漫談台灣電業的前世今生(七)-【今生篇(5)-台電公司七十年來之限制用電】

漫談台灣電業的前世今生(七)

【今生篇(5)-台電公司七十年來之限制用電】

內容:

  • 壹、前言
  • 貳、台電系統七十年來之限制用電
    • 2.1 何謂限制用電
    • 2.2簡介與限電原因演變相關的台灣電業發展各個階段
    • 2.3 七十年來台電系統限電、最大單機容量紀錄及各類機組佔比
    • 2.4 歷年台電系統限電原因
    • 2.5台電系統限電類別
      • 2.5.1衡量限電可能之項目
      • 2.5.2限電之類別
        • 2.5.2.1計畫性限電(計畫性負載限制)
        • 2.5.2.2非計畫性限電(緊急負載限制)
  • 參、七十年來台電系統備用容量與限電的關係
    • 3.1 備用容量(%)為負值-【必定限電】
    • 3.2 備用容量(%)為6%以下(或左右)-【年年限電】
    • 3.3 備用容量(%)高於7% -【也有限電】
  • 肆、枯水限電
    • 4.1日月潭滿水典禮
      • 4.1.1日治時期的滿水典禮
      • 4.1.2民國時期的第一次滿水典禮(1949/8/28)
      • 4.1.3民國時期的第二次滿水典禮(1950/6/18)
    • 4.2日治時期的枯水限電
    • 4.3民國時期的第一次(1949/3/18)枯水限電
      • 4.3.1 引發限電之枯水與系統供電能力情況
      • 4.3.2 台電公司擬定【台灣全省暫時限制用電辦法】呈報省主席
      • 4.3.3 台電公司獲准限電後的後續經過
    • 4.4民國40-50(1951-1961)年時期的枯水限電
    • 4.5民國51-62(1962-1973)年時期的枯水+火力大機組故障限電
  • 伍、大機組故障限電
    • 5.1民國63(1974)年以後-大機組故障限電
    • 5.1.1民國63(1974)–69年期間-大機組故障限電
    • 5.1.2民國70(1981)-78(1989)年期間-大機組故障限電
    • 5.1.3民國79(1990)-85(1996)年期間-大機組故障限電-親身經驗
      • 5.1.3.1 民國79年限電3次(天)
      • 5.1.3.2 民國80年限電14次(天)-幾乎全民限透透
      • 5.1.3.3 民國80年限電台電電力調度處李處長成為最佳發言人
      • 5.1.3.4 民國81-82年限電
      • 5.1.3.5 民國83年限電16次(天)
      • 5.1.3.6 民國84、85年限電
      • 5.1.3.7 民國86年至今20年無大機組故障限電
  • 六、液化天然氣(LNG)短缺限電(2002/5/8)
    • 6.1 LNG短缺限電的遠因
    • 6.2 LNG短缺限電的近因
    • 6.3限電的經過
    • 6.3檢討因應措施
    • 6.4社會與論反應
  • 七、大機組故障跳脫低頻卸載(限電)
    • 7.1低頻卸載類別與相關項目之統計分析
    • 7.2 低頻卸載類別
    • 7.3 民國57-66(1968-1977)年低頻卸載
    • 7.4 民國67-74(1978-1985)年低頻卸載-備用容量最高、低頻卸載最多
    • 7.5 民國75-87(1986-1998)年低頻卸載
    • 7.6 民國88(1999)年以後至今低頻卸載不再
  • 八、後語
  • 參考資料:

 

 

 

 

 

 

壹、前言

自從2015年12月10日台電第一核能發電廠一號機(636MW)大修後,12月28日執行核燃料挪移填換作業時,發現其中1束燃料組件有把手鬆脫情形,大修就一直延長至今,未能併聯發電。加上去(2016)年5月16日核二廠二號機(985MW)於第24次大修結束初次起動併聯後,因發電機所屬避雷器發生接地故障,大修也一直延長到今天沒有併聯發電。

台電系統受到這兩部裝置容量共計1,631MW「歲修逾排程」的影響,自從去(2016)年5月30日響起低空掠過差點限電驚險事件開始,供電吃緊的消息不斷,去夏好不容易渡過限電難關(圖1),今年夏季未到的四月就傳出供電吃緊的警訊(圖2)。看在調度老兵的眼裡,台電系統好像又要回到1990年我出任台電電力調度第一線主管-中央調度監那個連續七年分區輪流限電的年代了!心裡難免戚戚焉!

圖1 民國105(2016)年台電系統每日備轉容量曲線(資料來源:台電公司網站-資訊揭露-今日電力資訊)

圖2 民國106(2017)年1月1日至5月20日台電系統每日備轉容量曲線(資料來源:台電公司網站-資訊揭露-今日電力資訊)

其實台電系統早年一直都是在限電陰影下成長茁壯,經過台電公司的努力打拼下,在近20餘年以來,未曾再發生過當年的分區輪流停電情形,大家享受慣了全年365天每天24小時供電無缺的日子,一旦再發生電力短缺,台灣社會的反應如何?難以想像! 讓我們來回顧70多年來台電系統發生限電的過往史實,以勵來茲!

貳、台電系統七十年來之限制用電

2.1 何謂限制用電

談起「限制用電」,也就是大家口語化的「限電」,在台電系統運轉操作章則(早期的「調度規則」)有專章來處理這關繫系統運轉安全及全體用戶與全民用電的限電事故。「限電」在台電電力調度的術語稱為「負載限制」,它的定義適用範圍為「電力系統因事故、燃料供應短缺致電源不足或設備超載、電壓嚴重偏低時,依本要點(早期的規則)實施負載限制。」。本文主要偏重於電源不足方面,變電所變壓器或線路跳脫或超載所造成的小區域局部限電,也沒包括在本文統計限電次數內。

此外,台電系統發電機組單機容量,為了經濟規模裝置容量越來越大,機組發生事故跳機時,瞬間只能靠當時連接到系統機組的慣性量(頻率-速度降低吐出的動能)、負載隨頻率下降而減少的特性、及機組調速機自由運轉(Governor free)增加的瞬間出力,來補充平衡跳機量。在系統負載還不夠高(大)的系統,這些量都不足夠來補充跳機發電缺口,無論有再多的備轉容量,也無法瞬時、及時補充這塊跳機短缺電力,通常系統頻率在1、2秒內驟降到59.5赫(Hz)以下。為了系統運轉安全,也就是阻止系統頻率繼續下降,到達其他機組運轉極限而連鎖跳脫,造成系統全黑大停電起見;因為人工也無法如此快速反應來切除負載,因而裝設低頻率電驛(Under-frequency relay)當頻率下降到標置(設定)頻率,迅速跳脫一些負載,讓系統頻率回升正常後,幾分鐘內馬上將低頻電驛跳脫負載復電。這類短暫限電稱之為「低頻限電(UFLS: Under Frequency Load Shedding」也叫「低頻卸載」,通常不算在前項電源不足的限電類別內。

2.2簡介與限電原因演變相關的台灣電業發展各個階段

回顧70年來的限電原因的演變,跟台灣電業發展階段(時期),亦即系統發電結構之改變而有所不同。打開台灣電業發展史,自從1905(明治38、光緒31、民前7)年台灣第一座水力發電廠-龜山發電所完工,開啟了台灣(台北與基隆)一般民眾享用電氣歷史的第一頁之後,直到1931(昭和6、民國20)年台灣西部首先用33KV輸電系統將南北各家電力(電燈)公司系統連接在一起之前,這段台灣電業初期發展萌芽階段,都是地方性單獨系統,用電以照明為主,小型柴油機火力發電機組只有晚間點燈時間才供電。各地方供電以該地區發電機組總容量為限,賣出幾燈(盞)多少瓦特電燈(W或燭光)、電扇、及幾馬力馬達,當時有電就是享受,所以「限電」一詞在文獻上尚未出現,只有記載拒絕新用戶聲請用電情事。

迨1934(昭和9、民國23)年、1937(民國26)年日月潭第一(大觀)、第二(鉅工)發電所相繼完成後,發電總裝置容量為22.2餘萬瓩,水力發電佔比為76%,而且西部互聯系統升高為154kV幹線,是為水主火從時期。此種電源型態持續至民國49、50(水58%、火42%)年起逐漸進入水火並重時期。

