能源知識庫

重點摘述

重點摘述:

電業自由化在世界各國已成為發展趨勢，電力市場屬於高度複雜的系統，包含許多相互連結的市場結構，如電能市場、輔助服務市場、容量市場及傳輸市場等。隨著未來電業自由化與負載用電的逐年升高，市場頻繁的電力交易與突發事故，如輸電線路斷線損壞、發電機事故、急遽的負載變動以及交易間協調的問題，皆可能會導致線路壅塞問題的發生，進而無法履行交易合約。然而電力自由化推動的成功與否，主要在於市場的架構設計與壅塞管理是否健全，考量台灣未來電源結構的變化，在廢核與大量再生能源併網後勢必會對系統穩態潮流造成影響，發生線路壅塞的情況，本文摘錄美國ERCO安全約束機組排程（Security Constrained Unit Commitment，SCUC）相關資料，提供國內相關單位參考。

詳細說明:

ERCOT負責550部發電機組的排程作業。發電機總裝置容量大於72.820 GW；輸電線路長度為38000英里。自2001年起ERCOT於控制區域操作並在此電力市場開設了批發（Wholesale）和零售（Retail）電力市場競爭機制。在區域市場，ERCOT設有多個壅塞管理區域（Congestion Management Zone），壅塞區域的劃分標準是依據同區域內，機組與負載對商業影響限制（Commercially Significant Constraint，CSC）潮流變化必須有相同的特性。

自2010年12月，ERCOT已經從區域（Zonal）市場轉變成節點（Nodal）市場，每個節點在ERCOT互連網內都有各自的價格，節點價格計算過程均考慮所有傳輸線的限制。ERCOT節點市場較過去區域市場更加透明並已改善機組調度與壅塞管理的效率，且市場結構逐漸轉變為可因應高占比再生能源的架構。ERCOT節點市場包含即時的安全限制機組排程（Security Constrained Unit Commitment，SCUC）。此可靠度機組排程是藉由執行電網安全分析來監測與確保傳輸系統的安全。日前可靠度機組排程是用以評估未來兩日的機組排程，大約需要1.5小時的時間。所有日前市場的程序需在前一日18:00前完成，之後一直到操作當日當小時的60分鐘之前，均可以進行細部的微調整(Adjustment )。而在運轉當日，每小時前機組排程（Hour-Ahead Reliability Unit Commitment，HRUC）是依據最新的系統狀況及資料重新決定最新的機組排程，而即時運轉的機組實際出力，則是由安全限制機組排程來決定。日前市場經日前可靠機組排程(DRUC)程序運算後，可完成三項主要的工作：電能交易的結果、符合輔助服務的要求以及排定足夠的發電量。日前可靠機組排程主要包含2個程序：分別為電網安全分析（Network Security Analysis，NSA）以及可靠度機組排程(RUC)。電網安全分析的結果輸出給可靠度機組排程，可靠度機組排程的結果再輸出至電網安全分析，經由兩程式間不斷的疊代，直到所有限制條件皆滿足為止。日前可靠度機組排程從前一日14：30PM開始，並於16：00PM結束。

美國MISO日前市場在前一日11：00AM前提出電網模型與輸電線停電檢修計畫，發電業者需提供各項發電報價、發電機組參數、發電機組排程，在11：00AM ~ 15：00PM執行安全限制機組排程、瞬時可行性試驗（Simultaneous Feasibility Test）、以及安全限制經濟調度等程式決定未來一日每小時的結算價格。目前MISO尚未發現風機裝置增加而造成大量輔助服務需求增長的情形，但是預期未來風力占比提高後，每5分鐘進行一次重新調度（Re-dispatch）應讓MISO可以解決這個問題。在MISO市場中，目前風力發電主要產生的問題是出現價格異常（Price Anomaly）。目前美國仍有補貼風力發電的稅收減免政策（Production Tax Credit），風電每發1MWh的電力，就能得到約30美元的補貼。政策的本意是以獎勵的方式來推廣風機裝置容量增加，但帶來的副作用是風力發電商在負載低的時段依舊發電賺取更多電費。如此一來，已經造成其他電源的一些問題，例如核能發電，由於無法調節白天和夜間的發電量，因此當晚上出現-30美元的價格時，核電無法立刻停止發電，只好付費來購買繼續發電的權利。此種情形不僅是發生在核電，火力機組也沒辦法快速停機。但是在稅收減免的政策下，風力發電在負載低的時段卻依然能夠盈利，進而造成市場的價格異常

PJM即時市場進行能源調度的程序，如圖1所示，以確保有足夠的備轉容量能符合即時市場需求。即時市場分析為每五分鐘執行一次，確保系統在最低的成本下運轉並滿足限制條件。即時市場的應用如下：

• 輔助服務優化（Ancillary Service Optimizer，ASO）：輔助服務優化執行電能與輔助服務的最佳化，但不計算市場結清價格。輔助服務優化的主要功能是調節所有資源滿足系統對於輔助服務的需求。
• 中期安全限制經濟調度（Intermediate Term Security Constrained Economic Dispatch，IT SCED）：PJM使用中期安全限制經濟調度的應用程序來執行1-2小時前的預先分析。依據過去和現行的系統資訊來預測在不同方案時的發電量。
• 即時安全限制經濟調度（Real-Time Security Constrained Economic Dispatch，RT SCED）：即時安全限制經濟調度應用於確保系統有足夠的發電容量來提供機組排程與輔助服務。
• 節點電價計算器（Locational Pricing Calculator）：每五分鐘計算出能源與輔助服務的節點電價價格。

                                                                                                                        圖1 即時市場應用