【2020年春節台中火力發電廠全面停機一天之提案】
作者：台中市第二選區立法委員當選人陳柏惟

1. 前言

在秋冬季風場影響下，台灣西部平原中南部地區，一直深受空汙之苦。其中，燃煤火力發電廠為空汙排放大戶之一，燃煤電廠的調度降載，以及電力結構的改變，也是全國目光關注焦點。


本團隊在立法委員選舉之初，便與團隊擬定空汙政策，並拜會長期研究國內空汙與中火議題的莊秉潔教授，請教相關事宜。於10月接受長男次男採訪時，提到「如果讓我選上，明年春節中火關一天」之說法，整段訪談中，重點在於強調空汙防治須全面性，不只要著重中火議題 。


唯中火一段特別引發熱烈討論，雖本人尚未宣誓就職，但基於政治人物誠信負責原則，本人其實選後已私下拜會產官學界意見領袖請教供電現況，和團隊擬定提案，上週已透過管道向經濟部建言，期望能達成「今年春節中火試行停機，進行電網壓力測試並提供空汙數據比較研究」之目標，而經濟部也非常積極回應我這個台中市民，並努力研商方案，我在此也表達感謝。


本團隊提案，特於以下簡要說明：


2. 燃煤火力電廠升降載之限制

火力發電主要分為燃煤與燃氣兩種，其發電之彈性，由最小運轉容量（minimum load）：機組能維持穩定運轉的最低發電功率；升降載速率（ramp rate）：改變發電量的速率；以及啟動時間（start up time）：從停機到達到最小運轉容量所需時間。這三個參數來決定。


其中，燃煤與燃氣電廠之最小運轉容量差異並不大，但升降載速率、啟動時間差異極大。燃氣電廠之熱啟動時間在5~60分鐘以內，約比燃煤電廠快3~50倍，升降載速率也在燃煤電廠2~4倍左右。因此傳統上均已燃煤電廠為「基載發電」，極少改變其發電量。


以台中火力發電廠屬於硬煤燃煤電廠，其冷啟動時間（Cold start-up time，關機48小時以上）需要5-10小時，最小負載約25~40%（Fichtner, 2017），根據台電資料（楊路得，2005），中火10部機組容量均為550MW，1-4號機升降載平均變化率為1.8~3.2MW/min，5-8號機為2.5~3.2MW/min，9-10號機為11MW/min，也就是最舊機組達到燃燒溫度後，全開最多仍須3小時以上，最新機組則需要約半小時。 整體而言，重新啟動機組，老舊機組約超過半天，新機組約需一個上午時間。


根據台電資料，中火10部機組中，在春節期間已固定停機4台，2號機、3號機已規劃在春節全面停機、4號機進行歲修，8號機在初五以前，7號機在初六以後停機。剩餘6台機組也均有一定程度減量發電，其中至少兩台已經降至最小負載。然而，若需機組全停1天，考量重新啟動與升降載時間。實際影響日數至少在1天半以上。



3.中部火力發電廠暫停對我國供電影響

台灣冬季用電尖峰負載約28GW，常備轉容量率要求至少10%下，備轉容量約需要2.8GW，但在春節期間，尖峰負載可能降至25GW，就算冬季火力發電機組歲修與停機數量多，但備轉容量在春節期間普遍仍有3.7GW~5.6GW之多。若中火在春節期間停機，小年夜（1/23）之備轉容量有2.3GW，而除夕（1/24）有2.85GW，再來是初三（1/27）的2.26GW [4]。也就是說，考量備轉容量須維持2.5GW以上，在1/23日降載停機，24小時候，1/24晚間讓機組重新併聯，並在初一（1/25）恢復供電，單以備轉容量而言是可行的。


當然，中火作為中部電網最大電源，全停時將造成電網供應改變，且位於彰濱的星彰與星元電廠檢修需要延後，可能需要全負載運轉，在中區電流減小，系統電壓偏高加上長距離輸送效應下，彰濱超高壓變電所電壓有可能上升，影響設備安全性。另外中火全停下，中部電力需要南電中送與北電中送支援，大潭電廠需滿載運轉，興達電廠也無法額外降載，將會增加線路瓶頸，讓富岡~梅湖線負載接近90%。此為電網管理較需注意的安全係數減少問題。


