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Take Home Message
 •臺灣電網正經歷數位轉型，從單向的傳統電網變為雙向的智慧電網，藉由整合調度、儲能、需求管理，有望解決電力不穩定和調度問題。
• 儲能系統能在短時間調節電力頻率、填補缺口；調頻備轉、即時備轉、補充備轉等服務則使電網能靈活應對用電需求。
• 需求面管理、智慧電表等技術將協助平衡電力供需。但在未來電動車普及、綠能進入電力系統的情況下，電網升級刻不容緩。

想必大多數讀者知道，寶可夢（Pokémon）具有「進化」的能力，例如皮卡丘進化成雷丘後，牠的整體能力會大幅上升，就可能戰勝更強大的寶可夢。然而並不只有寶可夢會進化，在我們生活周遭，每天輸送電力、維持社會穩定運轉的電網，也會進化！當面臨極端氣候、環保意識提升等嚴峻的條件時，電網也不得不採取變強的進化手段。

走在鋼索上的電力

啪嗒！才一瞬間，眼前一片黑暗，平時窗外燈火通明的高樓大廈，現在卻暗得像座廢墟――原來是停電了。

去（2024）年4 月3 日上午7 點58 分，花蓮壽豐鄉發生了芮氏規模7.2的大地震（簡稱403 花東大地震），這也是臺灣繼921 集集地震之後規模最大的地震。然而不同的是，此次地震並沒有造成全臺大停電。原因除了震央位置離電力幹線較遠之外，近年興建的儲能系統也發揮了作用。

在地震當下，台灣電力公司（簡稱台電）有八臺發電機組跳機，造成發電量大短缺，電網頻率因而快速下降到59.5 赫茲（Hz，圖一）。而當電網頻率下降到一定數值時，就會觸發一種稱為「低頻卸載」的電力系統挽救措施，切離負載、執行有秩序且迅速的大規模區域停電。這種保衛方式類似壁虎的斷尾求生，可藉此保護整體電網的運作。

圖一｜ 403 花東大地震台電電力調度情況
地震當下發電機組跳機（深藍色點）造成發電量大短缺，電網頻率（淺藍色線）快速下降到59.5 Hz。而儲能機組在發電機組跳機的十秒內（橘色點）拉升到滿載輸出（右圖為儲能機組輸出），試圖救起頻率。（資料來源：經濟部）

為了避免讓臺灣陷入一片黑暗，台電調度中心需要馬上填補八臺機組跳機的發電缺口。首先反應的是儲能系統，在十秒內提供了一部中火機組的發電量，雖然無法就此拉高電網頻率回系統設定頻率，但可以阻止電網頻率快速下降，造成低頻卸載而發生大停電。再來是停止正在抽水儲能的水力電廠，並轉為放水發電，大概十分鐘內就增加了大約中火四部機組的發電量。另外，因為這次地震發生在早上8 點，逐漸強烈的日照讓光電順勢補足了發電缺口，也是挽救成功的關鍵點。

電網的基本架構

在深入智慧電網之前，我們需要先了解，電網究竟輸送著什麼？

與電池的直流電不同，台電販售的是交流電，電壓會隨著時間而有週期性震盪。這種週期震盪的特性，方便電力公司進行電壓轉換。以臺灣為例，讀者可能常常聽見110 伏特（V）、220 V。這些都是指電壓的大小，也可以想成是海浪的高度。電壓愈大、海浪愈高，可以傳輸的能量也就愈大。除了電壓以外，頻率也是不可以忽略的重點。在臺灣，頻率為60 Hz，也就是每秒會產生60 次震盪。用海浪做比喻，就是一秒有60 個波浪。不管是電壓還是頻率，它們穩定運行是電網最重要的目標，才能穩定的傳送電力能量。

傳統電網VS 智慧電網

在談論智慧電網之前，先考考讀者一個問題：台電怎麼知道全臺灣的人一整天要用多少度電？會不會有電不夠用的窘境？

事實上，台電還真不知道每個人會用多少電，換句話說，全靠猜測。台電調度中心就像是位猜謎專家，每天會預測隔日的電力需求，並調度各個電廠所需要的發電量。要知道火力發電從開機到發電併網可是要花費整整四個小時，最快的水力發電雖然可以在數分鐘內輸出，可是受到極端氣候的影響，很可能陷入無水可用的窘境――而猜錯的代價就是一整片城市的停電。

因此調度中心當然不會只準備剛剛好的電量，會多準備一點以應付突發事件、預測誤差。這就是每當供電吃緊時，人人關注的「備轉容量」（圖二）。備轉容量可以簡單說是今日最大可使用的發電量減去最大尖峰負載，代表發電量的餘裕程度。

圖二 | 備轉容量燈號（資料來源：台電）

看完傳統電網對於調度問題的解方，可以很清楚的發現資訊單方向傳遞的缺點，用戶的用電需求居然是由電廠端預測決定，而不是及時參考用戶的需求調整？為了解決此缺點，智慧電網因而誕生。智慧電網是由傳統電網經數位化轉型而成，兩者核心概念的最大差異是資料的傳輸方向。傳統電網的訊息傳輸是單向的，由電廠到用戶端。而智慧電網則是雙向，用戶端可以分享資料到電廠，也可接收。

詳解智慧電網

依照行政院於2020 年3 月27 日核定的「智慧電網總體規劃方案」，我們可以將電網系統整合為七大領域：……【更多內容請閱讀科學月刊第661期】