金門再生能源與智慧電網運作現況與展望(上)

黃甘杏*   楊昇曄**主筆

(*前台電公司金門區營業處 處長)

(**台電金門區營業處變電 課長)

壹、前言

　　在打造低碳永續家園的政策下，行政院於102年5月20日核定在離島金門的「建置金門低碳島計畫」，執行期程為102-107年，執行範圍包含「金酒低碳園區」、「資源循環與區域生質能中心」、「綠能與低碳運輸系統」、「社區改造新建與低碳建築」、「烈嶼零碳島」、「低碳樂活」等六大區域；至108年11月20日行政院再次核定「建置金門低碳島第二期計畫」，執行期程為108-111年，並訂定了能源、製造、住商、運輸、農業、環境等六大部門減碳策略及工作項目，同時配合溫室氣體減量及管理法之要求，制定了「第一期溫室氣體管制執行方案(108-109年)」。上述二期金門低碳島之計畫執行完畢後，金門縣政府再擬定「第二期溫室氣體減量執行方案」，及成立「氣候變遷因應推動會」，持續推動溫室氣體減量計畫，以逐步達成2050淨零排放目標^[1]。

　　依據金門縣101-109年溫室氣體排放量統計資料，如以範疇別來看，電力排放占54%，為主要碳排來源^[1]。因此，無論是在第一、二期建置金門低碳島計畫，或是溫室氣體管制執行方案，建置再生能源、減少傳統火力機組發電量等，都是溫室氣體減量計畫的主要工作項目，期望運用金門良好的「風光」環境，擴大再生能源裝置容量，降低電力需求所產生的碳排。

　　由於台電的金門塔山發電廠採燃油機組發電，近年來發電成本約在6-9元/度之間(不計配、售電成本)，相較之下，太陽光電躉購費率約4-5元/度，即便再加計離島15%加成，仍低於燃油的發電成本。對台電而言，在金門火力機組每少發1度電，改為使用再生能源，就能降低成本、減少虧損。因此，台電金門區營業處持續鼓勵並協助再生能源的發展，建置智慧電網，並與金門縣政府密切配合推動金門低碳島計畫。

貳、金門再生能源現況與未來發展

一、金門再生能源現況

　　在104年以前，金門的再生能源主要為台電所設置的風力及太陽光電發電系統，包含金沙鎮后扁2部容量各2MW的風機，以及金沙鎮文化園區旁的528kW太陽光電，合計裝置容量共4,528kW，其餘非台電的再生能源案場佔極少數。

　　金門縣政府建置金門低碳島計畫(102-107年)期間，推動金門第一個縣屬公有建築屋頂標租設置太陽光電案，即於104-106年陸續建置了裝置容量共4,209kW的太陽光電，帶動金門再生能源的第一波發展；後續有金湖水庫(水面型)、金酒公司(屋頂型)、車船處保養場(停車棚)、赤山掩埋場(地面型)、公有停車場(停車棚)、金門高職(屋頂型)等，由公部門推動或協助的太陽光電案場與台電併聯，加上金門縣政府提供補助以及離島再生能源躉購費率加成的誘因下，更提高了民間業者設置意願，金門太陽光電併網量逐年持續成長，至113年7月底已達23,317kW。

　　金門的氣候特性是風大、日照強、少雨，因此，除太陽光電外，也具備發展風力發電的條件，然而目前除台電建置之2部2MW風機外，尚無其他風力發電機組。107年曾有業者計畫在金沙鎮設置小型風力發電機組，後因土地使用許可問題及地方居民反對而終止。另台電亦曾規劃再增加2部各1,000kW的風機，且已評估后扁、料羅、古崗、慈湖、古寧頭等場址設置的可行性，又因民眾抗議、影響軍事設施或演訓、生態議題及國家公園土地使用許可等原因，最終亦未能順利推動。

　　另金酒公司也建置1套300kW生質能發電機，將其廠內廢水處理設施的甲烷蒐集再利用，該案場已於113年4月併網，為金門目前唯一非太陽光電或風力發電之再生能源發電系統。