4.結論：建議今年試行中火壓力測試

以莊秉潔教授進行的冬季污染源分析顯示，在去年底至今年初期間，根據風場狀況不同，工業污染源佔台中空污約30~40%，而中火佔全體污染源約8~20% ，平心而論，中火雖是中部地區固定單一最大碳排放源與空汙污染源，但整體空汙還有很多影響因素。要改善空污，仍然需要整體工業排放設備改善與監測能力提升，移動污染源如老舊柴油車輛，甚至港區貨船等排放源的輔導管理。


然而，春節期間中火停機，仍有兩個意義：一則是提供史上首次秋冬污染季期間，中火全停的實際測試，其運作與停機期間，空汙數據的對比，對於觀測、預測與評估空汙影響，仍有相當助益。


第二，以世界電力調度思維而言，已逐漸從「基載」必須全開，轉向彈性化的因應「殘載」需求，那麼，燃煤電廠的調度就必須更為彈性，透過在春節負載最小的安全期間，中火停機之壓力測試，將有助經濟部與台電，進一步規劃空汙季節升降載之方案，以在我國綠能占比逐漸增加下，增加殘載反應（residual load matching）的能力，以增進能源使用經濟效率與改善排放 。


因此，個人建議經濟部，在協調星彰與星元電廠正常營運下，達成小年夜（1/23）晚間至除夕（1/24）日間中火停機目標，至於全部停止時間可依安全性評估，由24小時彈性減少至12小時，並在1/24日優先恢復9-10號機併聯，1/25日再恢復5-8號機2-3部機組以最小運轉容量運轉。


然而，以今年（2020年）春節而言，電網之穩定性，以及升降載產生的額外排放，這兩點仍應列入是否讓中火全停之考量。期望經濟部在考量整體安全性之下，朝中火試行停機，或至少要創下史上最低運轉容量運轉，以達到春節期間空汙最小化之目標，並可進一步驗證燃煤火發對空汙影響，作為未來降載調度的重要參考依據。

【2020年春節台中火力發電廠全面停機一天之提案】
作者：台中市第二選區立法委員當選人陳柏惟

1. 前言

在秋冬季風場影響下，台灣西部平原中南部地區，一直深受空汙之苦。其中，燃煤火力發電廠為空汙排放大戶之一，燃煤電廠的調度降載，以及電力結構的改變，也是全國目光關注焦點。


本團隊在立法委員選舉之初，便與團隊擬定空汙政策，並拜會長期研究國內空汙與中火議題的莊秉潔教授，請教相關事宜。於10月接受長男次男採訪時，提到「如果讓我選上，明年春節中火關一天」之說法，整段訪談中，重點在於強調空汙防治須全面性，不只要著重中火議題 。


唯中火一段特別引發熱烈討論，雖本人尚未宣誓就職，但基於政治人物誠信負責原則，本人其實選後已私下拜會產官學界意見領袖請教供電現況，和團隊擬定提案，上週已透過管道向經濟部建言，期望能達成「今年春節中火試行停機，進行電網壓力測試並提供空汙數據比較研究」之目標，而經濟部也非常積極回應我這個台中市民，並努力研商方案，我在此也表達感謝。


本團隊提案，特於以下簡要說明：


2. 燃煤火力電廠升降載之限制

火力發電主要分為燃煤與燃氣兩種，其發電之彈性，由最小運轉容量（minimum load）：機組能維持穩定運轉的最低發電功率；升降載速率（ramp rate）：改變發電量的速率；以及啟動時間（start up time）：從停機到達到最小運轉容量所需時間。這三個參數來決定。


其中，燃煤與燃氣電廠之最小運轉容量差異並不大，但升降載速率、啟動時間差異極大。燃氣電廠之熱啟動時間在5~60分鐘以內，約比燃煤電廠快3~50倍，升降載速率也在燃煤電廠2~4倍左右。因此傳統上均已燃煤電廠為「基載發電」，極少改變其發電量。