其後為配合負載之快速成長,30、50、55萬瓩大容量火力機組陸續完成,系統發電結構自民國57年起改為火主水從,水力佔比約37%;民國66年以後下降至20%左右;民國67年至74年三座核能電廠六部機組(63.6、98.5、95.1萬瓩各兩部)相繼併入系統供電而進入核能發電時期;抽蓄水力電廠才接著於民國74年(25萬瓩四部機)至84年(26.7萬瓩六部機)陸續引入;接著出現60萬瓩級的民營電廠燃煤機組;此外,複循環發電機組從1993年最早的通霄25萬瓩級,逐漸升級為30、40、50萬瓩級,以至2006年大潭的70萬瓩級燃氣高效率複循環機組;另外,近年來的再生能源(太陽能、風力)升溫,將來可能以再生能源為主火力為輔、非核的階段。

2.3 七十年來台電系統限電、最大單機容量紀錄及各類機組佔比

根據台電公司歷年負載限制紀錄整理研究,將結果分別按電源不足(枯水、機組故障跳脫、LNG燃料短缺)所引起的一、二、三級及大用戶或分區輪流停電等負載限制,及大機組跳脫低頻電驛動作限電,分別繪製成統計曲線,同時也將相對年度的系統備用容量率一併繪上詳如圖3及圖4。

圖3 民國38~105(1949~2016)年度台電系統發生限電日數與備用容量(%)曲線(資料來源:台電電力發展史-台灣電業百周年紀念特刊-1988/12;電力調度處-歷年限制用電紀錄表;台電民國58、59、63年統計年報)

圖4 民國38~105(1949~2016)年度台電系統發生大機組跳脫低頻電驛動作限電日數與備用容量(%)曲線(資料來源:台電電力發展史-台灣電業百周年紀念特刊-1988/12;電力調度處-歷年限制用電紀錄表)

此外,為研究台電系統歷年來最大機組單機裝置容量跟限電的關係,特別整理最大單機容量(MW)佔當年尖峰負載的百分比(%),將其變化情形繪製統計曲線如圖5。

圖5 民國38~105(1949~2016)年度台電系統最大機組單機容量佔當年尖峰負載之百分比(%)曲線(資料來源:台電公司歷年統計年報)

另外,為了瞭解系統各類發電機組(水力、火力及核能)構成佔比與限電的關係,將各類發電機組佔比(%)繪製曲線如圖6所示,以資比較分析。

圖6 民國34~105(1945~2016)年度台電系統各類機組容量佔比(%)曲線(資料來源:台電公司歷年統計年報)

2.4 歷年台電系統限電原因

翻開台電系統限電史,找尋限電原因初步歸類,發現在前述「水主火從」期間限電原因都是【枯水限電】。到了「水火並重」,甚至「火主水從」期間初期,【枯水限電】仍舊是限電原因大宗,但增加了大型火力機組故障。之後,都是大型核能及火力機組故障所引起備轉容量不足的【機組故障限電】,尤其在系統備用容量過低的年度;另外,近年來台電系統燃氣機組大增,發生過LNG存量不足的【LNG(燃料)短缺限電】;台灣地處地震帶與颱風侵襲地區,嚴重的天然災害也會發生【天然災害限電】。在系統負載在2000萬瓩以下年代,由於核能及火力機組單機容量過大,大型機組跳脫引致系統頻率驟降,為系統安全「低頻電驛動作限電」(系統頻率恢復後幾分鐘就復電)之【低頻限電】次數也滿頻繁的。有關這些限電原因內容細節將在後面章節討論。

2.5台電系統限電類別

2.5.1衡量限電可能之項目

台電公司成立初期,水力發電佔三分之二以上,當時考量系統供電是否可靠,端視水力電源是否充裕而定,且通常可以由「可靠尖峰」及「可靠電力」兩項加以衡量。若「可靠尖峰」與「可靠電力」大於系統尖峰負載與平均負載,則供電無虞;反之,可能因電源不足而有限電之憂。「可靠尖峰」與「可靠電力」名詞說明如下:

  • 可靠尖峰 (Dependable peaking capability):

水力系統中之可靠尖峰容量,係指該系統遭遇以往最枯流量旬時,流量集中5小時內使用之尖峰供電能力;火力系統則為某期間內5小時內之最大尖峰供電能力;在水火力系統則為上述水火力兩者供電能力之總和,唯火力所採用期間應與水力者相同。

  • 可靠電力(Firm power):

水力系統之可靠電力,係按以往最枯水年流量發電力為準,自枯水期經水庫調節,直至水庫用罄時之可能供電能力;火力系統則為與前項相當期間之連續平均出力(按Plant factor 90%計算),兩者之和即為可靠電力。

到了民國70年代,水力佔比降到10幾%,核能與火力變成大宗,原「可靠尖峰(容量)」改用「淨尖峰能力」,其定義如下:

  • 淨尖峰能力(Net peaking capability):各發電機組在正常發電情況下,可提供給系統之最大出力,即為淨尖峰能力,計劃中火力、核能機組為按裝置容量扣除廠用電後之淨出力、水力機組係指枯水流量或水位,其流量經調節後集中六小時內使用所得之最大出力或機組於該水位下之最大出力。

至於近年推動之再生能源方面,根據台電「民國104年電源開發方案」說明:然考量風力、太陽光電及川流水力係分散各地之分散型電廠,當其總裝置容量達某一規模以上時,或多或少可提供一小部分穩定的電力。其中之風力及川流水力發電,因不受白天或晚上影響,只要風來、有水即可發電,因此比照基載電源全年可用率85%對應之可靠出力視為「基載電源」,其中風力計入「基載電源」的供電能力為其裝置容量的6%。太陽光電則因其發電方式為「日出而作、日入而息」,其發電出力與用電負載呈正相關,太陽光電則按全年每日10點到17點期間,85%以上時間可提供之可靠出力計入「中載電源」,該數額約為其裝置容量的20%。

2.5.2限電之類別

在水主火從時期,水力豐枯影響當年之供電能力至大;火主水從及核能發電時期,大容量機組之故障、大修與事故跳機等均減弱供電能力,嚴重時將被迫限電,惟枯水或大機組長期停機所引起之限電,可預作安排與通知,稱之為【計畫性限電】;大容量機組事故,或輸變電設備跳脫,導致突發性緊急限電,稱之為【非計畫性限電】。

茲將歷年限電情形略述如下:

2.5.2.1計畫性限電(計畫性負載限制)

  • 民國38年3月枯水期間,日月潭水位過低及二次水力減少,而被迫實施台電公司成立以來第一次計畫型限電。限電方式係由台電公司擬定「台灣全省暫時限制用電辦法」,呈報省政府主席核准實施,並成立「暫時限制用電審查委員會」。
  • 民國45年按「電力供需調節原則」規定,由經濟部電力供應審核小組依據「可停電力分配標準」增訂部分大用戶「可停電力」列為優先限電範圍。主要為生產價值低、耗用電力多、或不影響國防及全省經濟與年產量已超出本省需求之工業。
  • 民國49年依「修正電力供需調節原則」規定,台電公司系統於豐水期可能增加之發電量以「暫供電力」供電,「可停電力」與「暫供電力」電費均較可靠電力部分為低。電源不足時均限制供應。暫供電力於民國55年7月起取消。計畫型限電對象計有台鋁、台肥、台碱、煉鐵、電石及500瓩以上之大用戶(包括可停電力與暫供電力)外,情況嚴重時,在尖峰用電時間並實施對一般家庭用戶執行輪流停電。
  • 民國84年3月1日經濟部依能源管理法第十九條規定訂定「電源不足時期限制用電辦法」。後經民國85年、93年、95年修正部分條文使用至今。其中幾條重要條文如下所示:
    1. 辦法第2條規定:本辦法所稱電源不足,指電能供應事業之供電容量、發電用能源不足或因安全維護、機組故障、天災、事變或其他不可抗力所造成之供電能力不足。
    2. 辦法第5條規定:電能供應事業發生電源不足,經依約執行用戶臨時性減少用電措施及其他緊急因應措施後,電源仍顯不足時,為確保供電系統安全,得實施限制用戶用電(以下簡稱限電)。限電時,按缺電量依下列順序及標準累進實施:(一)、契約容量五千瓩以上工業用戶,限電百分之五。(二)、契約容量一千瓩以上未超過五千瓩之工業用戶,限電百分之五。 (三)、契約容量一千瓩以上之工業用戶,增加限電百分之五。 (四)、契約容量五千瓩以上之工業用戶,增加限電百分之五。 (五)、契約容量一千瓩以上未超過五千瓩之工業用戶,增加限電百分之五。 (六)、契約容量未超過一千瓩之工業用戶及一般用戶,實施分區輪流停電,每輪次各五十分鐘。國防、交通及其他重要用戶得不受前項之限制。電能供應事業依第一項第四款、第五款實施工業用戶限電時,工業用戶可申請採取全部停電方式,於當年折抵其應限制用電量。
    3. 辦法第8條規定:電能供應事業除電力系統突發事故緊急停電未能通知用戶者外,應依限電對象適時通知用戶,其時限如下:(一)、契約容量一千瓩以上工業用戶:於實施前一日下午四時前個別通知。(二)、契約容量未超過一千瓩之工業用戶及一般用戶:於實施前一日將停電區域、時間等資料,透過新聞媒體發布。
    4. 辦法第10條規定:電能供應事業應於其營業規則中,訂定實施限電之電費扣減方式。

