第二章 台灣電力系統的容量現況
第一節 電力系統的構成
國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
17
第二章 台灣電力系統的容量現況
本章將簡介電力系統的構成，從電網的原理出發，探討台灣電網的 裝置容量現況。
裝置容量反應系統的供電能力，從量的角度檢視電力系統是否足夠 支持全島的負載。而在揹負目前的負載之餘裝置容量還有多少裕度，則 代表在用電尖峰時刻有沒有分區限電的風險。
因此第一節將簡單介紹電網原理和相關規範。第二節將簡介台灣電 網的現況，同時簡介水力、燃煤、燃油、核能、天然氣、抽蓄水力、再 生能源、汽電共生等不同發電方式的裝置容量。第三節將簡介備用容量 的定義和現況。
第一節 電力系統的構成
電網由輸電線路連接所有發電廠（電力生產者），加上配電線路連接 所有電力用戶的負載（LOAD）（電力消費者）所組成。網上任何一個負 載都由所有的發電廠一起負擔，單一大負載的加入或離開不會對發電機 組產生巨大的衝擊。舉例而言，水泥廠或鋼鐵廠內，單單一台引風機的 功率可以高達 3 到 5MW（3,000 到 5,000KW，相對於家用冷氣只有 2KW 的功率，這是很大的負載），如果單獨由翡翠水庫的 70MW 機組負責供電，
引風機的啟動和停止會造成電廠 4 – 7%的負載波動，對頻率 60Hz 的台灣 而言，就是正負 4Hz 的變化。但因為有了總功率 48,159MW 的台灣電網，
等於全台灣的發電機組在背負這台引風機的負載，這負載的波動就下降 到 0.01%，也就是 0.06Hz 的變化。
同理，當任何一座發電機組發生事故而必須停止發電時，即使總負 載不變，其它發電機組只要多增加一點出力就可以繼續應付，不會造成 任何負載的停電。例如翡翠水庫電廠脫離電網時，只會造成 70/48159 的 影響，也就是 0.14%、約 0.09Hz 的衝擊。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
18
因此電網的構成，能大大提升電力供應的穩定性。
發電機是靠轉動機械輸入動能來轉換電能的，當負載加重，轉動機 械瞬間被拖慢會造成頻率降低，以前台灣發電量不足，偶爾出現電燈瞬 間變暗的情況就是頻率降低造成的。世界各國對於電網穩定性，定下了 透過頻率來檢驗的基準，例如歐洲電力輸送網路（European Network of Transmission System Operators for Electricity）2013 年 6 月 18 日公布的最 新版電網負載頻率控制基準（Network Code on Load-Frequency Control and Reserves）6，對所屬的英國、愛爾蘭、歐洲大陸、北歐等四個電網建立規 範。電網頻率品質在規範中細分為：
頻率上下限（以英國為例：基準頻率加減 0.2 Hz 之間）
最大瞬間偏移（英國為 0.8 Hz）
最大穩態偏移（英國為 0.5 Hz）
頻率即時修正時間及範圍（英國為一分鐘內回復到正負 0.5 Hz 以內）
頻率穩定修正時間及範圍（英國為十分鐘內回復到正負 0.2 Hz 以內）
警示啟動時間（英國為十分鐘）
全年超出頻率上下限時間（英國為 15,000 分鐘以內）
有了頻率基準之後，所有作為負載的電氣用品（電力消費者）和作 為出力的發電機組（電力生產者）都有了設計依據。製造商把效率最高 的工作點設計在頻率基準上，把容許工作範圍設在頻率上下限以外若干 區域之內。例如台灣的電氣用品和發電機組以 60Hz 為基準，工作範圍設 計在 58.5Hz7和 61.5Hz 之間，效率最高的運轉點是 60Hz，如此大家以基 準頻率為依據，整個電網的用電效率就能提高。世界各國因為工業發展 的習慣和建立電網一開始的選擇，分成 50Hz 和 60Hz 兩種基準頻率，不 同基準頻率無法併網。採用 50Hz 的地區包含歐洲、非洲、澳洲、南美洲 南部、亞洲的大部分區域、中國大陸、俄國等。採用 60Hz 的地區包含北 美洲、南美洲北部、台灣等。最有趣的國家是日本，東半部採用 50Hz，
6 Article 19, Page 22-24, Network Code on Load-Frequency Control and Reserves, 28 June 2013 https://www.entsoe.eu/major-projects/network-code-development/load-frequency-control-reserves/
