再生能源大量併網對於預期負載損失(LOLE)和系統成本之影響

California Energy Systems for the 21st Century計畫結果之討論

在能源轉型的討論中,再生能源併網對於電力系統彈性能力要求的變化一直是我們所關注的。電力系統彈性能力要求主要根據輸電品質標準和供電可靠度標準所制定,而這些要求又會回過頭來影響系統成本。

今天我們來討論加州在2016年完成的California Energy Systems for the 21st Century (CES-21)計畫裡面模擬的,不同再生能源併網情境對於預期負載損失(LOLE)和系統成本之影響。

越多再生能源、系統供電可靠度仍能進步!

我們知道,越多的再生能源併網以後,系統上小時尺度的彈性能力要求會提升。供電可靠度的標準不再只有電源是否充足的問題,同樣需要關注的是電源的彈性能力是否充足。

新的預期負載損失風險類型

既然再生能源併網代表系統供電可靠度需要考量的點變多了,這是否代表能源轉型會造成供電可靠度下降?

答案是否定的;如同計畫研究結果所示,只要政策完善,更多的再生能源的情境(RPS-40)還是會大幅降低了「電源不足」的可靠度風險,彌補小時尺度彈性能力不足可能產生的風險

下圖中我們則可以看到,在「備用容量率嚴重不足」的情境中,再生能源較高的RPS-40政策情境裡,LOLE降低的幅度更為明顯。這些模擬結果再再表明,發展再生能源對於供電可靠度的正面效益

彈性能力仍是供電穩定度(和其他重要指標)的關鍵!

不過,這樣的改善有一個前提,那就是電力系統的彈性能力必須有所改善。下圖表明了,如果「追載備轉」(就是可以彈性調度的傳統電廠)不足,RPS-40的供電可靠度將顯著低於RPS-33。

這個模擬結果其實就是我們一直以來不斷強調的重點:能源轉型不只是發展再生能源,整個電力系統的傳統電廠機群也必須進行結構重整,逐次淘汰彈性較差的核煤等機組。

事實上,改善電力系統的彈性能力還有諸多好處。其一就是再生能源的削減量能夠有效降低。

其二則是彈性能力較佳的情境下,碳排和系統成本都能有效降低。

這些結果也和我們常常呼籲的重點一樣:站在成本有效性的角度來看,系統彈性絕對是能源轉型短期到中期內最重要的政策。

加州:繼續朝向100%邁進的能源轉型模範生!

這份專案研究最後的結論也是老生常談:能源轉型進程對系統的供電穩定度並不會產生甚麼難以克服的技術障礙,真正值得討論的重點都聚焦在經濟和政策考量上。

值得留意的是,目前加州政府的政策確實是走向RPS-40的情境;他們預計在2030年達到60%再生能源,前幾週則剛剛通過2045要達到100%低碳能源的政策目標。由於目前該州政策上沒有針對其他低碳能源的具體發展措施,這個目標實質上等同宣告加州要在本世紀中以前達到100%再生能源

加州的目標並非特例。接下來有機會的話,我想分享 Det Norske Veritas 2018年版的世界能源轉型展望報告裡面一些比較吸睛的結果,把世界能源轉型的現況做一個更宏觀的討論。