2.5.2.2非計畫性限電(緊急負載限制)

參考圖5所示,民國50年代起台灣電力系統的大型火力深澳火力的一、二、三號機75MW(佔加入當年尖峰負載11.4%)、125MW(17.4%)、200MW(16.4%)陸續併入後,單機容量逐年增大,到民國70年核二一號機的985MW(14.5%)最大機組,佔系統發電比例甚大,若遇大容量核能、火力機組故障跳脫,系統頻率驟降,調度員必須執行非計畫型限電的「緊急負載限制」,以維護系統運轉安全,避免系統全停電,其分類如下

  • 一級限電(第一級負載限制):

電力系統突然發生事故,電源不足至系統頻率降至58.5赫(1977年改為59.5赫)以下,且具有繼續下降趨勢,為及時執行以提高限電效果,避免引起系統全停電,不須預告大用戶可逕行通知一次變電所執行一級限電。迨系統頻率恢復至58.5赫(1977年改為59.5赫)為止。一級限電以一次變電所之二次輸電線及直接供電之配電線為實施對象。此為最緊急之應變措施,持續時間不宜過久。

  • 二級限電(第二級負載限制):

一俟系統頻率回復至58.5赫(1977年改為59.5赫)以上時,即刻解除改為執行二級限電;即以次要之二次輸電線、二次變電所及配電線為實施對象。原則上主要城市的二次變電所不予限制。

  • 三級限電(第三級負載限制):

待執行二次限電系統供電趨於穩定後,即行解除二級限電改為三級限電;三級限電係以配電線為實施對象,亦可適用於局部電源不足時限電之標準。

上述一、二、三級限電(負載限制)方式,實施至民國80年代初,因為系統備用容量在5%以下,大機組跳機後,缺電太多,由於主要城市原則上不予限電,以致原被限電用戶每日要被限制用電兩輪以上,造成民怨。經行政院批准,所有城市都納入限電範圍。之後,將二、三級限電取消,改成以配電饋線(11/22KV)對象,將不能停電的用戶剔除後,其餘所有用戶饋線納入「緊急分區輪流停電順序表」,根據系統限電需要量,區塊輪流使用。電費單上加註英文字母「A~J」停電組別及饋線代號。前述計畫性限電也比照訂定「計畫性分區輪流停電順序表」。

非計畫性限電(緊急負載限制)除了上述的一、一、二、三級限電(負載限制)方式外,尚有:

低頻電驛卸載:

系統發生事故致頻率遽降,利用低頻電驛自動卸載,使頻率恢復正常;低頻電驛之分段、標置與各段卸載量,按各年度檢討訂定。(參考:各國低頻卸載(UFLS)方式探索)。

  • 施行原則

(1)抽蓄機組抽水運轉時,起、停之順序應按低頻電驛標置。起動時,由高標置往低標置依序併聯;停機時,由低標置往高標置依序解聯。

(2)各廠、所配電線之低頻電驛動作時,其調度、值班人員應儘速通知相關供電區營運處或區營業處。

  • 施行對象

(1)變電所部分輸電線。

(2)超高壓、一次(含配電)、二次變電所等部分直供配電線。

參、七十年來台電系統備用容量與限電的關係

檢視圖3民國38(1949)年到民國105(2016)年歷年來台電系統發生電源不足,對工業大用戶、一般民眾限制用電年度,與其相對應年度備用容量(RM:Reserve Margin)率的關係,發現:

3.1 備用容量(%)為負值-【必定限電】

經查年度備用容量率為負值的共有20年度,為民國43年、民國46~62(1957~1973)年、民國64年及民國67年,這幾年的備用容量率範圍為負0.4%~負23.9%,發現年年都必定發生限電事故,限電日數範圍從10天(民國64年、備用容量率為-0.8%)到355天(民國50年、備用容量率為-23.9%)。

3.2 備用容量(%)為6%以下(或左右)-【年年限電】

至於備用容量率為正值,但徘徊在6%以下的年度,共有9個年度,分別為民國63(備用容量率為4.3%)、65(6.3%)、66(2.9%)年,及民國80~85年(4.2%~6.7%)。這9個年度也都年年限電,限電日數範圍以民國63年度限電日數共51天最多,民國85年的1天最少。

3.3 備用容量(%)高於7% -【也有限電】

除了前述29個限電年度外,備用容量率都高於7%以上,但也有14個年度發生限電事故;分別為民國38(備用容量率為52.8%)、40(7.9%)、41(15.6%)、44(8.1%)、69(8.2%)、70(15.3%)、71(26.8%)、72(29.2%)、73(22.1%)、77(21.7%)、78(14%)、79(7.4%)、88(12.5%)及91(16%)年。

雖然備用容量率高於7%還會發生限電,原因歸納為:

(A)水主火從年代的民國30~40年時期,例如民國38年備用容量率高達52.8%,但該年初遭逢枯旱日月潭水位破有史以來最低水位,大觀與鉅工發電機組空有很大的備用容量,但枯水水庫沒水可發電而限制用電。

(B)大型機組故障,備轉容量短時間無法補充電力。

(C) LNG存量不足。

(D) 嚴重天災地震。

肆、枯水限電

依據圖6顯示,民國34-48(1945-1959)年期間台電系統發電裝置容量結構,水力發電佔比高達80~70%,為「水主火從」時期,水力豐枯影響當年之供電能力至大,尤其供應台電當時佔水力發電五、六成多的濁水溪大觀(100MW)、鉅工(43.5MW),以及萬大與霧社(35.9MW),更是益形重要。因此對日月潭水庫的儲水量,也就是日月潭水位的高低,特別重視,尤其是日月潭水庫滿水就是頭條大新聞,比現在「日月潭九隻蛙」新聞報導更為重視。台電公司在民國60年代初以前早年的統計年報也都有刊載「歷年日月潭、霧社水庫水位及流量」紀錄。

4.1日月潭滿水典禮

4.1.1日治時期的滿水典禮

遠至83年前日治時期,1934年7月日月潭完工後,每年日月潭滿水時,都有慶祝滿水儀式,總督府還派員參加。1935年日月潭水位於10月29日上午9時許初次達到最高滿水水位2,460尺(745.45公尺)。10月30日在玉島(目前的拉魯島)社舉行滿水式(典禮),總督府派當時主管電氣的藤田遞信部長出席,台灣電力會社松本幹一郎社長率後藤理事、林技師長、松尾電氣課長等參加,地方的台中州、新高郡、魚池與集集等地都有派人與會。11:00儀式開始,首先由台中神社櫻田神官進行日本神道宗教儀式後,松本社長及貴賓們致詞,12:00典禮結束,前往涵碧樓舉行慶祝宴,場面盛大,直到14:30才散會。

4.1.2民國時期的第一次滿水典禮(1949/8/28)

民國35年台電公司成立後連續3年,未曾舉辦日月潭滿水典禮,到民國38年春季碰到百年來的枯旱,日月潭水位破有史以來最低水位,並實施限制用電,但旱季過後,想不到竟雨水調和而且適中,恢復之快,恰到好處,假使再下大一點,一定溢流糟蹋,在當時台電系統負載遽增,用水很多的情況下,居然能得到出諸意料以外,在8月24日上午02:05日月潭滿水,誠屬不易。現在科學雖已發達昌明,但對於控制自然,人工造雨,還談不上,所以天時之存在,難能可貴。