7 此數字只用來舉例說明，不是精確值。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
19
圖 一 台灣本島電力系統
西半部採用 60Hz，因此一個國家至少必須分隔成兩個電網。
以上的引風機案例中，單一負載對翡翠水庫的發電機造成頻率瞬間 偏移 4Hz，就已經違反了這項基準。如果把英國 50Hz 基準頻率容許 0.8 Hz 的最大瞬間偏移
標準拿到台灣來，
相當於在 60Hz、
電網發電裝置容 量 48,159MW 的 系統可以承受加 減 770MW 的瞬 間變動。這讓電 網承受衝擊的能 力提升，電力供 應 的 穩 定 性 提 高。
第二節 台灣電網
的現況
圖一是台 灣本 島的 電力系統8，它包含了各
電廠的性質、位置、及連接電廠的輸電網路。
根據台電的統計，台灣地區的電網 2012 年底的總輸電線路長 16,925 公里，總配電線路 347,242 公里9，以鳳山溪和濁水溪為界，概略分為北
8 台電公司網站：關於台電/電力發展現況/電力系統圖
http://www.taipower.com.tw/content/about/..%5C..%5CUpFile%5CPowerDevFile%5C2011%E5%8F%B 0%E7%81%A3%E5%9C%B0%E5%9C%96new.jpg
9 台電公司網站：公司治理/經營績效/年產銷概況
‧
脫（LOAD REJECTION）」11就是被負載拖垮12而停機，
自動切斷輸出線路，稱為『負載甩脫』（LOAD REJECTION）。其結果能保持發電機組在無負載狀
態下持續穩定運轉，隨時可以再併聯上網發電，但原來的負載會因為負載甩脫而停電。
‧
組，1960 年代後期加入燃油機組，1970 年代中期加入核能機組，1980 年 代初期核能機組比例不再增加、卻同時加入了抽蓄水力，1980 年代末期燃煤 8800 3097 6068 17965 37.04
燃油 3325 983 4308 8.88
燃氣 10593 4610 28 15231 31.40
核能 5144 5144 10.61
風力太陽能 293 274 641 1208 2.49
合計 32509 8270 7720 48499 100.00
台電 獨立電廠 汽電共生 合計
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
22
圖 三 台灣地區歷年發電裝置容量
水力
水力是日據時代（1895 - 1945）的唯一發電能源，開發最早。因為台 灣溪流具有短而陡、沖蝕嚴重、季節流量落差大等特性，加上整個台灣 都處在地震帶、地質破碎易鬆動等因素，適合開發水力發電的地點有限，
1980 年代之後水力發電的開發幾乎已達飽和。雖然造成溪流生態的改變，
但水力發電的碳排放幾乎為零，且能結合蓄水功能，它的管理間接養護 了山林和提升水土保持。
這裡的水力發電其實單指慣常水力發電，也就是在河川自然流量下 建水壩取水，在水壩下方一定的落差建立水輪機組，以水流的位能驅動 水輪機發電。台電 2011 年底有 70 座水力機組，總裝置容量 1,752MW，
另有各水庫管理局營運的 12 座機組，裝置容量 289MW15。平均每部機組 的裝置容量約 24.9MW。
雖然在台灣現在的電網中，水力發電只佔不到 5%的裝置容量，卻扮 演著啟動其它發電廠的重要角色。每個電廠在啟動時、運轉中、甚至停
15 頁 110 – 111，『中華民國 100 年能源統計手冊』，經濟部能源局，2012 年 10 月。
‧
容量 985MW）和燃煤（興建中的大林和林口電廠新機組，單機 800MW）在啟動時對電網而言是淨負載，需要從電網提取幾十 MW 才能開始運轉。
0.63 公斤、0.92 公斤，比值約為（氣/油/煤=1.00/1.36/2.00）
19 一般時刻不發電或不全額發電，當電網負載上升時再投入發電或升載。這種電廠的升載速度必
須夠快，才能跟上負載增加率。
20 Carbon Dioxide Capture and Storage（CCS）工研院建立了中文網站詳細介紹此技術。http://ccs.tw/
21 稱為 Coal Gasification 或 Integrated Gasification Combined-Cycle (IGCC)，參閱美國能源局網站對 實績廠 The Wabash River Clean Coal Power Plant 的介紹：