以台中火力發電廠屬於硬煤燃煤電廠，其冷啟動時間（Cold start-up time，關機48小時以上）需要5-10小時，最小負載約25~40%（Fichtner, 2017），根據台電資料（楊路得，2005），中火10部機組容量均為550MW，1-4號機升降載平均變化率為1.8~3.2MW/min，5-8號機為2.5~3.2MW/min，9-10號機為11MW/min，也就是最舊機組達到燃燒溫度後，全開最多仍須3小時以上，最新機組則需要約半小時。 整體而言，重新啟動機組，老舊機組約超過半天，新機組約需一個上午時間。


根據台電資料，中火10部機組中，在春節期間已固定停機4台，2號機、3號機已規劃在春節全面停機、4號機進行歲修，8號機在初五以前，7號機在初六以後停機。剩餘6台機組也均有一定程度減量發電，其中至少兩台已經降至最小負載。然而，若需機組全停1天，考量重新啟動與升降載時間。實際影響日數至少在1天半以上。



3.中部火力發電廠暫停對我國供電影響

台灣冬季用電尖峰負載約28GW，常備轉容量率要求至少10%下，備轉容量約需要2.8GW，但在春節期間，尖峰負載可能降至25GW，就算冬季火力發電機組歲修與停機數量多，但備轉容量在春節期間普遍仍有3.7GW~5.6GW之多。若中火在春節期間停機，小年夜（1/23）之備轉容量有2.3GW，而除夕（1/24）有2.85GW，再來是初三（1/27）的2.26GW [4]。也就是說，考量備轉容量須維持2.5GW以上，在1/23日降載停機，24小時候，1/24晚間讓機組重新併聯，並在初一（1/25）恢復供電，單以備轉容量而言是可行的。


當然，中火作為中部電網最大電源，全停時將造成電網供應改變，且位於彰濱的星彰與星元電廠檢修需要延後，可能需要全負載運轉，在中區電流減小，系統電壓偏高加上長距離輸送效應下，彰濱超高壓變電所電壓有可能上升，影響設備安全性。另外中火全停下，中部電力需要南電中送與北電中送支援，大潭電廠需滿載運轉，興達電廠也無法額外降載，將會增加線路瓶頸，讓富岡~梅湖線負載接近90%。此為電網管理較需注意的安全係數減少問題。


4.結論：建議今年試行中火壓力測試

以莊秉潔教授進行的冬季污染源分析顯示，在去年底至今年初期間，根據風場狀況不同，工業污染源佔台中空污約30~40%，而中火佔全體污染源約8~20% ，平心而論，中火雖是中部地區固定單一最大碳排放源與空汙污染源，但整體空汙還有很多影響因素。要改善空污，仍然需要整體工業排放設備改善與監測能力提升，移動污染源如老舊柴油車輛，甚至港區貨船等排放源的輔導管理。


然而，春節期間中火停機，仍有兩個意義：一則是提供史上首次秋冬污染季期間，中火全停的實際測試，其運作與停機期間，空汙數據的對比，對於觀測、預測與評估空汙影響，仍有相當助益。


第二，以世界電力調度思維而言，已逐漸從「基載」必須全開，轉向彈性化的因應「殘載」需求，那麼，燃煤電廠的調度就必須更為彈性，透過在春節負載最小的安全期間，中火停機之壓力測試，將有助經濟部與台電，進一步規劃空汙季節升降載之方案，以在我國綠能占比逐漸增加下，增加殘載反應（residual load matching）的能力，以增進能源使用經濟效率與改善排放 。


因此，個人建議經濟部，在協調星彰與星元電廠正常營運下，達成小年夜（1/23）晚間至除夕（1/24）日間中火停機目標，至於全部停止時間可依安全性評估，由24小時彈性減少至12小時，並在1/24日優先恢復9-10號機併聯，1/25日再恢復5-8號機2-3部機組以最小運轉容量運轉。


然而，以今年（2020年）春節而言，電網之穩定性，以及升降載產生的額外排放，這兩點仍應列入是否讓中火全停之考量。期望經濟部在考量整體安全性之下，朝中火試行停機，或至少要創下史上最低運轉容量運轉，以達到春節期間空汙最小化之目標，並可進一步驗證燃煤火發對空汙影響，作為未來降載調度的重要參考依據。

