為什麼再生能源真正的停電風險不是炎熱的夏日,而是春季與冬季?

為什麼再生能源真正的停電風險不是炎熱的夏日,而是春季與冬季?
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我們想讓你知道的是

目前再生能源的發電量預測誤差大約10%,換算約為24萬瓩,但是2025年的誤差10%,光太陽能就直接躍升到160萬瓩,約佔三分之一台中火力發電廠的發電量,可以帶你從天堂直達地獄。

文:楊雅雲(綠學院創辦人,受到紀錄片《不願面對的真相》啟發,2009年大跨度轉行到台達電子文教基金會,領導莫拉克風災校園重建—那瑪夏民權國小重建工作。稀有的大跨度整合型專家,專業領域包括新能源、智慧電網、電動車、儲能、節能、循環經濟、綠建築,擅長把最專業的綠色科技行話,翻譯成最淺的白話文說出來。2014年創辦綠學院,同時為Green Impact Lab綠色創業加速器的共同創辦人,著有《綠領建築師教你設計好房子》一書)

2025年大年初二,你按照往年慣例,準備拜年禮,跟著老婆、帶著小孩,到岳父家拜年。岳父岳母擺出滿滿一桌年菜招呼回娘家的兒孫們,大夥兒正在餐桌上聊天八卦時,忽然啪的一聲,停電了。

今天工廠沒有開工,大年初二人人都出去玩,家裡也沒開冷氣,怎麼可能停電呢?你岳父咕噥著,一邊去查看家裡的「不累尬」(無熔絲開關,英文為Breaker)。

這隻停電的黑天鵝就跟肺炎疫情一樣,難以預測,極不尋常,但是真的發生了。

真奇怪,照理來說,停電發生機率最高的時間點,應該是炎熱的夏日大家搶著用電的時段,工廠產線全開,你家、辦公室、餐廳、百貨公司所有的冷氣也全開,電力吃緊,因此當一個機組出問題,頻率變動,系統電壓變動,區域內就跳電了。

但是你錯了,真正的風險不是炎熱的夏日,而是春季及冬季,因為這段期間再生能源的發電量太多了!

2025年,離岸風電已經興建完成,集中在中部彰濱外海,這些風力發電會併入中部電網;而太陽光電裝置容量20GW也早已上工,集中於中南部地區,多併入南部電網。冬季的東北季風,加上穩定的日照,大量且具高度集中性的再生能源併入區域的電網,且為了讓綠電先行,在過年期間用電需求大減下,大多數傳統機組勢必得減少發電運轉甚至是解聯,這時再生能源的發電占比將是最高的時候。

少了傳統機組提供的輔助服務及轉動慣量,如遭遇到再生能源發電大幅變動或是設備故障,將導致電力系統的穩定運轉產生衝擊,最慘的情況是頻率持續下探就像煞不住的卡車,你我就被無預警的停電了。

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Photo Credit: 中央社

你說,不要讓綠電先行,過多的再生能源不要讓他併網,不就解決了嗎?

但是綠電不用實在太可惜,有沒有什麼辦法可以既用上再生能源,又不會讓電網出問題的?距離2025還有五年,既然都能預測出這隻黑天鵝,我們可以提早開始準備,2025年大年初二你去岳父家時,什麼事情都不會發生。更棒的是,我們甚至可以替再生能源公司找到新商機,除了賣綠電之外,還可以再賺其他的錢。

我們這樣開始想。

首先,台電要想做好電力調度,就必須掌握發電端的發電量,也就是所有可用之兵的作息,包括活潑的再生能源;同時必須掌握需求端的用電量,要正確預測你什麼時候要用電、要用多少電,然後用最經濟、最有效率的方法滿足兩邊的需求。有掌握,才談得上調度,否則你根本不知道應該用什麼武器上場打仗。

但是實際上,現在的台電並沒有能力掌握再生能源發電端的即時發電量,再生能源這個可用之兵時常走來走去,還會擅離營區,誤差會達到10%。

以目前運行狀況來看,再生能源的發電量預測誤差就已經大約10%,換算約為24萬瓩,此誤差量連系統備轉容量之1%都不到,這種誤差對台電這頭大牛來說,扛得住。

但是2025年的誤差10%是什麼概念?光是計算太陽能的部分,就直接躍升到160萬瓩(如果只算八成的發電量),約佔系統備轉容量的5%~7%,等於是三分之一台中火力發電廠的發電量。不同時間點的10%,可以帶你從天堂直達地獄。

台電又在恐嚇人民了吧?台電從遷台以來就牢牢掌握所有的發電、用電機密,怎麼會說沒有能力即時掌握發電端的發電量呢?

