倫敦聖誕科學講座示範他的電磁實驗。實驗完結後,觀眾之中有一位女士問他:「法拉第先生,請問這樣做有什麼用途?」
法拉第很禮貌地回答:「我的女士,請問一個初生嬰兒有什麼用途呢?」
My Lady, of what use is a newborn baby?
人類文明進步和科技突破,往往來自意想不到的科學發現。法拉第教會了我,在科學的背後,是孩童們純粹的好奇心。法拉第知道,某天某講座裡某座位上,將會坐著另一個法拉第。
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