近來 #天氣瓶 #stormglass 大熱，我也DIY了一個。觀察了一個月，發現其實除了溫度外，不太理解還有甚麼因素影響結晶的形狀變化。剛好今天就看到了明報一篇介紹，大家也來了解一下這個「魔幻水晶球」的種種冷知識吧！
p.s. 相片中是我的diy 天氣瓶今日的模樣，結晶很巨型，卻是偏側一邊的（近窗的那邊）。

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瓶中美景 難預測陰晴
解構大熱天氣瓶 文章日期：2015年4月10日

【明報專訊】近日天氣乍暖還寒，母親嚷着膝頭風濕痛發作，斷定將會「翻風落雨」，笑稱準過天文台。
長輩會依據膝頭來預測天氣，近日則有一種叫「天氣瓶」的玩意，宣稱能預測天氣，瓶內的化學溶液能感應天氣變化而出現不同的結晶效果，一時像羽毛或葉片，一時如雪花般慢慢落下，有人讚歎「美得令人窒息」。天氣瓶早前在日、台掀起自製熱潮，近期更吹到香港。它當真有預測天氣的神奇功能嗎？

˙今期專家
˙麥嘉慧博士 - 香港浸會大學理學院 一級講師（化學系）

農夫、漁民或從事海上工作的人，最重視氣候變化。昔日科技不先進，他們只能用最原始和簡單的方法觀測天象。
據悉，十九世紀航海用的天氣預報器，稱作風暴瓶（storm glass）的天氣瓶，由數種化學物質如硝酸鉀、氯化銨、樟腦粉，混合水及乙醇（酒精）製成，溶液會依據溫度和氣壓變化，出現一系列反應，變出形態各異的結晶體。當時的人相信，天氣瓶能預測晴天、多雲、大霧、下雪等多種天氣狀况。
最早期的天氣瓶之成分已無從稽考，現今流傳的配方，是由英國海軍中將兼氣象學家Robert FitzRoy（1805至1865年）發明，他曾率領英國皇家海軍小獵犬號，載着著名生物學家達爾文（Charles Darwin）環球考察，那次便使用了風暴瓶。

◆天氣瓶原理是什麼？

麥嘉慧解畫﹕「每一種化學成分，也有獨特的結晶圖案及固定的溶點。天氣瓶內的物質主要是硝酸鉀、氯化銨及樟腦，它們溶於水和乙醇時，有不同的溶解度和結晶圖案，致使產生形態各異的晶體。至於為何會結晶？當水和化合物的比例已呈飽和狀態，水未能溶解更多化合物，晶體便會積聚於溶液中，而溫度會決定化合物的溶解程度，道理如煲湯加鹽，熱力可將鹽溶解，相反在凍檸茶加糖卻難以溶解。理論上，化合物愈多，水和乙醇未能溶解的化合物比例愈多，更易結晶。」

◆天氣瓶能準確預測天氣？

麥嘉慧解畫﹕「不能。瓶裏的化學溶液沒有顏色，當低至某個溫度便會凝結，呈現如漂亮雪花的晶體。除了溫度，氣壓也會影響結晶圖案，化學溶液儲存在密封玻璃瓶中，隨着外間溫度上升，化學溶液及空氣會膨脹，令瓶內壓力增加，影響化學物的溶解度，從而改變結晶狀態。天氣瓶只可說能反映溫度和氣壓改變，並非能預測天氣。」

◆天氣轉變，影響結晶體形狀？

有說，天氣瓶中的液體清澈，代表天晴；如為雲狀，天氣多雲並可能降雨；雲狀並有星狀小結晶，表示會有雷雨；瓶子底部有結晶體，為寒冷天氣；瓶子頂部有絲狀結晶體，將有颳風。
麥嘉慧解畫﹕「在同一種天氣狀態下，結晶也不一定每次一樣。雖然每種化學成分有慣常的結晶圖案，但很多細節因素會影響結晶過程，例如溶液濃度、溫度變化速率，甚至有一粒灰塵，也會影響結晶過程。至於有人稱能從晶體中辨別是下雪或冷天，估計是在一段時間內，溫度變化速度有別所致，例如一日下降3℃和一日降7℃，也會影響化合物的結晶化過程。」

文﹕李佩雯
圖﹕陳淑安、李佩雯
編輯/屈曉彤
美術/Money

來源：http://ol.mingpao.com/cfm/style5.cfm…
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