是時候提升電網的韌性與彈性了（盧展南／中山大學電機工程學系教授）（05/15/2021 蘋果日報）

513大停電因人為疏失導致「匯流排」損壞；關鍵基礎建設中電網與供氣系統的維護運轉與韌性的問題，值得正視。

作者：盧展南／中山大學電機工程學系教授

許多人關心觀塘中油第三座天然氣接收站若無法及時完成，會造成電源備轉容量不足，燃煤增加，但供電穩定與否，絕不是表面的電源綠燈就可以安全過關的。513的輪流停電和2017年815輪流停電及1999年729大停電的主因，皆不是電源不足問題，而是關鍵基礎建設中電網與供氣系統的維護運轉與韌性的問題。

電力系統是動態平衡系統，講求絕對的供需平衡，以維持高的系統頻率品質。當發電機的輸出因電網發生事故，無法正常輸出電力時，就會跳機以自保。當系統整個發電量瞬間因跳機減少時，頻率就會往下探底。若無快速反應機組或其他電源的挹注，頻率達低頻卸載的設定時，便有一些用電負載需即時停電，以穩住系統頻率。

建立獨立電業監管機構

在發電機組可供電之裕度無虞的情況下，供電穩定與否就取決於發輸配電力設備的可靠性，及機組調度與電網運轉的彈性與韌性。本次的電網事故點接近興達電廠，線路電壓驟降可能造成電廠輔機跳機而導致機組跳機。不論是不是人為造成，設備發生故障造成電網事故，無法完全避免，電網設計上應分散風險、避免過度集中。要緊的是，當事故發生時能將故障區快速隔離，縮小影響範圍，利用備援網路快速復原，這就是電網的韌性。

很多時候電網的瓶頸在電廠出口的電源線，特別是目前汰舊更新的幾個電廠的電源線，原先都是161kV電源線，因為機組更新後容量增大，必須配合新增345 kV電源線。遺憾的是受到抗爭，導致電源線新增困難。電力公司除應做好設備維護，提高設備韌性減少故障外，電網的建設需要全民的關心與支持。

過去一年的供電裕度都保持綠燈，若事故造成的跳機總容量未超過10%，還需要執行好幾輪的分區輪流停電，可能就要好好檢討所謂的備轉容量是否在緊急時，真的能派上用場。最近沒下雨，相對造成電力調度的困難，過去可快速反應的機組，在時機不對時，可能就派不上用場。本次事故花了將近30分鐘才將頻率拉回60Hz即顯示調度的困難，建議應擴大輔助服務市場的規模，提供必要的調頻及備用容量。

台灣如果有獨立的電業監管機構，就可好好注意電力系統的供電可靠度。一個專業的電業獨立機構是站在積極主動的立場，協助電力公司管理所有包含電力系統的安全、設計以及電力市場並兼顧機組調度的效率，讓系統在最安全、最經濟的情況下順利運作。

就輪流停電而言，民眾最關心的是會不會停到我家、何時會停電、何時會復電。3年前815大停電後電力系統總體檢建議，台電進行「限電資訊揭露系統」建置，該系統內建置停電時間、組別、饋線、行政區里、影響用戶數及路段等資料，使民眾預作準備，可減少不便。

天然災害、地震及人員疏忽，造成世界各地許多大區域停電，所造成的經濟損失與生活的不便，在在提醒我們關鍵基礎建設的重要，電網的韌性與彈性是值得大家認真關注的議題。

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【高壓、大動力系統，SiC 撐場】

當人們將 SiC 與 GaN 相提並論時，除了高效率、低損耗、小型化等共通優點外，就功率器件而言，現階段在應用取向仍有分野：SiC 多用於消耗大量二極體的功率因素校正 (PFC)、尤其是上千伏特 (V) 的高壓電源產品；而 GaN 多用於高功率密度 DC/DC 電源的高電子遷移率電晶體 (HEMT) 以及 600V 以上的 HEMT 混合串聯開關。

SiC 在相同尺寸下可帶來更高的電壓擊穿性能，在失效前可承受更高的溫度，即使在高溫或低電流下也能實現「低導通損耗」，使得 SiC 器件能耐受 200℃ 工作溫度，也可避免低負載或空載時的無謂浪費，因而成為太陽能和汽車的新勢力；SiC SBD 常用於太陽能，而 SiC MOSFET 則用於高功率電源、驅動電子開關、智慧工控和車輛電氣化等。

SiC 功率器件的較高 dV/dt 額定值也帶動「隔離」需求，意在更好地控制電磁干擾 (EMI) 標準。利用電容隔離技術大幅延長絕緣層 (insulation barrier) 的使用壽命、簡化設計並實現更高的系統可靠度，大幅節省能耗、監控高壓系統，並對過電流事件提供有效保護。值得留意的是，SiC 在 PFC、UPS、消費電子和電動汽車等 900V 以下低電壓產品正面對 GaN 的強悍搶市，轉攻 1200V 以上市場；為彌補成本並最大化利潤，供應商正努力提供系統級解決方案、而非單純組件。

高性能材料亦會導致印刷電路板 (PCB) 佈局變得更加困難，「虛擬原型」的佈局後分析是管理這一挑戰的理想選擇，但前提是須具備複雜的通用電磁場解算專業。為簡化開發工作，量測廠商將開關模式電源 (SMPS) 設計的效果予以「可視化」，讓工程師無需花費時間建構和測試原型。

延伸閱讀：
《碳化矽：損耗低、導熱佳，支撐 kV 等級的高壓應用》
http://compotechasia.com/a/feature/2019/0409/41525.html
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