當時日月潭發電區管理處蒲處長,有感於斯,發起滿水典禮,獲得劉晉鈺總經理首肯。於是選在8月28日(星期日)11:00在涵碧樓舉行滿水典禮,台電總處由劉總經理偕同機電處古達祥副處長、經理處柯文德副處長等50餘人參加,台灣銀行瞿總經理也與會,另外一位令人注目出席的貴賓是天主教于斌總主教,特別請他到進水口舉行彌撒,敬謝天地,祝禱台電員工健康。正午典禮完畢,在涵碧樓席開14桌招待與會來賓,賓主盡歡。

4.1.3民國時期的第二次滿水典禮(1950/6/18)

民國39年日月潭水位可能去年枯旱限電後的8月28日滿水典禮有請天主教于斌總主教到日月潭禱告謝天地的關係,在6月10日水位就達70尺(海拔2470尺-748.48公尺)滿水位,比去年早二個月滿水,今年電源可告無虞。日月潭發電區管理處蒲敏仁處長為了慶祝此喜訊,並為日月發電區管理處終年在山窩中,忙於發電、維護及機件改進等辛苦工作,生活缺少點綴,趁此機會,在6月18日舉行第二次滿水典禮,調劑生活,促進工作。

這次典禮也在涵碧樓舉行,去年參加並主持第一次滿水典禮的台電劉晉鈺總經理在上個月5月17日因通匪案被捕入獄(7月17日在馬場町槍決),總經理由黃煇協理升任,協理一缺由企劃處長朱江淮升任,所以蒲敏仁處長邀請剛升任協理滿月的朱江淮來主持(圖7),機電處孫運璿處長同行。另外當地仕紳與首長,俱在被邀之列,加之駐軍總隊長,亦皆請到,場面偉大。

蒲處長致歡迎辭後恭請朱協理主持致辭,朱協理有提到感謝去年滿水典禮請于斌總主教參加,禱告上帝年年賜給台電豐富之水源。今年台電的確很有福氣,得到老天的恩惠,比去年早76天滿水。他說蒲處長用西洋諺語「天助自助(God help those who help themselves)」期勉台電同仁,他也用中國一句老話「盡人事以待天命」鼓勵同仁,除了老天幫忙外,也要盡人事,諸如做到森林保護、武界水壩、引水水路與隧道適當維護等,日月潭才會有滿水的機會。

他也提到要保密防諜,提高國家意識,避免發電設備被搗蛋份子破壞。在預防設備之損害外在原因,即是飛機來轟炸,以及奸細從中破壞等,所以台電要盡所能來作防空、防諜等工作。當時台電每月收入為900多萬,但這一次防空經費,即偽裝、保護設備、疏散、防空洞等等之費用達到700多萬之鉅,其目的就在「盡人事」去減少損害,保護台灣省電氣事業之健全。他特別謝謝防衛日月潭發電設施領空的空軍高砲部隊、及地面協助保全設備之陸軍憲兵隊與保警隊等單位。

他在致辭時還爆料說蒲處長身兼大觀發電所主任與組長三職,在這非常時期,如何分負其責,恐有不能兼顧之虞。因此,公司當局為要加強日月潭發電區之陣容,決定委派現任機電處調度課長陳蘭皋來擔任副處長兼任大觀發電所主任,讓蒲處長專心擘劃發電區之最高方策,及防空等非常措施各種問題。

圖7 民國39年6月10日日月潭滿水,6月18日舉行滿水典禮由剛升任協理的朱江淮協理(前排中央著黑色西服)主持會後大合照,資料來源:台電公司勵進月刊第43期封底內頁 民國39年8月28日)

4.2日治時期的枯水限電

有關台灣電力系統發生過枯水限電之相關年度限電容量、時間、原因及對象等摘錄如表1所示。表中列出日治時期的1939(昭和14、民國28)、1942、1943年就曾因枯水,日月潭水位分別為5.7尺(1939/3/17海拔2405.7尺)、3尺(1942/4/20)、18.6尺(1943/3/27)過低,各實施17、53、36天限制用電。

其中民國32(1943)年日月潭水位還有18.6尺(海拔2418.6尺737.19公尺),存水尚多,總督府怕重蹈前一年日月潭最低水位3尺(海拔728.18公尺),也就是再低90公分就到日月潭最低水位727.27公尺(2400尺)放不出水來發電,所以從3月29日到5月20日限電長達53天,今年為未雨綢繆計,再度下令限制用電1.5萬瓩,達36天之久。

此外,民國33(1944)年也曾枯水電力不足,但因大用戶鋁廠大故障停止用電,故未限電。

表1 民國28~105(1939~2016)年度台電系統發生枯水限電日數與期間、限電量、影響用戶統計表

4.3民國時期的第一次(1949/3/18)枯水限電

4.3.1 引發限電之枯水與系統供電能力情況

國民政府接收台灣後,民國35年也曾遭受最枯旱,3月17日日月潭水位低至8.7尺,但因戰後系統負載尚輕,沒有限電。到了民國38年又遭受台電有史以來枯旱(圖8),但台灣工業已漸復甦,系統尖峰負載達14.86萬瓩已經超過14萬瓩(圖9)。由於當時台電系統,多係利用水力發電,各發電所中,除日月潭外,皆無水庫,可資調節,故其出力之多寡,胥視流量之豐虧而定,根據過去實際運轉紀錄。在台灣西部,全部水力發電所,在枯水季節之最大出力(淨尖峰供電能力),不過10萬瓩,若用電超過此數,即須開用火力發電補充,否則日月潭水庫用罄,大觀與鉅工兩主要電源,將無法發電。惟台灣當時火力發電能力,不過4萬瓩,如系統負載超過14萬瓩,即使開用全部火力,在枯水年時,仍將不敷供應。

圖8 民國28~38(1939~1949)年度枯水期間(9/21~3/14)武界雨量比較曲線,顯示民國37-38年枯水期間為這十年雨量最少年度(資料來源:台電公司勵進月刊 第27期 P.18 民國38年5月31日)

圖9 民國28~38(1939~1949)年度台灣電力公司西部幹線發電實績圖(資料來源:台電公司勵進月刊 第27期 P.18 民國38年5月31日)

自民國37年近二年來,台灣工業,恢復迅速,西部用電,已超過14萬瓩,台電故自1948年冬以來,對於日月潭儲水之運用,極為注意,並提前運轉火力,以資應付,不幸1949年,罕世苦旱,歐洲法意瑞士等國,亦因缺雨,限制用電有達百分之五十者,台灣自民國37年秋季,雨水即甚稀少,民國38年一、二月以來,更為嚴重,亢旱情形,為過去所未有,自民國37年9月下旬迄民國38年3月初,濁水溪累積流量,僅為70,406秒立方呎;當時台電對此種枯旱情形,將延續多久,尚難預測。台電公司為準備未然計,曾經籲請各用戶自動節約用電,以渡難關,惟到過了三月上旬仍無雨意,3月13日日月潭水位低至6.33尺,存水即將乾枯(圖10、11、12)。

圖10 民國38年3月13日枯旱日月潭水位低至6.33尺(海拔2406.33尺-729.19公尺),當時的玉島(現在的拉魯島,前稱光華島)裸露變成小山丘(資料來源:台電公司勵進月刊 第42期 民國39年7月25日)

圖11 民國38年3月13日枯旱日月潭水位低至6.33尺(海拔2406.33尺-729.19公尺),當時的進水塔(進水口)幾乎見底(資料來源:台電公司勵進月刊 第42期 民國39年7月25日)

圖12 民國38年3月13日枯旱日月潭水位低至6.33尺(海拔2406.33尺-729.19公尺),當時的進水塔(進水口)、排水塔、餘水塔露出潭底(資料來源:台電公司勵進月刊 第42期 民國39年7月25日)

 

4.3.2 台電公司擬定【台灣全省暫時限制用電辦法】呈報省主席

為使台灣省治安、飲水、交通、衛生、通訊等必要用電,得以繼續維持供電起見,台電公司擬定【台灣全省暫時限制用電辦法】進行限電,於民國38年3月11日,由劉晉鈺總經理親自呈遞陳誠省主席核示,經陳主席批准如擬,並將原列不加限制之機關內,省政府、警備司令部及警察局三處批明亦應加以限制。

【台灣全省暫時限制用電辦法】如下:

(一)下列重要用戶照常供電不加限制:

(1)自來水,(2)鐵路給水站及台北修車站(台北機廠),(3)基隆高雄兩港碼頭起重機及燈塔,(4)飛機場,(5)大成是公立醫院,(6)公用無線電話電報,(7)公用有線電話電報,(8)廣播電台,(9)煤礦(因供給電力用煤關係)。

(二)報館及重要城市路燈每日供電11小時,自下午6時半至上午五時半止。

(三)1,000瓩以上電力用戶暫行停止供電(鋁廠為保護電爐所需電力除外,但以不超過5,000瓩為限),至其電燈用電每日供電自下午6時半至11時止。

(四)不滿1,000瓩電力用戶每日供電自下午6時半至11時止。

(五)普通電燈用戶(包括表燈及包燈)每日供電自下午6時半至11時止。

(六)電熱燒水煮飯及廣告用之廣告燈霓虹燈一律停用。

(七)電影院限於夜間放映電影。

(八)用戶如因特殊情形具有充分理由得申請省政府主席特准予以供電。

(九)本辦法自呈奉省主席特准後實行。

以上辦法,僅限用於與日月潭存水有關之西部區域,東部、恆春、澎湖各地不包括在內,實行日期,定自本(1949)年3月18日起至甘霖下降日月潭上游流量恢復正常另行公告時為止。

關於用電限制辦法,當時國內外所採用者,可分數類:(1)由用戶與電力公司深切合作,自動減少不必要之用電。(2)由電力公司指定,分區輪流停電,(3)按供電能力及用電重要性,分別停止或減少供電時間,不限區域。此次(民國38年)限制辦法近於第3類其理由如下:

(一)小型水力發電所,及全部火力發電所,晝夜運轉不停,日月潭二發電所,午夜及晝間,停止運轉,將流入日月潭水量存起,至下午18:30起,開始運轉,供給傍晚之高峰用電,至晚23:00後停止,如此運轉方法,個發電所之效率最高可能發出電度亦最多。

(二)台灣交通便利,南北中各部,息息相關,分區停電,交通通訊問題,將受嚴重影響,同時電氣網縱橫錯雜,互相連絡,分區停電,亦不易控制。

(三)此次辦法,對於必不可少之用電,如自來水、交通、通訊、衛生等,無論如何臨域,均可照常用電,不加限制。

(四) 此次辦法,任何用戶,每日皆可享受四小時半之電燈或電力,較分區停電之影響為小。

(五)1,000瓩以上之用戶,因其用電甚多,且須繼續部段供應,以目前雨水情形而論,即將全部小工廠及燈光完全停止,專供大廠之用,亦嫌不敷,故只好暫時停電。

4.3.3 台電公司獲准限電後的後續經過

  • 3月13日-台電公司在3月11日擬定「台灣全省暫時限制用電辦法」呈報陳誠省主席獲准後,台電總管理處由黃煇協理擔任主席,劉晉鈺總經理與柳德玉協理列席,召集各處及各區主管及有關人員,舉行暫時限電辦法實施座談會。

當時黃煇主席致詞表示:「今年本省旱災,為近百年來所未見,因為日月潭水位日低,為維持供電故,不得不呈奉陳主席批准實施限制用電,是非得已,不過本案雖奉陳主席批准,還是不夠,施行後外界必定有許多煩言責難,本公司所以要有『肯定』和充分理由,向外宣傳,機電處所繪「歷年水位表等宣傳品可多多印刷分發,使各方面明證限制用電的苦衷,得到諒解,故除登報公告外,並同時也在廣播電台方面宣傳,因為限制用電,單憑省政府命令是不夠的,且必須我們自己在做宣傳與解釋工作,使社會深切了解命令,才可以辦得通,而不至有反感。…………」。

主管業務處的柳德玉協理也指示:「……但在此電價才調整不久的時候,來執行這不愉快的任務,當然十分艱鉅,不過任務要徹底達到,而執行後的反響是可預料的,所以希望各位區處主管,在這種情形下,執行要『認真』,但處理要『慎重』,盡量消除不必要的阻力,可以避免各種反感。」。

另外,會中由機電處孫運璿處長報告如下:

『台灣電力系統,多係利用水力發電,其出力之多寡,視雨量之豐虧而定,根據過去日人實際運轉紀錄,及本公司依照流量計算結果,台灣西部,所有全部水力發電所,在枯水季節之最高出力,不過不過10萬瓩,超過此數,即須開用火力發電補充,火力補充時間之長短,則視雨量之多寡而定,短則三月,長則半年,惟若負荷超過14萬瓩時,即使開用火力發電,在枯水季節,仍不敷供給,過去日人在民國31年時,即曾由總督府下令,普遍限制用電,並降低電壓及週率,減少用電3.7萬瓩。達一個月之久,32年春,日總督為未雨綢繆計,雖日月潭水位甚高,仍再度下令,限制用電1.5萬瓩,約達一個月。

凡此種種,皆足表示台灣之水力發電,因無巨大蓄水庫,遠不如想像之圓滿,本公司自接收後,對於日月潭儲水之合理運用,即注意研究,認為日人賭博性推測未來年月之水量,殊缺乏科學根據。乃採用TVA所用之基準曲線法(Rule Curve Method)。該法係以目前負荷情形,用過去紀錄上最旱年之流量,計算出在某月某日日月潭必須保持之水位,以免雨季未到,而潭水已竭,其目的固在避免日人時代之盲目而匆忙的限制用電,惟該曲線係根據過去最旱年之流量而作,故其保障,亦僅限於不較過去最壞之一年更壞為準,不幸本年全台雨量之稀少,較過去最旱之一年為尤旱(民國35年春之大旱,據統計一百年始能發生一次),此於濁水溪自去年10月份迄今之累積流量,可以見之(過去最低為72,000個日,本年為55,038個日),此種枯水旱情形,將延續多久,本公司無法預測,現日月潭存水,僅餘10餘尺,同仁每日仰首晴空,古語所謂大旱之望雲霓,差可形容。

現各火力發電所,已全部運轉仍感無法應付,如在本月內無甘霖普降,則自四月初起,全省用電,勢將限制至一半以上,情形殊為嚴重,為應付非常計。本公司已於前晚起,開始將週率及電壓略予降低,同時並在廣播電台廣播,及各報刊登啟事,呼籲全省用戶:(一)避免使用電爐燒水煮飯,(二)晝間及就寢後千萬關燈,(三)暫時停用廣告用之霓虹燈,(四)各工廠如需檢修機器,請趁此枯水季後時機,檢查修理,(五)有自備發電機之廠家,請儘量發足自備發電機,以其節約用電,共度難關云。』

  • 3月14日-台電公司電呈資源委員會孫委員長、吳副委員長及陳處長,說明台電因枯旱嚴重,決定3月18日起開始限制用電。
  • 3月15日-台電公司舉行記者招待會說明施行暫時限電之原委及困難,呼籲各界協助。並登報公告暫時限制用電辦法自3月18日起實施。
  • 3月16日-通知各區處(東區除外)關於實行限電辦法應行注意及補充個點。函請空軍廣播電台每晚代為廣播台電公司限電公告,以資宣傳。
  • 3月17日-函請省政府准予成立暫時限制用電審查委員會。委員會由省府秘書長、省參議會議長、建設廳長、資源委員會台灣辦事處處長、省工業會理事長、省商會理事長、省農會理事長、台電公司總經理組成。委員會任務為:A.審查申請特准用電之用戶,視用電之緩急與供電能力決定分配辦法,呈請省主席核准後交電力公司實行。B.如枯旱情形繼續惡化需要進一步之限制用電辦法時,本委員會得參照供電需要情形分別輕重緩急,擬定加強限制辦法,呈請省主席批准後交電力公司實行。
  • 3月18日-開始實行限制用電。省府會議通過成立暫時限制用電審查會。第一次會議在台電公司總經理室舉行。
  • 3月19日-通至各區處員工應遵守規定執行限制用電任務,如有不法行為,決即嚴處。
  • 3月28日-訂定受限制用電之臨時工電用戶電費扣還辦法,通知各區處照辦。訂定未裝表之用戶計費折減辦法,凡受用電限制十天以內者扣減一成,超出十天,廿天以內者減扣二成,一個月以內扣減三成。
  • 3月30日-召開暫時限制用電審查會第二次會議。
  • 3月31日-近日雨水稍降水位較增,供電當有餘額,代電省政府呈請放寬限制用電辦法。
  • 4月2日-公告放寬限制用電辦法即日施行。
  • 4月8日-雨量已足,呈請省政府定9日起照常供電。
  • 4月9日-本日起照常供電。

