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1 台灣電源開發歷史文化研討會台灣水力發電工程與建設台灣電力公司營建處黃凱旋處長中華民國 106 年 11 月 02 日 1

2 壹水力發電工程概述貳水力電廠開發歷程簡報大綱參近20年專案水力計畫肆未來水力發電計畫伍困境與展望陸從心改變 2

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4 一台電系統歷年裝置容量占比截至 105 年底, 總裝置容量為萬瓩, 水力僅占 4.96% 6.2% 36.2% 致力修復破舊電力設備經濟成長迅速, 用電需求增加, 水力發電無法滿足用電需求, 開始擴大火力電廠的開發計畫火主水從, 形成以火力為主局面 5.3% 7.9% 27.3% 12.2% 4.96% 接管修復期 ( 民國 34 至 43 年 ) 水主火從總裝置容量 39.2 萬瓩水力占比 84.3% 初步擴充期 ( 民國 44 至 53 年 ) 水火並重總裝置容量 113 萬瓩水力占比 55.6% 火力高度開發期 ( 民國 54 至 63 年 ) 火主水從總裝置容量萬瓩水力占比 31.3% 4

5 二發電原理壹水力發電工程概述利用高低水位差, 將位能轉換成動能, 推動水輪機轉動發電機, 轉變為電能 ( 發電 ) 壩 & 進水口輸電線路位能動能水輪機 & 發電機機械能電能水流進水輪機動能機械能尾水出口 5

6 三水力發電類型 ( 一 ) 慣常水力發電壹水力發電工程概述 1. 川流式發電廠取水堰 - 進水口 - 取水路 - 沉沙池 - 水路 - 前池 - 壓力鋼管 - 電廠 - 尾水路 2. 水庫式 ( 調整池式 ) 發電廠水庫 - 進水口 - 壓力鋼管 - 電廠 - 尾水路 6

7 三水力發電類型 ( 二 ) 抽蓄水力發電壹水力發電工程概述上池 - 進水口 - 引水路 ( 壓力鋼管 )- 抽蓄電廠 - 下池日間至傍晚用電尖峰時段, 將水庫上池的水放流至低處, 推動水輪機帶動發電機產生電力 ; 發電後的水引至水庫下池儲存深夜時, 利用火力與核能等電廠剩餘的電力, 將水庫下池的水抽回上池, 待日間用電尖峰時段再放水發電 7

8 四國內水力發電廠分布圖壹水力發電工程概述 ( 翡翠水庫管理局 ) ( 經濟部水利署 ) ( 經濟部水利署 ) ( 台中農田水利會 ) ( 經濟部水利署 ) ( 嘉南實業有限公司 ) ( 嘉南實業有限公司 ) ( 經濟部水利署 ) ( 台東農田水利會 ) ( 以上皆台電公司所屬, 共 10 間電廠 96 部機組, 總裝置容量萬瓩, 佔總水力裝置容量 86.2%) 8

9 五水力發電工程特色上山力踏勘壹水力發電工程概述深入蠻荒跋山涉水 (碧海水力) 在水力發電初期現勘測量地質鑽探工程規劃須進入崇山峻嶺之原始森林同仁無法當天往返必須露宿野外遇峭壁激流無法通過時以克難浮艇迂迴前進途遇漩渦翻落冷冽激流中幾乎滅頂一瞬間 9

10 上山無路通達自築棧道築道 (碧海水力) 為避免同仁冒險渡河危險遂倚峭壁鑽孔搭設人行棧橋造福踏勘同仁從此同仁即可行走人行棧橋無需冒渡河危險 10

11 遁地鑽掘 ( 新武界隧道貫通 ) 11

12 飛天吊掛直升機載運人機料 ( 碧海水力 ) 12

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14 台灣第一座水力發電廠誕生 - 龜山水力發電所民國前 7 年 (1905 年 ) 日人興建龜山發電工程竣工貳水力發廠開發歷程該工程以劉銘傳留下之龜山發電計畫為藍本, 裝置容量 500 瓩, 為台灣水力發電之先河施工中之龜山壩龜山電廠臥式發電機組 14

15 台灣第一座水力發電廠誕生 - 龜山水力發電所貳水力發廠開發歷程龜山電廠完工後輸電至古亭庄變電所,1905 年 8 月 24 日傍晚, 台北府前家用電燈大放光明, 為台灣家用電燈啟用之始古亭庄變電所 ( 現今台北市南昌街郵政醫院附近 ) 甫完工之龜山電廠 15

