QA：解密穩定電網的「慣量」 如何因應再生能源增加對慣量的挑戰？

淨零排放當前，隨著再生能源增加，電力系統中的「慣量」卻逐漸減少。台電去年11月啟用60MW宜蘭冬山儲能系統，是目前全台唯一可實測系統慣量的儲能系統。慣量是什麼、台電如何透過「虛擬慣量」調整電網頻率？本文採訪台電技術人員來揭秘。

Ｑ1：電力系統中的「慣量」是什麼？

慣量是一種在慣性作用下，傳統發電機組的轉子與渦輪葉片暫時維持轉速，穩定電網頻率的能力。

行駛中的大貨車途緊急剎車，車體繼續往前滑一段距離才靜止，這是生活中常見的「慣性」物理現象。當前主要的火力發電機組，是透過內部轉子、葉片高速旋轉的動能發電，即便發生事故，機組也會在慣性作用下繼續運轉一定時間，可以暫時維持電網的頻率，這股能力就稱為「慣量」。

Q2：再生能源增加，電網慣量變少？

隨著能源轉型，光電與風電等再生能源逐漸取代原有發電機組，全台電網的慣量正在減少。

台電輸變電工程處智控系統技術組長蔡曜鍠解釋，太陽光電是直接將光轉換成電能，不存在機械運轉的慣量，一片雲飄過，光電「說停就停」。離岸風電雖然有葉片旋轉，但輸電過程多了一道換流器的關卡，與電網沒有即時回饋，也可視為沒有慣量。

Q3：搶救停電功臣？慣量與電網頻率有什麼關係？

根據台電，頻率、電壓、慣量，是電力系統三大重要指標。慣量的功能是在短時間內抵抗干擾，維持原本的頻率，延緩電網波動起伏——但慣量不是無止盡的。

蔡曜鍠解釋，在正常情況下，電網頻率會保持60赫茲（Hz），意味發電與用電維持「供需平衡」；而機組發電頻率又與電網頻率互相影響，轉速約每分鐘3600轉。當發生機組跳脫或用電量突然出現大幅變化等情況，電網頻率降低，機組轉速也可能被拖慢。當頻率持續降低，可能會出現「全黑」大停電，意味著電網崩潰。

若有突發事件，各大機組的慣量可短暫穩定電網頻率，減緩意外的衝擊。台電必須把握這段時間進行適當操作，讓頻率回穩。

Q4：「虛擬慣量」是什麼？

面對再生能源發電間歇性、用電需求不確定性，台電近年大力建置儲能系統，可即時增加供電、或將多餘的電儲存起來，實現自動調頻的功能；或是透過需量反應機制，即時調度減少用電需求，避免電網頻率過低。

種種維持電網穩定的方法，如同傳統慣量的功能，因此又被稱為「虛擬慣量」。

Q5：如何結合儲能、測量慣量？

為了掌握電網中的慣量變化，台電2023年與英國創新能源技術公司RTL合作，展開全亞洲第一個電力系統即時慣量量測計畫，全國已有10處場域佈建測量設備。

台電2024年11月啟用的60MW宜蘭冬山儲能系統，導入「週期性功率調變功能技術」（FPPM），是目前全台唯一可實測系統慣量的儲能系統。冬山儲能場儲電量達8.5萬度。蔡曜鍠說，冬山儲能場只會在需要時使用5MW的容量用於實驗。

為何選擇儲能場？蔡曜鍠解釋，一般發電機發出的電太過穩定，無法模擬突發狀況，而儲能屬於直流電源，可人工操作，釋出不同的干擾波，以測試電網的即時回饋狀況，長期監測電網變化，作為未來電力調度重要參考。