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資料時間:2017/4/11     提供者 : 張瓊之  
 

德國聯邦網路局報告指出,導致電力批發市場出現負價格的主因並非再生能源供應過剩,而是傳統電廠營運行為缺乏彈性所致


摘要:   

1)  德國聯邦網路局(Bundesnetzagentur, 以下簡稱BNetzA)於2017年4月11日發布「最低生產報告(Bericht über die Mindesterzeugung)」[1]。該報告指出,傳統發電機組基於其技術層面之限制,在面對電力批發市場的價格訊號無法靈活反應,因此即便在預知電力供應過剩之情況下,仍需讓機組維持運轉,此為導致電力批發市場價格偏低的主要原因之一,非全由再生能源供應過剩所致。

2)  最低生產報告[1]中,針對2015年當中五次出現日前市場(Day-Ahead)批發價格為負值之時段,分析其電源結構之情形,並進一步探討該時段傳統發電機組仍維持運轉的原因為何。經BNetzA調查,有78%的傳統發電機組是因為技術限制而必須維持運轉,而有部分是因為熱電聯產(CHP)機組有區域供熱及熱製程需要須維持運轉,上述情形在該報告中皆歸類在「傳統發電基本用途(conventional generation base)」。

3)  此外,為使電網系統維持穩定狀態,必須有發電機組係為了提供輔助服務而運作,這是部分傳統發電機組即便在負價格(negative price)時段仍維持運轉的原因,也是該份報告對「最低生產」的定義-「基於穩定電網系統考量而需併網供電的至少傳統發電機組容量」[1]

4)  德國在2015年共有126個小時時段出現負價格,分布在25天當中。該報告基於資料品質考量,於2015年下半年度中挑選其中五個負價格時段進行分析[1]。研究發現,這五個時段中基於發電基本用途而維持運轉的傳統機組容量介於18.8 GW至23.6 GW之間,遠高於為維持電力系統穩定而維持運轉的最低生產容量,介於3.2 GW至 4.6 GW之間,如圖1所示。

 

圖1、傳統發電機組於負價格時段中於最低生產及發電基本用途之容量差異[1]

5)  報告中亦指出,核能及褐煤電廠是最主要因技術限制而維持運轉的項目,在分析時段中占總傳統電廠容量的69 ~73%,而硬煤及天然氣機組則占22 ~27%[2]

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評析: 

1)  近年來全球再生能源發電裝置容量快速增長,歐洲國家對於電力供給結構之思維,已逐漸跳脫「依據電源特性定位基、中、尖載」之框架,轉而強調電力系統之彈性(flexibility)與韌性(resilience),甚至提出「以再生能源為供應主力、傳統電源作為調度備援用途」之新穎觀點。

2)  在歐盟國家,系統營運商(TSOs)有優先調度與利用再生能源之義務,且由於再生能源無須燃料成本,因此在既有的電力交易體系當中具有優勢。再生能源電力大量參與電力批發市場交易,被認為是導致近年來歐洲電力批發市場價格下滑的主要原因。然而,造成電力批發價格下跌,甚至出現負價格(negative price)現象,是否全因再生能源供應過剩所導致,一直是值得德國進一步探討之議題。

3)  該報告挑選分析的五個負價格時段,具有以下特徵:

1.        皆是在當天電力批發價格最低之時段;

2.        除了9月6日為下午時段,其餘皆在低負載的凌晨時段;

3.        皆為再生能源供電高占比,介於48~55%;

4.        各時段之其他特性彙整如表1表2所示。

 

表1、最低生產報告負價格分析時段之特性[1]

日期

時段

特徵

2015/09/06

14:00 - 15:00

週日、夏季、高再生能源

2015/11/18

04:00 - 05:00

工作日、高再生能源、低負載

2015/11/29 

03:00 - 04:00

週日、高再生能源、低負載

2015/11/30

04:00 - 05:00

工作日、高再生能源、低負載

2015/12/26 

02:00 - 03:00

冬季、國定假日、高再生能源、低負載

 

表2、最低生產報告負價格分析時段之特性[1]

 

4)  假設從「再生能源為供應主力,傳統電源作為調度備援用途」之觀點,附表2中的「殘餘負載」之概念,可稱為是將再生能源電力全部供應負載需求後,該時段尚需從傳統電源調度之電力。然而,若對照各時段傳統發電機組之輸出電力(圖1),可發現扣除維持電網穩定性的最低生產電力後,仍有9.3GW~14.1GW的傳統電源輸出。BNetzA調查後發現,傳統電源如褐煤、核能與硬煤發電機組,為維持電廠穩定運轉的低性能限值及相關技術因素(圖2),是使其無法停止運轉的主因。此使得當電力市場供過於求甚至出現負價格訊號時,大量的傳統發電機組無法因應調整輸出。

圖2、各電廠於負價格時段仍維持運轉之原因調查[1]

5)  在最低生產部分,BNetzA於報告中指出,提供輔助服務的傳統發電機組最主要被應用在調整無效功率。不過,這項服務在未來極有可能會被風力發電機組給取代。除此之外,由於德國規劃於2022年使境內所有核電廠停止運轉,將有7~9GW的核能機組陸續除役,屆時這些不具靈活調度能力的傳統發電機組對市場價格的影響力應會大幅減小。

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參考資料:

[1]     Bundesnetzagentur, Bericht über die Mindesterzeugung, 2017/03/31. 

[2]     CEE News, German Federal Network Agency: 20 GW is not flexible enough to react to negative prices, 2017/04/24.
 





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