能源知識庫

摘要

1. 日本九州電力公司預期向下調整力(火力等降載或停機)不足，於2018年9月30日請求「電力廣域的運營推進機關（OCCTO）」執行「長周期廣域頻率調整」，利用九州-中國區域間的關門連線未使用的空容量，於2018年10月1日早上9點到下午2點半，將九州地區再生能源發電設備產生的過剩電力送到西日本地區，最大送電量112.5萬kW(相當於1部核電機組的容量)，利用西日本供電區域(中部、北陸、關西、中國、四國)的一般輸配電業者的調整力，進行頻率調整[1]。這將是OCCTO首次利用跨區連線的調整頻率，解決調整力不足的問題。
2. 根據九州電力的說法，在颱風過後，10月1日的九州將天氣晴朗，太陽光電的發電量增加，且目前有川內1、2號機和玄海3、4號機等4部核電機組(約420萬kW)運轉，預期供電量將超過電力需求量。此外，由於颱風帶來的降雨，白天可能無法利用抽蓄水力調節，以消耗電力將水泵送到水壩中。另一方面，隨著溫度的下降，空調的使用量減少，需求量不會增加。如果火力等向下調整力不足，無法維持電力系統的供需平衡，則可能會發生像北海道地震引發的大規模停電[2]。因此，九州電力請求OCCTO將過剩電力跨區送出[3]。
3. 此外，九州電力於2018年9月7日宣布預計將在2018年秋季實施再生能源輸出控制。2018年日本黃金周(4月底至5月初)，在九州地區的太陽光電電力約占電力需求的80%左右，此後太陽光電的併網量會持續增加，在電力需求低的秋天，有可能實施再生能源的輸出控制[4]。(表1)
4. 圖1顯示2018年5月3日九州電力在再生能源高占比下的電力供需調整情況，在下午1點太陽光電等輸出占電力需求的81%，採取啟動抽蓄水力和抑制火力發電的調整措施，以平衡電力供需。

圖1、九州電力在再生能源高占比下的電力供需情況(2018年5月3日)[5]

圖1為九州電力在再生能源高占比下的電力供需情況(2018年5月3日)，顯示2018年5月3日九州電力在再生能源高占比下的電力供需調整情況，在下午1點太陽光電等輸出占電力需求的81%，採取啟動抽蓄水力和抑制火力發電的調整措施，以平衡電力供需。

表1、九州電力2018年秋季太陽光電業者的電力輸出控制[4]

評析

1. 「長周期頻率調整」是指由於超過30分鐘的需求和再生能源電力輸出的預期誤差，而產生過剩電力的長時間變動的頻率調整；「短周期頻率調整」是指短時間變動的頻率調整，通常在幾秒到30分鐘內。
2. 「向下調整力(下げ調整力)」是對應供電區域電力過剩發生不平衡的調整力；「向上調整力(上げ調整力)」是對應供電區域電力不足發生不平衡的調整力。
3. 日本九州電力2017年度的電源結構(包括再生能源的躉購電力)：核能發電量占16%、燃煤占29%、燃氣31%、石油3%、再生能源20%，其中水力4%、太陽能9%[6]。
4. 對於九州電力，再生能源有供電的優先權(優先供電規則)，當供電力超過電力需求時，首先抑制火力發電的輸出和啟動抽蓄水力，再來利用關門連線將過剩電力送到其他地區，如果供電力仍然超過電力需求時，為維持電力供需平衡，將被迫實施再生能源的輸出抑制。(圖2)

圖2、九州電力公司的電源輸出控制順序[7]

圖2為電源輸出控制順序，共包括下列順序：0.電源I及電源II輸出抑制；1.電源III輸出抑制；2.長周期廣域頻率調整；3.生質物專燒控制；4.地區資源生質物抑制；5.自然變動型電源抑制；6.電力廣域運營推進機關指示融通；7.長期固定電源抑制。

5. 日本跨區電力連線的送電容量如圖3所示，九州-中國間關門連線的送電容量為557萬kW，隨著再生能源併網量的增加，目前正檢討增設容量的方案。

圖3、日本跨區電力連線的送電容量[8]