http://energy.gov/fe/science-innovation/clean-coal-research/gasification
22 發電效率 37%的超臨界鍋爐電廠，和 41%的超超臨界鍋爐電廠，已經可以取代 34%的傳統亞臨 界鍋爐。相同的電廠面積和相同的排放條件下，機組發電量因而可以增大兩成。
23 頁 113 – 114，『中華民國 100 年能源統計手冊』，經濟部能源局，2012 年 10 月。（此資料將使用
‧
‧
http://info.taipower.com.tw/TaipowerWeb//upload/files/32/d205.pdf
28 馬達和發電機在啟動後有一個不能作功的死區，例如 0-30%，抽蓄電廠在此只能視為 781 到 2,602MW 的馬達和發電機。小電網因此只能在 2,542 到 4,363MW 和 5,925 到 7,746MW 兩個負載區 間調度，系統在 4,363 到 5,925MW 之間不能調度。
‧
31 『Natural Gas Overview: World LNG Prices』, Federal Energy Regulatory Commission http://www.ferc.gov/market-oversight/mkt-gas/overview.asp
‧
液相，體積因此縮小為原來的六百分之一）為液化天然氣（ Liquefied Natural Gas, LNG） 貿易協定（Free Trade Agreement, FTA）的簽署越來越普遍，天然氣只對 和美國簽訂 FTA 的國家出口，逐漸有少數港口把卸載和儲存天然氣的設 施改造成加壓裝運設施作出口之用33。但總體而言，美國作為天然氣出產32 陳宏市『液化天然氣輸送工程 – 液化與氣化』，（科學發展）2011 年 9 月
33 曹嘉涵『美国液化天然气出口前景与中国』，（现代国际关系）2013 年第 6 期 http://www.siis.org.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=15&id=461
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
28
大國又透過法令限制絕大部分只供自用，等於是自外於世界市場，它的 價格極低，而地處世界市場最遠端的遠東國家價格因而最高。
這價格可不可能因為頁岩氣的開發而降低呢？美國在短期之內不可 能大量出口天然氣，價格會停在低檔；頁岩氣大量開採過程的生態破壞 目前也引人詬病，因此在美國要大量開採的誘因不足。而中國的頁岩氣 蘊藏位置深、地形不平坦，開採成本還太高，大量開採的難度太高。因 此在短期之內，頁岩氣不容易促使全球天然氣價格下滑34。
表 二 2012 台灣液化天然氣儲存能量統計
除了價格之外，天然氣無法像煤一樣露天儲存，因此存放也是個特 別的議題。台灣現有永安六座和台中三座天然氣儲存槽，表二35是這九座 儲槽的存量統計。以 2012 年的平均日用氣量以及尖峰用氣量計算，總存 量分別可供應 13 天及 6.34 天使用。考慮每艘船的運量為 60,000 噸，全 台灣年用量 12,500,000 噸，每年要卸載 210 艘船，平均每個儲槽每半個 月要卸載一艘。未來用量越來越大，現在還不是瓶頸的港口和卸載設施 也許還可以應付，但港區是否有足夠空間增建儲槽則必須妥善研究規劃，
否則得另闢第三個港口興建儲槽才夠使用。
34 曹嘉涵『美国液化天然气出口前景与中国』，（现代国际关系）2013 年第 6 期 http://www.siis.org.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=15&id=461
35 台電公司網站：資訊揭露/經營資訊/天然氣採購/國內天然氣市場 http://www.taipower.com.tw/content/new_info/new_info-a27.aspx
‧
太陽能上升到 10MW。民營電廠的成長更為可觀：2011 年風力 236.1MW，太陽能 38.3MW，2012 年迅速上升到風力 279.8MW 太陽能 124.3MW37。
太陽能 38.3MW，2012 年迅速上升到風力 279.8MW 太陽能 124.3MW37。