時事關注

再生能源占比提升對未來電力市場運作的影響
卓金和

2016/04/05

面對非核家園所產生的電力缺口以及全球減碳趨勢,總統當選人蔡英文提出2025年再生能源發電量需到達500億度。不論我國能否達到此目標,未來持續提升再生能源佔比,勢必衝擊電能穩定供應與電價。更進一步來看,我國目前電力市場機制設計可銜接上再生能源發展政策?未來電力供應穩定與電價可負擔性又該如何確保?因此,本文將就再生能源機組的特性、電力市場風險與未來我國電力市場規畫提出建言。
一般而言,傳統電力機組根據可發電時數,區分為基載、中載與尖載發電。我國基載電力的代表以燃煤機組為主,該機組特性為燃料成本低、各項成本佔比平均分配,可長時間穩定供應電力,但碳排放量較高。中載機組則以燃氣為代表,該機組雖然也可做為基載電力使用,但燃料費用造成發電成本佔比高。然而,燃氣機組有其優勢,包括建造時間短、建造成本低以及排碳量低。
與傳統發電機組不同,再生能源的成本結構與一般電力系統差異大。再生能源的成本主要集中在固定成本,包括建廠成本等,相對而言燃料等變動成本低,碳排放量也較低。另外一方面,再生能源的間歇性電力供應,容易造成電網不穩定。
然而,再生能源機組特性可能引發電力市場的風險疑慮。以資金風險而言,根據國外市場結清機制設計,再生能源的投資不易回收。再生能源成本佔比以固定成本為主,如採用邊際成本定價法(System marginal price,SMP) ,雖然再生能源變動成本低,容易獲得納入發電調度。但再生能源佔比過高時,市場結清價格也會降低,進而產生再生能源機組固定成本無法回收窘境。如果市場沒有良好的激勵機制或政府補貼,將不利競爭。
關於排擠風險,在SMP設計,傳統化石燃料電廠持續產生虧損。再生能源佔比過高造成電價下降時,會降低其它邊際機組競爭力,造成機組無法獲得排程而虧損,在目前沒有碳價限制下,燃氣機組影響最大。然而,燃氣機組對於電網穩定有其助益。
針對電力供應風險,再生能源供應季節間歇性造成電價與電網安全疑慮。目前再生能源的裝置容量與發電量差距仍大,以我國實績為例 ,太陽光電容量因素(Capacity factor)約為15%左右;陸域風能的容量因素雖高於太陽光電,但主要以冬季離峰時段發電為主。而針對夏季尖峰時段電力供給而言,台電將風力發電之尖峰因子設定為 6%,太陽光電則為 20%。可見,面對再生能源電力供應特性,系統中仍需要有充足的備用容量及電力市場的操作彈性,以資因應。
我國電力系統屬於獨立性電網,無法由鄰近國家進口電力,當電壓或頻率不穩定,容易產生事故跳電而造成經濟損失。因此,本文根據再生能源占比提升所造成隱憂,提出未來電力市場設計建議與配套。
首先,鼓勵再生能源投入電力市場競爭並引進市場溢價機制。有別於過去再生能源固定躉購機制,因應電力自由化,建議導入再生能源投入電力市場,與其他機組進行競價。此外,引進市場溢價機制,補貼市場結清與躉購價格之間的差距。溢價制度透過市場供需狀況,合理反映再生能源真實價格,避免固定躉購制度所產生成過度補貼。
其次,電力市場合理反映排碳成本。面對未來低碳電力供應要求,外部成本內部化是一個重要的市場誘因。主管機關可透過相關手段,如課徵碳稅或建立碳交易制度。這些激勵制度除了使再生能源的建置風險由業者身上,轉移至政府與用戶共同分攤外,也能提升燃氣機組的競爭力,再加上燃氣相較於燃煤機組擁有較高的靈活性,可適時與再生能源搭配。
再者,提升電力市場靈活度設計。本研究有幾項建議,包括細緻電力市場頻率設計,本研究建議細緻化市場交易頻率,除了日前市場與即時市場外,可增加時前市場。及早建立合理備用容量標準與容量市場,針對未來再生能源的供應不穩定,管制機關必須制定可靠且供應無虞的電力市場容量標準,採用固定或變動容量標準。此外,於電力市場建立獲得可靠容量的方式,如容量市場或由管制機關拍賣所需要的容量,由機組自行投標提供容量。另外,持續推動需量反應提升電力供應彈性,近年來負載端管理是重要的電力市場機制之一,需量反應的優點能快速調整,也避免新建電廠所容易面對的阻礙。面對再生能源供給間歇性,需量反應除提高躉售市場的靈活修正能力,也可增加備用容量的深度。
最後,在相關配套措施建立,面對未來再生能源發展,所造成的電網不穩定與安全問題,建議可導入儲能設施補貼。透過儲能設備可視電力市場需求吸收再生能源多餘電力,調節電力供應不穩定與電網安全。此外,針對電力市場設計種類與頻率增加,相關的配套如軟硬體與IT人材等,建議及早培訓與準備。

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