　　金門近年各類型再生能源併網量如圖1，可以看到各類型能源占比為太陽光電83.6%、風力15.3%、其他1.1%，主要仍以太陽光電為主。

　　隨著再生能源併網量逐年提高，加上金門地區近年來用電並無明顯成長，再生能源發電量占比呈現上升趨勢，112年再生能源發電量占比已近10%(圖2)。另，由發電成本來看，塔山發電廠112年發電成本為9.26元/度，相較於再生能源(太陽光電)平均購電成本5.4803元/度，二者相差3.7797元/度；如以該(112)年    購電量23,449千度計算，可為台電節省88,630千元發電成本，相當具有經濟效益。

二、金門再生能源未來發展

　　如前所述，電力排放為金門縣溫室氣體主要來源，加上再生能源比塔山發電廠的火力機組更具有成本優勢，因此，不論考量因應氣候變遷、溫室氣體減量的政策目標，或是降低發電的成本，金門實應持續努力擴大再生能源的建置。

　　目前金門地區較大規模的再生能源開發仍以公部門標案為主，在「氣候變遷因應法」的規範下，金門縣政府設置了「氣候變遷因應推動會」，其中設定減碳目標及相關工作項目，便包含了擴大於公有屋頂、停車場、學校建物及風雨球場、湖庫等設置太陽光電的計畫，以期達成減碳目標。

　　盤點目前金門縣政府已招標或預計招標的案件，潛在太陽光電裝置容量約8.5MW，加上其他民間業者案場，依台電金門區營業處預估，至113年底，整體再生能源的併網容量將突破30MW，至114年底可達39.3MW(如圖3)。

參、金門智慧電網建置與運轉情形

一、推動緣由

　　台電近年來配合金門地區發展，已持續投入龐大經費進行電力建設，力求電力供給不虞匱乏；又因金門為小型獨立的電力系統，電源集中、電壓層級少(僅有22.8kV及11.4kV)，運轉容錯率及系統韌性較低，108年以前，曾發生數次大規模的停電事故。為提高金門電力系統穩定性，台電於106年9月28日「智慧電網專案小組會議」決議金門智慧電網的建置規劃 並開始分工執行。同(106)年賴清德總統(時任行政院長)至塔山發電廠視察時，曾指示應積極發展再生能源，並希望台電以金門作為示範區域，參考國外做法，落實金門成為低碳示範島；此外有關再生能源對電力系統產生衝擊的「鴨子曲線」問題，賴總統亦指示台電須及早因應並提供可行之策略，包括建置智慧電網、智慧電表及加強設置儲能系統等。

二、金門的能源管理系統

　　台電在金門建置的智慧電網中，以塔山發電廠的能源管理系統最具亮點，其整合了2個電廠(塔山、夏興)的發電機組及2個變電站(莒光、鵲山)的電網資訊、儲能系統即時運轉狀態、負載及再生能源發電預測等，進行相關數據的運算後，提供機組運轉的建議予調度人員，其界面如圖4。

三、再生能源發電監測及預測

　　再生能源具有間歇性、不易預測之特質，如太陽光電發電量易受天陰及雲遮影響，風力發電則受季風影響；加上金門為離島獨立供電系統，再生能源併入電網對系統的衝擊比台灣本島更為明顯，如能掌握及預測再生能源發電情形，將可作為調度員人運轉參考，降低高滲透率再生能源之衝擊。

　　金門地區風力發電目前僅有台電公司自建的2部2MW風機，機組運轉即時資料回傳塔山發電廠，透過介接中央氣象署的預報資料，進行24小時至48小時的預測。

　　太陽光電部分，除再生能源發電業者依台電再生能源併聯技術要點規定，裝置容量達一定規模時(早期為1,000kW，後下修為500kW)須提供即時運轉資料外，其餘案場無納入監測。台電為提高金門地區太陽光電發電情形掌握程度，業於82處大型案場裝設再生能源監測設備PV Gateway，並即時提供發電運轉資料。至113年7月底止，約可掌握75%裝置容量的太陽光電運轉資料，並傳送至台電金門區處之先進配電管理系統(ADMS)及塔山發電廠之能源管理系統(EMS)(如圖5)。太陽光電發電數據之推估及預測係基於實際監測得到之運轉數據，配合日照強度的測量數據以及太陽光電的併網裝置容量來進行計算，目前已達到將近8成的即時運轉數據，可提高預測準確度。

　　至於金門智慧電網的儲能建置與運轉情形，將在TEPA下一期(第89期)電子報做說明。

參考文獻

[1] 金門縣政府，「金門縣第二期溫室氣體減量執行方案(核定本)」，民國112年5月。