因為裝置容量1000kW以下的再生能源發電設備,可以不用時時刻刻回報他們現在的發電量有多少。時時刻刻回報,再生能源公司可是要多花錢的。這原本是政府為了提供誘因讓再生能源公司願意設置小規模的案場,但最後演變成有些再生能源公司為了節省成本、躲避法規、審查程序等,拆分大案場成為多個小案場,因此原本的美意成了漏洞。

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Photo Credit: Wayne National Forest CC BY 2.0

以個別公司的角度來看,都覺得誤差那麼一點時間有什麼關係,我又不是不回報發電量給你,晚一點而已嘛。嗯,以個人的角度來說,得了新冠肺炎還在外面趴趴走是我的人權,不能怪我吧!

但是自從新冠肺炎之後,我們懂了。我們每一個人,都不可能無限上綱人權、民主、平等,因為活在這個世界上,我們彼此的生命是相互依存的,天下太平的時候當然可以高談人權、民主、平等,每個人都覺得自己的利益最重要,但是當系統性風險發生時,什麼叫做追求個人利益極大化?你的利益,要靠所有人共同合作才能得到,靠你一人你扛得住嗎!

幸好這件事有解方。我們之前在《太陽能和風力發電併網的神救援!三分鐘帶你搞懂電力輔助服務》文章中提出六大策略,其中之一就是必須立刻提高發電端和需求端的預測能力。

我們應該運用科技,提高再生能源發電預測的準確性與重新調度程序,以及增加電動車充電負載變動的參數進電力系統中。理想上必須準確預測明天24小時的發電出力,電力調度中心在日前機組排程(Day-ahead unit commitment)作業才能準確且有效進行。

這種預測能力,就是再生能源管理系統,也就是我們說再生能源公司可以再賺的錢。下一篇,我們將從再生能源管理系統展開,談一個正在發生的商機:電力物聯網。

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本文經綠學院授權轉載,原文刊載於此

責任編輯:丁肇九
核稿編輯:翁世航


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【專訪】前副總統陳建仁:「缺水問題,恐怕是不輸COVID-19的嚴重公衛危機」

【專訪】前副總統陳建仁:「缺水問題,恐怕是不輸COVID-19的嚴重公衛危機」
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我們想讓你知道的是

全球缺水危機正對人類生命帶來的威脅,缺水地區的人們在渴死以前,往往是因為缺乏乾淨水源而病死的。前副總統、公衛專家陳建仁不只為我們上了一堂「水源與疾病」的通識課,也呼籲台灣人展現愛心與國際救援力。

全球缺水危機正對人類生命帶來威脅,缺水地區的人們在渴死以前,往往是因為缺乏乾淨水源而造成疾病、進而死亡。根據聯合國統計,每天有超過700位五歲以下的兒童因為不安全用水、不良衛生環境導致腹瀉死亡。無水之地的悲劇不只影響當地居民,其衍生的疾病也可能會衝擊全球的未來。

為了呼籲讀者重視全球缺水議題、重視其所帶來的公衛挑戰,本文專訪具有公衛專家背景的前副總統陳建仁,從公衛的角度談缺水問題。並邀請社會各界付出行動,別因為輕視缺水衍生的公衛危機,而造成下一次的大流行瘟疫。

當人們病死在無水之地——乾旱、缺水、髒水與公衛的關係

在2030年前,確保所有人都能享有乾淨可負擔的用水、以維持個人健康衛生及永續管理,是聯合國永續發展目標(SDG)的目標之一,也是當今世上所有人都應共同努力的任務。除了要確保現有的水源維持乾淨安全、減少污染,也要確保雨露均霑、人人有水,同時也不能忽視氣候變遷導致的乾旱、洪水對水資源造成的影響。儘管要努力的方向還有很多,「飲水思源」仍是世人時常忘記的課題。

2021年初,台灣曾遭遇旱災缺水危機,幸運的是我們有足夠因應的措施與設備,國人仍能保有安全衛生的淨水生活,但也可能因此未有深刻的缺水之痛。事實上,現在仍有許多國家或地區深陷乾旱的痛苦,並因為缺水或骯髒的水源導致大量疾病與死亡;根據聯合國統計(2022),光是因為洪災及水媒疾病導致的死亡人數,就佔了整體天災死亡率的70%。對此,陳建仁表示:

「其實缺水問題,恐怕是不輸COVID-19的嚴重公衛危機。COVID-19目前造成全球約5億人感染,且隨著病毒株變化和疫苗興起,這場流行病或許耗費2~3年就會減緩。但全球缺水問題卻有高達8億多人受影響,若不付出行動改善,當地居民只能一直面臨無水之苦。」

接著,陳建仁為我們上了一堂課,娓娓道來「水源與疾病」兩者之間的高度關聯性。

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前副總統陳建仁,中央研究院 院士

「一直以來,人類期望從大自然取得乾淨水源,但是隨著人口增加、城市中的水源污染、氣候變遷造成的水災或乾旱,乾淨水源只會愈來愈得來不易。而不良水質當中,可能含有微生物細菌、病毒、化學污染物等,會造成霍亂、傷寒、阿米巴痢疾、病毒肝炎、癌症等疾病,因此缺水地區的人往往不是渴死,而是病死的。」

回顧人類歷史上跨國性的重大流行傳染病,就是起源於水中細菌的「霍亂」。19世紀中葉,霍亂從印度傳到歐洲,甚至傳播到中國和裏海;最後終結全球霍亂的關鍵,則是「流行病學之父」約翰・斯諾(John Snow)在倫敦霍亂流行時發現霍亂是因為嚴重的水污染所傳播。陳建仁說明:

「霍亂是污水引起,而非瘴癘引起。約翰・斯諾建立了這樣的觀念,可以說是公共衛生學上一項重大事件。」

陳建仁也強調,因為污水引起地方性疾病、後來蔓延至其他地區的案例,至今仍相當常見。「尤其因為氣候變遷而引發的洪水或暴雨,其過境之地使糞水、污水被沖刷出地面,更容易引起大範圍地區的公共衛生污染,所以,通常水災後的三個月內,受災地區又會流行好一陣子的腸胃道疾病感染。」

「時至今日,全球仍約有8.4億人無法享用安全乾淨的水,其中有3.4億人集中在撒哈拉沙漠以南的非洲。為了取水,當地人每天都要花好幾個小時取水,兒童也因此無法上學受教育。連飲用水都不足,遑論吃飯洗手的用水、或有沖水馬桶的廁所。水的問題尚未解決,公共衛生措施又該如何推展?」

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電子顯微鏡下的霍亂弧菌。「流行病學之父」約翰・斯諾(John Snow)發現霍亂是污水引起,而非瘴癘引起。

不潔淨飲水,曾引發台灣地區性烏腳病

而台灣因為水污染引起疾病的經典案例之一,就是1950年代在西南沿海盛行的「烏腳病」。「烏腳病的患者,主要病徵是手掌與腳蹠皮膚發紫、角化、潰瘍,手指或腳趾末梢只要稍微受傷,就會壞疽發黑並且壞死脫落,而且伴隨劇痛。」陳建仁接著向我們說起這段故事。

在台灣盛行烏腳病的年代,當時的孫理蓮牧師娘(Lillian R. Dickson),與王金河醫師、謝緯醫師三人心疼受苦病患,便展開義診與照顧服務。不只免費為病人截肢,還設立「烏腳病患手工藝生產中心」,由王金河醫師的太太王毛碧梅女士教導病患編織竹簍等工藝,習得一技之長以自食其力,照顧病患的生命尊嚴。

「然而,光是截肢並不能解決層出不窮的烏腳病病例。」因此,謝緯醫師找上台大醫學院的陳拱北教授(後被譽為「台灣公衛之父」),與當時多位台大醫學院菁英組織研究團隊,試圖找出烏腳病的原因。「後來發現是居民飲用了深達地下30至100公尺的「地河井」水源,由於部分深井水的砷濃度很高,因此居民飲用後產生砷中毒現象,烏腳病也就是其中之一。」陳建仁說。

而在這段台灣烏腳病的流行史上,陳建仁也扮演了重要角色。「1980年,我從美國學成返台,當時台大公共衛生研究所主任吳新英教授就給了我一筆經費,授命我去研究烏腳病。」因此陳建仁走訪烏腳病盛行地區,採訪了300多位病患,發現慢性砷中毒不只造成烏腳病,還引起多重健康危害,包括缺血性心臟病、頸動脈硬化、癌症等。」