民國38年3月11日決定於3月18日開始限電至4月9日恢復用電之日月潭水位,及大觀、鉅工、二次水力、火力發電量與受電量(購電)實績統計,詳如下圖13、14:

圖13 民國38(1949)年3月11日決定於3月18日開始限電至4月9日恢復用電之日月潭水位,及大觀、鉅工、二次水力、火力發電與受電(購電)實績統計圖(資料來源:台電公司勵進月刊 第27期 P.13 民國38年5月31日)

圖14 民國38(1949)年3月11日決定於3月18日開始限電至4月9日恢復用電之日月潭水位,及大觀、鉅工、二次水力、火力發電與受電(購電)實績占比(%)統計圖(資料來源:台電公司勵進月刊 第27期 P.13 民國38年5月31日)

4.4民國40-50(1951-1961)年時期的枯水限電

台電公司成立後,自從民國38(1949)年3月18日發生第一次枯水限電後,一直到民國50(1961)年為止,除了1939、1953、1956年三年沒有發生枯水限電外,其餘9年都曾因枯水限電進行計畫性限電。發生限電日數從16天到最多的138天,限電量約佔全年發電量之0.43~5.5%。限電對象大部分以鋁廠、碱廠、台肥等大用戶。(參考表1)

4.5民國51-62(1962-1973)年時期的枯水+火力機組故障限電

民國49年深澳火力的一號機75MW加入後,該機裝置容量為當年尖峰負載的11.4%,次(1961)年底的二號機125MW商轉後,佔比更高達17.4%,比1981年台電至今最大機組核二一號機985MW的14.5%還要高。

因此,民國51(1962)年至民國62(1973)年台電系統除了民國51年沒限電外,其餘11年也都發生限電,限電原因除了枯水外,就是加上深澳、林口、大林等火力大機組故障或檢修,導致電源不足限電,水力機組只有民國61年的龍澗與谷關機組故障引起限電過。限電量約佔全年發電量之0.14~3.32%。限電對象大部分以肥料、電石、水泥、紙廠、鋼鐵、紡織、電石、煉鐵、碱業等大用戶,一般小用戶也有8個年度被限電。

伍、大機組故障限電

5.1民國63(1974)年以後-大機組故障限電

民國63(1974)年以後,由於台電積極開發大型火力、核能及水力電源結果,水力佔比從1974年的30%,一路降至1977年的19%、2016年的11%(包括抽蓄6%)以下。因此,這段44年期間,限電原因枯水限電不再出現,而取代的都是大型火力或核能機組故障、天然災害或輸電系統故障,引致電源不足,進行計畫性限電或緊急負載限制。其中包括民國65(1976)年1月6日台電系統全黑大停電、民國66年7月25日賽洛瑪強烈颱風襲擊南部大停電、民國84年8月5日龍潭E/S事故引起北部大停電、民國88(1999)年的729與921大地震的大停電。

5.1.1民國63(1974)–69年期間-大機組故障限電

其中在民國63(1974)年以前的連續17年(1958年起)台電系統備用容量率都是負值(-2.4%~-23.9%),到1974年才變成+4.3%,因為負載成長太快,次(1975)年又降到-0.8%,然後1976、1977年備用容量升至6.1%、2.9%,接著1978、1979年又變成-3.3%、-0.4%,1980年為8.2%。這段期間剛好有500MW火力機組及核一636MW單機容量大的大型機組加入系統,一旦故障跳脫,就必須緊急限電,若修復時間長,就會實施計畫性限電,但時間不會像枯水計畫性限電那麼長。

5.1.2民國70(1981)-78(1989)年期間-大機組故障限電

1981年台電單機最大的985MW核二廠一號機併入系統後,約佔當年尖峰負載6,795MW的14.5%,離峰負載高達30%左右,當時備用容量率升至兩位數從1981年的15.3%到1982年的26.8%、1983年的29.2%、1984年的22.1%,都不敵這些單機容量超大機組的故障跳機,必須緊急限電,來救系統運轉安全。

1979年爆發第二次能源(石油)危機,接著1980年的兩伊戰爭,嚴重影響全球經濟,台電系統負載增加趨緩,1985年台電系統備用容量率高達55.2%為36年來的最高點。台電被新上任經濟趙部長詬病裝置過多「呆機」,因此連續五年沒有新機組上來,系統也連續三年沒有限電,只有瞬間復電的機組跳機低頻卸載。

但是好景不常,過了這3年沒限電,民國77(1988)年的備用容量率從最高的55.2%折半降到21.7%,就發生兩次核三951MW大機組跳脫,執行一、二、三級緊急限電事故。接著的1989年備用容量下降至14%,又發生8次核二985MW或核三951MW機組跳脫電源不足,執行一、二、三級緊急限電事故。

5.1.3民國79(1990)-85(1996)年期間-大機組故障限電-作者的親身經驗

5.1.3.1 民國79年限電3次(天)

到了民國79(1990)年連續沒有新機組上來,吃老本的備用容量率降到個位數7.4%,發生兩次核能大機組跳脫限電及一次楊希颱風過境機組故障電源不足分區輪流限電事故及12次大機組跳機低頻卸載事故。

5.1.3.2 民國80年限電14次(天)-幾乎全民限透透

民國80(1991)年備用容量率更慘低於百分之五的4.7%,備用容量只有740MW,低於當時系統排名最大機組核二的985MW及核三之951MW。當時情境,就跟近兩年台電系統情況一樣,經常天氣一熱或機組故障就拉限電警報。更扯的是當年5月19日(星期日)核一廠二號機再循環系統管路檢修延後並聯,造成電源不足,次日520星期一上班日總統就職紀念日開始實施分區輪流停電,連續五天,一直到5月24日,每天工業大用戶限電170MW外,還進行每天早上9:00開始早上三輪(9:00-9:50、09:50-10:40、10:40-11:30),下午13:00開始5輪共8輪每輪50分鐘的分區輪流停電,社會反應譁然。當初主要都市(台北、高雄等)都不在輪流限電範圍之內,因為每輪限電將近500MW,限電量大,有的用戶一天會有兩次限電機會,抗議連連。

我記得民國79年4月1日從電力調度處計畫課長升任主管電力調度第一線中央電力調度中心的中央調度監,同年6月1日行政院長由當時的郝柏村國防部長高升。民國80年520開始的輪流停電,當然也驚動郝院長,當時他下令台北等主要都市加入輪流停電範圍,解決一天輪流限電兩輪的民怨,台電也在計畫限電預先公告時間與程序方面,做了許多改善。將原來的二級與三級限電改為以當時全系統約7000條11/22KV配電饋線編組排序成「計畫性分區輪流停電順序表」及「緊急分區輪流停電順序表」,系統需要限電,然後按順序輪流限電,全部輪完再從頭開始同時在用戶電費單上加註「輪流停電組別(英文字母A~J)、及饋線代號」(圖15),讓用戶從平面及電視媒體容易知道輪到停電的時間,預做停電準備安排,減少損失與不便。

圖15台灣電力公司繳費通知單樣本之主要欄位標示說明包括「輪流停電組別、饋線代號」(資料來源:台電公司網站)

民國80年除了5月核一二號機引起的連續5天限電外,核二廠的一號機也在7月3日跳機,電源不足,造成連續3天工業用戶限電及每天每輪50分鐘7輪的分區輪流停電。7月22日艾美颱風來襲,核三-楓港161KV輸電線倒榻,核三無緊急後備電源,不能併聯發電,又造成2天工業限電與7及5輪各一天的分區輪流停電。

5.1.3.3 民國80年限電台電電力調度處李處長成為最佳發言人

當年總共限電14天,造成全台灣用戶幾乎無一倖免被限電。這種痛苦慘狀,與論不會放過,幸好電力調度處當時處長李森源,他的口才一流,每次停電,記者都找上他,李處長他用深入淺出的白話文,應付媒體非常得體。讓他獲得台電最佳發言人的美譽,因禍得福,種下他三年後高升專業總工程師的種子。我在當年4月19日聯合晚報記者黎大康,也因為限電訪問我寫了一篇半版的新聞故事「來電24』(圖16)。

