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尖峰用電備援再添生力軍 德基水庫化身大型「儲能電池」 拚2034年啟用

再生能源占比持續提高,儲能設備成為能源轉型重要配套,對此台電重啟評估多座大型抽蓄水力發電,由「大甲溪光明抽蓄水力發電計畫」今(2021)年率先啟動環評。

該計畫擬於德基水庫、谷關水庫之間打通10.7公里的隧道,並興建最大368MW的抽蓄式水力發電機組,將兩座水庫打造成台灣第三座大型儲能設施,目標於2034年啟用,替未來尖峰用電的「最佳備援投手」再添生力軍。

大甲溪一滴水發六次電  肩負台灣一半水力發電重責大任  

今年5月高雄興達電廠兩度意外故障,引發513、517全台停電事故,連總統蔡英文都直言「無法接受」。背後原因,除機組跳機、用電超乎預期,今年嚴重乾旱導致水情不佳,也讓「備援投手」水力機組無法全力發電即時支援,台中的德基水庫更是從2月就開始停止發電。

德基水庫位於大甲溪上游,海拔高度1400公尺,是全國海拔最高的水庫,有效庫容約1.8億立方公尺,是中部最大、台灣第四大的水庫,僅次於曾文水庫、翡翠水庫與石門水庫。

大甲溪的溪水從南湖大山發源,從最上游的德基水庫開始,經過六次的水力發電利用,最後才匯流到石岡壩供應台中地區的水資源使用,從德基水庫到石岡壩,約50多公里的長度,海拔落差就有1200公尺。

再生能源占比提高 抽蓄式水力有如充電電池 有助穩定供電

大甲溪河床陡峻、位能足夠,為水力發電優越條件,日治時期就規畫於此興建天冷電廠(今大甲溪發電廠天輪分廠),目前大甲溪沿線已有德基、青山、谷關、天輪、馬鞍等,共19座慣常水力發電機組,總裝置容量1137MW,約占全台慣常水力裝置容量約2/3,年發電量約26億度,台灣有將近一半的慣常水力發電都來自大甲溪。

水力發電分為「慣常」與「抽蓄」兩種類型,慣常水力發電後的尾水會放流到河川下游,抽蓄機組則會把水流在下池,反覆使用。抽蓄水力等同於儲能設施,在離峰時段,耗電將水從下池抽到上池,尖峰時再從上池放到下池發電。

目前台灣的日月潭有大觀二廠、明潭電廠兩座抽蓄水力儲能電廠。相較於慣常水力,抽蓄水力機組較不受乾旱影響,即使2020年水情不佳,慣常水力發電量減少近一半,

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但抽蓄水力則僅減少1%。2021年第一季,抽蓄水力發電量更比慣常水力高出約2億度。

水力發電量雖僅佔全台用電約2%,卻擁有快速支援的絕佳優勢,慣常水力機組啟動到滿載約15分鐘,抽蓄水力機組更僅需3~5分鐘,皆遠快於燃氣機組2小時、燃煤機組的6小時。快速起降的抽蓄水力機組,適合搭配未來間歇性再生能源的儲能設備。

引水隧道長達10.7公里 大甲溪光明計畫施工有難度

因應台灣能源轉型政策,再生能源佔比持續提高,為配合穩定供電品質與電力系統安全,台電於2016年開始評估利用現有水庫增建抽蓄水力發電機組,包含翡翠水庫、石門水庫、德基水庫、牡丹水庫等都是選項。

其中由台電管理的德基水庫「大甲溪光明抽蓄水力發電計畫」(下稱光明計畫)今年率先完成可行性評估,於4月進入環評程序。

光明計畫將德基水庫作為上池,谷關水庫(庫容約500萬立方公尺)作為下池,搭配新建一條長約10.7公里的頭水隧道,設置2部豎軸可逆式變頻法蘭西斯機組,總裝置容量最大368MW。兩座水庫間約有450米的高度落差,比明潭電廠與大觀電廠落差更大,頭水隧道也較日月潭的抽蓄機組更長,是大觀二廠引水隧道的五倍以上,施工有其難度。

依《環評法》規定,越域引水工程將直接進入第二階段環境影響評估,光明計畫總經費約264億,目標於2024年通過環評、2034年6月商轉。

台電規劃未來將利用白天的光電發電尖峰,抽水約5.5小時,並於夜間的二次尖峰時段放水發電,年發電量估計有4.5億度,抽水電能約需5.9億度。配合此計畫,也需擴充既有輸電線路並更新電塔。

事實上,光明計畫早在1997年就有過規劃,當年台電考量發電成本效益不彰而作罷。台電解釋,抽蓄水力約需耗1.25度的電抽水才能發1度電,是將離峰電力轉換為尖峰使用,需有效搭配時間電價才會有經濟效益。

台電尋找現成水庫增建抽蓄水力儲能設施 石門水庫有望2025年完工

因應未來再生能源占比提高,儲能系統有助於緩解間歇性能源併網對電力系統的衝擊,台電也正尋找可建置500MW抽蓄水力的現成水庫。

此外,台電透露,石門水庫的抽蓄水力發電計畫估計最快明(2022)年會完成可行性評估,初步規劃是以石門水庫為上池、後池堰為下池,設置約40MW的小型抽蓄水力機組,雖然比較晚起跑,但該案工程相對容易,最快可能2025年前就能設置完成。

石門水庫的抽蓄水力發電計畫若推動順利,將是1995年明潭電廠抽蓄機組完工30年後,台灣再有新建抽蓄水力儲能設施。

來源鏈接:https://www.re.org.tw/news/more.aspx?cid=217&id=4020

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