為了徹底解決烏腳病問題,陳建仁積極投入砷中毒研究,並估計出飲水砷濃度的可容忍極限。後來這項台灣研究算出的標準,美國和世界衛生組織也正式採用,修法將標準濃度從50μg/L改為10μg/L。

而當時全世界最嚴重的飲水砷中毒地區還包括孟加拉。為了解決缺水、污水引發的消化道疾病與死亡,聯合國兒童基金會與世界銀行援助孟加拉的公共衛生工程處共同開發地下水,以提供人民「安全」乾淨的飲用水,殊不知又遇到砷中毒的挑戰。後來世界衛生組織取經陳建仁的研究,陳建仁也大方分享台灣經驗,推廣並協助檢測井水砷濃度含量,篩選可飲用的水源,才得以緩解這項全球公衛危機。

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1990年代,陳建仁研究團隊在宜蘭地區發現因飲水造成的砷中毒、烏腳病案例。當時陳建仁火速建議宜蘭縣縣長游錫堃改善之道,後來宜蘭縣在短短三年內完成自來水管線的全面鋪設,確保民眾享有乾淨安全飲用水,減少砷中毒罹病風險。

再將時間往前推移,相信不少讀者的童年,有著每逢開學都要吃驅蟲藥、貼蛔蟲貼片的回憶。「台灣早期農業習慣直接用水肥灌溉,因此很多寄生蟲卵會接觸到蔬果,若沒有清洗乾淨,誤食寄生蟲卵污染的食物或水,即會造成腸胃道寄生蟲病,例如:蛔蟲。」

另外,早年的偏鄉或山區較少公共廁所,尚未有自來水廠,民眾多取用山泉水,或習慣隨地便溺,容易造成水源污染,大量引發兒童下痢、A型肝炎等案例。雖然這些經驗因為環境衛生措施和人民衛生習慣改善而愈來愈少,不過陳建仁也強調:「隨著台灣經濟發達、人口愈來愈多,水源供應的挑戰仍不會結束。」

從污水處理下水道的普及化,水庫集水區、河川遭到農業農藥或工廠廢水污染的問題,以及水資源再利用等,仍是近年台灣必須直接面對的水資源課題。萬一忽視水資源對人類生活的影響,最終付出代價的仍是人類的身體健康。

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根據聯合國統計,每天有超過700位五歲以下的兒童因為不安全用水、不良衛生環境導致腹瀉死亡。

疫情下的反思:全球已是命運共同體,別讓地區性缺水釀成全球大瘟疫

「住在台灣的我們很幸福,但我們必須要知道世界上仍有許多人連喝水都有困難。」

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「Taiwan can help. Taiwan is helping.」陳建仁期許國人透過台灣世界展望會水資源資助行動,為改變世界盡一份心力。

從歷史上有名的幾次全球霍亂大流行,到近年最令人感同身受的COVID-19,無不揭示著全球化時代、國際交流與旅遊盛行的現代,傳染病的擴散之速,已不可同日而語。當世界上仍有許多偏遠角落的居民面臨缺水帶來的死亡威脅,而COVID-19疫情也印證了全球已是命運共同體,若人們持續對缺水議題保持冷漠,那麼其所衍生的公衛問題,將是全球人類共付代價。

陳建仁不只祈願世人能發揮愛心、疼惜他人,也期許台灣人能實踐地球村一份子的義務,透過資助的方式加速國際救援的影響力。陳建仁說:「我和台灣世界展望會是老朋友了,一直以來都有關注展望會的行動。這次台灣世界展望會倡議關注水資源議題,並且看見水源與疾病的關係,我很敬佩也很支持。」即使無法以犧牲奉獻的精神到實地服務,或許也能透過資助台灣世界展望會的水資源救援行動,為改變世界盡一份心力。

事實上,在世界展望會的行動下,每10秒就多1個人獲得乾淨的水;每1天多3所學校因安全飲用水受益。光是2021年,世界展望會即幫助300萬人擁有安全水源、230萬人改善家中衛生環境,並向350萬人宣導建立良好衛生習慣。

「Taiwan can help. Taiwan is helping.」

陳建仁不只為我們上了一堂「水源與疾病」的通識課,也呼籲國人付出實行,展現台灣人的愛心與國際救援力。

I can help! I am helping! 立即資助台灣世界展望會,展開水資源救援行動

閱讀數位敘事:把水送進最遙遠的地方|台灣世界展望會#WASH計畫


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