圖16民國80年4月19日聯合晚報記者黎大康因為台電限電訪問作者所寫的新聞故事「來電24」(資料來源:聯合晚報剪報)

5.1.3.4 民國81-82年限電

民國81年的系統備用容量率,因為五年來商轉的第一、二部機組台中火力#1、#2兩部550MW機組,在去(1991)年加入系統運轉,台中三號機又在今(1992)年6月商轉,以及通霄#4、#5組複循環加入,稍微回升6.7%。民國82年夏季尖峰前只有去(1992)年10月商轉的台中四號機上來,備用容量又下降至737MW(4.2%),為近14年來新低,但大機組故障少,這兩年限電日數分別只有3、4天。

5.1.3.5 民國83年限電16次(天)

民國83(1994)年台電系統夏季尖峰前只有三台267MW明潭抽蓄機組加入,備轉容量只有900MW(4.8%),不到一部系統最大機組核二的985MW。這個年度限電共16次(天),其中有核二#2機及大林#4機大修延長,導致電源不足,分別在5月25、26日及6月24日限電;另外大四機大修延長及大二機故障電源不足於6月28、29兩天限電;還有明潭抽蓄剛商轉,G3、G5故障也導致電源不足分別於5月24日及6月9日限電。

其餘為能委會強迫核二廠一號機停機檢查,及大四大修延長,導致系統電源嚴重不足,分別於酷暑的7月2日、4日~9日、14日~15日,除了周末幾乎連續限電9天,最大限電量約1,000MW,最長限電時間720分鐘(12小時),大部分為工業限電。這次跟民國80年限電14天一樣,全民罵翻了。這也種下民國84年政府開放民營電廠(IPP)的原因,也是台電吃下10年前經濟部長擋下核四及火力機組連續五年沒有新機組惡果所造成。

5.1.3.6 民國84、85年限電

經歷前一年16天的限電震撼,跟隨台電最佳發言人李處長高升專總,我也離開做了四年年年限電、如坐針氈的中央調度監職位,換當不是第一線的副處長去。民國84、85年台電積極趕工救火的台中電廠550MW之#5、#6、#7機,以及新南火的#1-3組然氣複循環,這兩年系統備用容量率徘徊在4.7%及5.6%,限電日數分別為2、1次(天),民國84年那兩次分別為4月19日台中四部機(2,200MW)及5月24日大林六部機(2,400MW)同時跳脫,導致電源不足所引起的。

5.1.3.7 民國86年至今20年無大機組故障限電

民國86(1997)年台電系統除了去年夏季尖峰後加入的550MW台中七號機及新南火G3複循環機組外,新增了550MW的台中八號機,備用容量率增至11%;1998年則新增了興達四組443MW的複循環機組及林口兩組150MW氣渦輪機組;1999年以後,9家民營電廠(IPP)總共7,707MW機組陸續併入系統,以及台電的興達#5組、通霄#6組、南火#4組、及大潭#1~#6組燃氣複循環機組也分年商轉,備用容量逐漸上升到民國98(2009)年的28.1%最高。然後,緩緩下降至去(2016)年的10.4%(3,730MW)。這20年來台電系統都沒有因大機組故障,發生電源不足的限電事件。也讓用戶忘記當年限電的痛苦。

六、液化天然氣(LNG)短缺限電(2002/5/8)

6.1 LNG短缺限電的遠因

中油公司於1990年配合政府能源多元化與環保政策,且自產天然氣不敷家庭及工商業使用,開始進口液化天然氣(LNG),並要求台電配合,擴大燃氣發電,台電從1990年至1996年間陸續將大林五號、六號機,南火,通霄#4、5組及興達#5、6組複循環機組逐漸改燃天然氣。

民國81(1992)年1月25日,台電與中油公司簽訂大五機燃氣年合約量五十萬公噸之「發電用天然氣買賣合約」,當時中油公司就建有三座天然氣貯槽。十年後,到了2002年台電年用氣量已達300餘萬公噸,但中油公司永安天然氣接收站建造六座天然氣貯槽,第二期擴建工程由日本三菱所承建之三座天然氣貯槽,每座容量13萬公秉,因有漏氣現象,仍未能驗收啟用。因此,仍僅三座天然氣貯槽可用,實不敷使用。

此外,台電與中油為了大林電廠以外機組用氣,擬改簽訂「發電用天然氣買賣統約」,卻因雙方為累計偏差量[台電調度處為避免隨時導致斷氣限電,要求以年度總用氣量之±1%為下限,但中油僅同意±17,000公噸(±0.5%)為上限]及損害賠償金額上限等問題無法達成共識,到2002年仍未能簽約,以致雙方權利義務無明確之依據。

6.2 LNG短缺限電的近因

台灣地區自今(2002)年初就有旱象端倪,四月初以來氣候更是異常乾旱,系統尖峰負載較2001年同期間成長8%,而水力發電因枯旱,發電量僅剩系統負載3.5%,而若干大型機組預計6月2日前大修才能完成,新民營電廠運轉不穩定,經常跳機,台電基載機組都滿載,只能利用燃油、氣渦輪、及天然氣發電來補充,造成天然氣用量激增。

自4月中旬開始,發電用天然氣使用量就有超出預估使用之情形,到4月下旬超用更加嚴重,幾乎每天超用量均達4,000公噸以上,至四月底止累計超用量已達49,085公噸;此時中油公司已察覺台電連日超量使用天然氣之嚴重性,雖有電話通知台電須加以節制,但也表示會盡力配合台電需求,並於4月20日自馬來西亞增調一船天然氣(6萬公噸)因應,因此台電認為天然氣超量使用之壓力較為舒緩。台電認為扣除此6萬公噸之天然氣,實際未如中油公司指稱台電嚴重超用天然氣。

2002年5月6日上午9時許,電話通知台電及13:27傳真公文告知自5月6日八時起台電天然氣可用量為4.4萬公噸,依此數量推算[4.4萬噸-1.2441萬噸(5/6八時~5/7八時)-1.2993萬噸(5/7八時~5/8八時)-1.3萬噸(5/8八時~5/9八時)=0.5566萬噸],足可用至五月九日18時,供氣應無問題。5月7日系統尖峰負載破2002年以來,破最高紀錄23,876MW,用氣量高達12,993公噸。5月8日台電扣除前兩天用氣量,預估尚有18,566公噸可用。

但9:30中油公司天然氣部門主管來台電調度處討論通霄停氣工作開會時,告知當日08:00之存氣量僅剩53,512公噸,扣去槽底安全量40,000公噸不得使用及民生用氣量4,600公噸,至9日以前可供發電之氣量僅餘8,912公噸;另中油公司可將海管壓力自47公斤降至20公斤,不影響興達用氣之情況下,可再抽出2,500公噸,扣除IPP用氣2,600公噸,台電可用氣量僅剩8,812公噸,已不足台電一天之用量。此項消息對台電而言大感意外,如無法及時解決,勢需限電。台電乃敦促中油公司設法加快5月9日到港氣船船行速度,提早卸氣。

6.3限電的經過

迄上午11時30分許,中油公司告知無能為力,台電認為事態嚴重,立即採取下列因應措施:

  • 14:00起執行可停電力(三)、(四)。
  • 12:00召開緊急因應小組會議決議:勸導1,000 -4,999瓩之工業用戶(1693戶)與5000瓩以上之工業用戶(260戶),自5月8日14:00至24:00分別節約用電各10%與15%,另5月9日00:00至14:00則執行限制性用電。
  • 18:12和平二號機並聯,到22:00出力至30萬瓩,通知1,000 -4,999瓩之工業用戶之工業用戶恢復正常用電。
  • 但23:38和平二號機跳機,5月9日03:08再度並聯,04:13和平另一部機#1號機並聯,8:30通知5000瓩以上之工業用戶恢復正常供電。
  • 14:00可停電力(三)恢復正常供電、24:00可停電力(四)恢復正常供電。

6.3檢討因應措施

5月8日的限電主要原因是中油、台電雙方資訊不透明,兩造之間對可用量的認知確有落差,天然氣超用警告及聯繫機制仍不夠完備所致。事後經雙方相關單位檢討改進對策,當年6月12日起實施「台電、中油天然氣供需聯繫機制及預警制度」,改善了中油、台電資訊不透明、雙方聯繫及緊急預警事項。同時雙方也相互更了解液化天然氣的採購供輸儲存及用電與調度特性。另外也請中油加速完成另三座儲槽工程。之後,類似LNG短缺限電事件,未曾再發生。