圖3為日本跨區電力連線的送電容量，九州-中國間關門連線的送電容量為557萬kW，隨著再生能源併網量的增加，目前正檢討增設容量的方案。

6. 在表1中，舊規則(30日等輸出控制框架)：係對於太陽光電與風力發電等，因電力供需上的理由，進行輸出控制時不予補償。不補償的日數以每年30天為上限(太陽光電360小時、風力720小時)，並作為併網申請時的條件；指定規則(指定電氣事業者制度)：對於超出可併網量後的併網申請案件，如果發電業者同意每年的無補償輸出控制可以超過上限(例如30日或360小時)的話，電力公司就接受併網申請。(參考附表1)
7. 九州地區(不含離島)再生能源的併網和申請狀況如表2所示，太陽光電的已完成併網量(807萬kW)和已同意併網量(418萬kW)合計，已超過可併網量(30日等輸出控制框架)817萬kW，如表1所示，自2015年1月26日起，太陽光電業者申請併網時，必須同意無限制無補償的指定規則。對於風力發電，可併網量(30日等輸出控制框架)為180萬kW，表2中已同意併網的業者仍適用30日等輸出控制的舊規則[9, 10]。

表2、九州地區(不含離島)再生能源的併網和申請狀況(截至2018年8月底)[9]

8. 九州電力依據氣象預報資料，預測2018年10月13日(週六)和14日(週日)將是大晴天，太陽光電的電力輸出會增加，但是因假日工廠休息運轉減少，且在秋季舒適氣溫下，空調等電力消費量下降，電力需求將大幅減少，使得電力供需很難維持平衡。因此，預先發布可能會實施日本首次的「再生能源電源的輸出控制」，控制時間是從早上9點到下午4點。結果如預測情況，在這2天執行了太陽光電設備的輸出控制，一部分太陽光電設備被切離電力網，13日達到32萬kW(約占再生能源併網量的5.3%)，14日達到54萬kW(同9.8%)，如表3所示。
9. 以14日的輸出控制來說，九州地區在早上10點半到11點的電力需求低至743萬kW，依據圖2的電源輸出控制順序，首先透過大容量蓄電池(豐前蓄電池變電站，NAS電池，輸出5萬kW、容量30萬kWh)充電和抽蓄水力設備抽水運轉合計170萬kW(需求的22.9%)，再來抑制火力發電的輸出，以及通過關門跨區連線將電力外送至其他地區192萬kW(需求的25.8%)之調整。供電力仍過剩下，進而執行太陽光電的輸出抑制54萬kW(需求的7.3%)，以維持1,105萬kW(高出需求的48.7%)的電力供需平衡。供電力中，有再生能源電力420萬kW(包括太陽光電418萬kW、風力發電2萬kW)，另有4部核電機組(420萬kW)仍正常運轉，各約占供電力的38%。14日若未進行太陽光電的輸出控制(54萬kW)，加上再生能源電力(420萬kW)，約占電力需求的63.8%；同樣情況下，13日的再生能源電力約占68.4%。

表3、九州電力執行太陽光電輸出控制的供需實績值[11, 12]

10. 我國2017年太陽光電的裝置容量為1,767.7 MW和風力發電為692.4 MW，在積極推廣再生能源下，規劃於2025年提升再生能源發電占比達20%，其中太陽光電累積裝置容量目標為20GW，風力發電目標為4.2GW；原規劃離岸風電目標3GW，再加碼至5.5 GW。
11. 特別在春、秋兩季的休假日，工廠和辦公室關閉，空調等用電需求低，若碰上陽光條件良好的時候，有可能在局部地區會發生再生能源高占比的情況。因此，日本九州電力的電源輸出調整措施將值得我國未來參考。

參考資料

[1] 下げ調整力不足に対する初の地域間連系線の活用について，電力広域的運営推進機関，2018/10/1。

[2] 日本北海道發生芮氏規模6.7的大地震後，全區大規模停電，由於燃煤電廠受損影響供電，經濟產業省緊急呼籲企業和民眾自主節電2成，能源知識庫，2018/9/11。

[3] 九州の余剰電力、本州や四国に緊急送電　広域機関が調整，朝日新聞，2018/10/3。

[4] 今秋の九州本土における再生可能エネルギー出力制御実施の見通しのお知らせ，九州電力株式会社，2018/9/7。

[5] 九州本土における再生可能エネルギーの出力制御について，九州電力株式会社，2018/10/10。

[6] 当社の電源構成（平成29年度実績），九州電力株式会社。

[7] 優先給電ルールの考え方について，九州電力株式会社，2018/7/21。

[8] 間接オークションについて，資源エネルギー庁，2018/10/1。

[9] 九州本土の再生可能エネルギーの接続状況 他，九州電力株式会社。

[10] 日本發布2015年度太陽光電與風力發電的可倂網量，中國電力因廢除核電機組1座，太陽光電的「30日等輸出控制上限」調整至660萬瓩，能源知識庫，2015/11/11。

[11] 平成30年度10月13日(土曜日)の需給実績，九州電力株式会社，2018/10/13。

[12] 平成30年度10月14日(日曜日)の需給実績，九州電力株式会社，2018/10/15。
 

附表1、九州電力再生能源業者（太陽光電、風力發電）之輸出控制規則[5]