Industry Trend Report｜Grid Opportunities! Taiwan's Electricity Grid Development in the Next Ten Years (Above)
An electric power grid is a network system that connects power producers and users for the purpose of transmitting power. The grid consists of power plants, substations, transmission systems, and distribution systems. The size of the grid depends on the needs, and can be as large as a national or transnational grid covering an entire country, a community grid, an industrial area grid, or even as small as a microgrid in a single building.
In modern society, industrial, commercial, governmental organizations, medical institutions, families and even individuals need to use more than dozens of electrical devices every day, and the normal operation of these devices depends on the power grid to deliver stable electricity. Two of the most difficult problems that all industries face in terms of power transmission are "unpredictable power outages" and "power restrictions". After all, as long as there is no electricity available, it means there is no productivity output. According to a government survey, every hour of downtime in the domestic industry results in a total loss of about 8.8 billion dollars in output value, so the stability of the power grid is one of the most important indicators of the country's modernization.
電網現況：缺乏彈性與設備逐漸老舊，在近年來用電量上升、電力不均等情況導致停電事故頻傳
近兩來台灣各地的停電事件時有所聞，其中讓社會大眾印象深刻的有2022年3月3日 303大停電，2021年5月13日 513大停電，隔不到一週2021年5月17 517大停電，三個事故各影響數百萬用戶的正常生活跟工作，損失規模估計皆超過億元新台幣(圖一)。
上述大停電事件凸顯了台灣區域電力供需不平衡與電網強韌性不夠的問題。根據經濟部能源局111年11月公告之最新統計資料(圖二)，台灣目前包括台電及民營電廠的發電裝置容量總計為61.0GW，其中火力(燃煤、燃油、燃氣)發電裝置容量為42.3 GW， 比例為最高占69.4%，其次為再生能源(太陽光電、風力及慣常水力等)發電裝置容量為13.1GW，占比為21.6%，核能發電2.9 GW及抽蓄水力發電2.6 GW合計約占9%。這些發電裝置主要分布於中部以南地區占比超過70%(圖三)，但由於台灣工、商業多數分布於北部地區，造成台灣電力供應長期需南電北送。由於各區域用電、發電分布不均、電網缺乏彈性與設備逐漸老舊等問題，導致只要電網上設備因老舊或意外故障，就容易牽連電廠機組跳電，進而造成大量用戶停電。
南電北送現象已存在多年，隨著經濟持續的發展，北部地區對南部送電的需求愈來愈高。加上近年來，中美貿易戰爭興起的台商回流設廠，台灣整體用電屢創新高，根據台電統計2022年7月高溫時，台灣地區尖峰用電需求超過4,030 MWh，加上近年來大型發電機組增建緩慢，以使台灣電力供應到達緊繃狀態。
圖一 2021~2022台灣重大停電事件
資料來源：各大媒體；智璞產業趨勢研究所整理 2022/11
圖二 2022 8月台灣發電容量占比
資料來源：經濟部能源局；智璞產業趨勢研究所整理 2022/11
圖三 2022年 台灣各區發電容量占比
資料來源：台灣電力公司；智璞產業趨勢研究所整理 2022/11
過去為了加強電力調配效率，電網建置以整合大電廠集中管理效率化為主軸
台灣早期發電、輸電、配電等服務皆由台電獨家供應，電網產業相關業者國內市場的主要客戶為台灣電力公司。隨著台灣經濟發展用電需求快速成長，台電亦新設電廠、增加發電機組以應對增加的需求。但在民國80至85年間，台電公司增設電廠計畫遭到居民抗議無法進行，導致供電備載容量不足，最終造成後續6年間全台限電總數達40餘次，嚴重影響經濟發展及民生用電。經濟部為了解決電力不足的問題，於民國84年起開放民營電廠(IPP)興建，民營電廠所發電由台電躉購進行調配。由於民營電廠興建跟管理流程相較於台電少了許多冗長程序，因此政策放寬後台灣供電得以擺脫限電、停電之危機。
進入21世紀後，台灣產業快速發展，台商回流建廠等因素，造成民生、工業用電增加，用電需求再次提升，近20年來電網電力負載成長了54%。為了提升電網供電的分配效率，台電電網管理策略朝向以整合跟電力分配效率提高為目標，主要執行方式為：1. 利用大電廠為節點樞紐對電網進行集中管理。2. 密集連結區域間的小型變電站(節點)以方便大電廠進行電力調控增加配送效率。在上述目標及執行方式下，全台電網主要幹線合併成三條集中在西半部地區，大電廠整合成樞紐節點共三個分別為龍潭、中寮、龍崎(圖四)。此方法優點在於：在用電尖峰時段，若發電容量不足以滿足負載需求時，為避免電網崩壞，系統會啟動自動保護機制，進行低頻電力的保護措施。但是伴隨方便集中管理而來的問題是，隨著發電站持續建置並連接，整體電網逐漸失去彈性，一旦電網上大型樞紐節點(大型發電站)發生跳電，便會造成大面積的電力癱瘓。前一節所提到的303大停電，便是由於龍崎超高壓變電所以南的發電機組跳脫，進而造成長達12小時的系統性大停電，影響家庭用戶高達549萬戶，經濟損失超過60億元新台幣。
圖四 台灣電網及主要節點分布
資料來源：台灣電力公司；智璞產業趨勢研究所重製 2022/11
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