6.4社會與論反應

5月8日天然氣短缺訊息,因為當天早上9:30才知道中油只剩8,812公噸天然氣,而台電當天約需13,000公噸,不足約4,000公噸。因此,只能採取非計畫性限電的工業限電與可停電力,沒有對一般用戶限電。但是剛巧經濟林部長在立法院經濟委員會備詢,立委諸公的反應,後果可想而知。

各大媒體諸如中時標題「先斬後奏 台電無預警限電 經長不知」(91/5/9)、及「入主台電69天 林文淵飽受【電】擊」(5/9)與「無預警限電 林文淵引咎辭職」(5/9)、「監委主動追究台電、中油疏失」(5/10)、「陳朝威:問題出在永安儲槽案」(5/10),自由時報「限電案 台電歸咎中油誤報天然氣單位」(5/24),工商「緊急限電 立院砲轟台電」(5/9)及「限電風波 台電調度處長記大過」(5/11),聯合晚報「台電主管:限電根本是烏龍」(5/10)。

這就是台灣當時的社會媒體文化。結果被處罰的都是台電,當69天的林文淵董事長下台、調度處長被記大過一次、燃料處長記過二次、總經理記過一次、兩位副總記過二次。中油沒事?我記得5月8日我剛好去中部開會,沒參加當天由副總主持決定緊急工業限電的緊急應變會議。事後調度處長堅辭不幹,作無言的抗議。

七、大機組故障跳脫低頻卸載(限電)

7.1低頻卸載類別與相關項目之統計分析

大機組故障跳脫低頻卸載的物理現象與作法在「2.1 何謂限制用電」節已經說明過,本章將圖4中,自民國59(1970)年以來,有低頻卸載統計的數據(表2),作一分析說明。此外,一般大眾可能會有系統備轉(用)容量很多時,就不會有低頻卸載事故的迷思。因此,特別把歷年備用容量率也列在表2中,證明此說法有誤。另外,將跟低頻卸載特別有關係的系統最大機組單機容量佔當年系統尖峰負載的百分比(%),以及系統尖峰負載也列入表2中,可一目瞭然,知悉它們之間的關係。

表2 民國59~105(1970~2016)年度台電系統發生低頻卸載次(天)數與備用容量及當年系統最大單機容量佔年尖峰負載百分比(%)統計表 (資料來源:台電調度處統計資料)

7.2 低頻卸載類別

根據圖2及表2顯示,當系統有大機組故障跳脫,低頻電驛動作卸載後:

  • 若有足夠的備轉容量可以增加出力,補充跳機容量缺口,被卸載的用戶,幾分鐘後,就可復電有電可用,被歸在表2的「低頻電驛卸載」類欄。
  • 假使備轉容量不足,就是變成電源不足,需要進行緊急負載限制(限電),將低頻卸載的轉換過來,不讓低頻卸載用戶停電過久,此類歸在表2的「低頻卸載+限電」類欄,也計入「電源不足限電」類。
  • 民國74(1985)年台電系統大觀二廠抽蓄機組商轉後,低頻卸載方式改變,優先跳脫抽蓄抽水負載。因此,夜間離峰抽蓄抽水時,如遇大機組跳脫,都先跳脫抽水負載,替代一般用戶卸載。此類歸入表2「UF跳抽蓄」類欄。

7.3 民國57-66(1968-1977)年低頻卸載

此外,也顯示出自民國57(1968)年,台電系統30萬瓩的林一火力機組商轉後,取代深三20萬瓩成為最大機組,佔當年尖峰負載百分比高達18%,所以一旦跳機,系統頻率就驟降,低頻卸載無可避免。到了1972年37.5萬瓩的大三機並聯系統成為新的最大機組,1975年大五的50萬瓩加入成為最大機組新盟主,1977年再增加協一、二兩部50萬瓩機組。這段期間最大機組佔尖峰負載百分比都在10~14%之間,低頻電驛每年動作次(天)數,也就是大機組跳脫次數,民國62~64(1973~1975)年間都徘徊在15~20次之間,其餘在2~7次。

7.4 民國67-74(1978-1985)年低頻卸載-備用容量最高、低頻卸載最多

民國67(1978)年第一核能電廠一號機的63.6萬瓩取得最大機組盟主,佔當年尖峰負載的11.3%,次(1979)年又增加一部63.6萬瓩二號機;民國70(1981)年核二廠一號機98.5萬瓩巨無霸機組加入系統,成為最大機組盟主,至今尚無其他機組來取代(可惜核四135萬瓩沒機會)它的位置,當年佔尖峰負載百分比高達14.5%,我記得冬季離峰約佔30%。1982年核二二號機同樣98.5萬瓩商轉;1983年核三一號機95.1萬瓩併入,1985年核三二號機95.1萬瓩上來。

這段核能六部機加入系統期間,運轉初期都尚未穩定,經常跳機,從表2可知,民國67~74(1978~1985)年八年期間,雖然備用容量率從-3.3%衝到近30幾年來最高的55.1%,但低頻電驛動作次(天)數高達22~38天,只有兩年22及23次,其餘都是30幾次,限電量又大。這段期間是中央調度人員最辛苦的日子,每次跳機都提心吊膽,調度室內警報鈴聲與語音警告聲大作,其他沒當班的同仁也一起衝到調度台幫忙,有時甚至在樓下(25F)的正副處長都會跑上來26樓的調度室,深恐低頻卸載不夠,需要手動的一級限電,避免頻率過低引發連鎖系統全停電。低頻卸載善後,也是需要人手協助轉成二級及三級限電,讓低頻卸載用戶減少停電時間。

7.5 民國75-87(1986-1998)年低頻卸載

接著再過8年到民國82(1993)年,低頻電驛動作次數從最高的19次降到10次(其中一年7次除外)。民國83年到民國87年連續5年低頻卸載只剩個位數。

7.6 民國88(1999)年以後至今低頻卸載不再

民國88(1999)之後,系統負載也超過2000多萬瓩,最大機組98.5萬瓩(只佔尖峰負載的3%左右)跳機也不會低到59.5赫以下,只有偶而離峰跳抽蓄負載而已,好不容易台電系統也跟上我40年前1976年到芝加哥Commonwealth Edison電力調度中心實習時,碰到該公司Zion核能電廠1100MW機組跳機,調度員無動於衷的情境。

八、後語

回顧70年來台電系統的限電史,了解到近20年來是台灣沒有限電最幸運的年代。但看最近兩三年系統備用容量率高達11.5%(2015年)到2016年的10.4%(405.4萬瓩~373萬瓩),明明很好運轉的,卻操作到像我1991年代當中央調度監那個天天看天的限電年代(備用容量約100萬瓩)。讓我感嘆政治凌駕技術的社會,好像沒有改變?

憑良心來說,當今若再發生停電事故,其影響的嚴重性,與20幾年前我親身經歷過的限電相比,我實不敢想像!四分之一世紀前沒有現在到處高樓大廈林立,沒有高鐵、捷運,更沒有那麼多的高科技工業。一旦沒電可用,每天五、六輪50分鐘分區輪流停電,可想而知,社會激烈的反應,無人可擋!千萬不能掉以輕心!

祝禱我的老同事們,鴻福齊天,渡過難關。不過我還是要痛苦的叮嚀,把最近15年前2002年5月8日停電事故監察院調查的Q&A,再詳看一遍,保護自己。

 

 

參考資料:

  1. 台電公司網站-資訊揭露-今日電力資訊
  2. 歷年限制用電紀錄表(民國28-76年) 台電電力調度處
  3. 台電電力發展史-台灣電業百周年紀念特刊-1988/12 台電公司
  4. 民國104年電源開發方案 台電公司
  5. 台電民國58、59、63、105年統計年報
  6. 台電勵進月刊第27期民國38年5月31日
  7. 台電勵進月刊第32期民國38年11月10日
  8. 台電勵進月刊第43期民國39年8月28日
  9. 來電24」聯合晚報 民國80年4月19日
  10. 電力調度規則彙編 台電公司 民國78年12月版
  11. 電力系統運轉操作章則彙編 台電公司 民國96年6月
  12. 電源不足時期限制用電辦法 經濟部 民國84年3月1日發布
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One Response to 漫談台灣電業的前世今生(七)-【今生篇(5)-台電公司七十年來之限制用電】

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