16 台灣現存最古老的水力發電廠- 小粗坑發電所紅磚建造的外牆斜面屋頂設有通風用的長型鐘樓式氣窗造型優雅的古典式樣巴洛克風格建築 1909年完工之小粗坑發電所今稱粗坑機組是台灣目前仍在使用中最古老的電廠民國90年土木技師公會等6個民間團體評選全 16 國土木工程獲選為十大土木史蹟之一

17 1911 年總督府 - 陸續興建 3 座水力發電廠貳水力發廠開發歷程台北天送埤發電廠 ( 蘭陽電廠天埤機組 ) 台中后里庄發電廠高雄土壟灣發電廠 ( 現稱高屏電廠六龜機組 ) 各電廠除台北基隆台中台南高雄等地為官營外其餘皆為民間經營 17

18 民國 8 年台灣電力株式會社成立, 統籌台灣地區電力開發與經營 1919 年台灣電力株式會社成立民國 26 年日月潭水力發電工程的完成, 奠定了台灣電力的基礎貳水力發廠開發歷程台灣電力株式會社 ( 今國防部博愛大樓所在地 ) 日月潭第一水力電廠日月潭水力進水口 ( 今大觀電廠第一分廠 ) 18

19 戰後修復時期 ( 民國 34 至 43 年 )- 電源以水力為主貳水力發廠開發歷程電源以水力開發為主, 所完成之工程包括大觀鉅工清水大南武界立霧萬大等之修護 ; 並完成烏來天輪等電廠之未完工程 19

20 戰後第一座國人自力完成的電廠 - 烏來發電廠 ( 民國 40 年完工 ) 戰後第一座由國人自有財力 ( 中央政府撥款 ) 接續日人完成興建的烏來發電廠, 不僅顯示國人自力建設的本事, 也贏得美援貸款當局對國人工程技術的信心, 在我國電力建設史上意義重大 20

21 谷關發電廠 ( 民國 50 年完成第 1 2 部機商轉 ) ( 民國 55 年完成第 3 4 部機商轉 ) 裝置容量 4@45MW=180MW 與電廠搭配之谷關壩也與發電廠同時開工, 為台灣電力公司第一座自行建造的拱型壩 21

22 台灣最大的慣常水力發電廠 - 青山電廠 ( 民國 59 年完工 ) 裝置容量 4@90MW=360MW 位於臺中市和平區, 地下廠房結構為大甲溪流域各廠中規模最大者, 為臺灣最大的慣常水力發電廠發電後尾水則經由尾水隧道注入谷關水庫中 22

23 台灣第一座抽蓄式水力發電廠 - 大觀二廠 ( 民國 73 年第一部機組併聯發電 ) 裝置容量 4@250MW=1000MW 70 年代, 因應核能及大型燃煤基載機組的陸續運轉, 推動抽蓄水力發電工程, 陸續完成大觀二廠 ( 又稱明湖抽蓄水力發電廠 ) 及明潭發電廠抽蓄機組, 合計裝置容量達 260 萬瓩而後陸續完成新天輪發電廠卓蘭水力發電廠等水利工程 23

24 民國88至105年災害與重建青山分廠災損 88年921集集大地震後各河流上游土石鬆動加上後續桃芝艾利敏督利等颱風帶來大雨後造成大甲溪谷關及青山分廠遭大水入侵機電設備毀損台電公司有鑒於水力發電是潔淨的再生能源具有節能減碳及溫室氣體排放減量的功能積極復建谷關及青山分廠民國97年完成谷關分廠復建民國104年底完成青山分廠復建 24

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26 参近 20 年專案水力發電計畫計畫名稱商轉日期流域預算裝置容量谷關分廠復建計畫 97 年 10 月已完工大甲溪 92 億萬瓩萬瓩 ) 碧海水力發電計畫 100 年 12 月已完工和平溪 165 億 6.12 萬瓩 (1@6.12 萬瓩 ) 萬松水力發電計畫 101 年 12 月已完工濁水溪 84 億 4.06 萬瓩 ( 萬瓩 ) 青山分廠復建計畫 104 年 12 月已完工大甲溪 173 億 36.8 萬瓩 (4@9.2 萬瓩 ) 26

27 一大甲溪電廠谷關分廠復建計畫參近 20 年專案水力發電計畫民國 90 年受桃芝颱風重創全台 27

28 一大甲溪電廠谷關分廠復建計畫 ( 一 ) 主要災損情形發變電設備全部浸水廠區滲漏水量遽增廠房吊橋遭土石流沖毀參近 20 年專案水力發電計畫大甲溪淹水高度主變壓器室尾水平壓室地下廠房尾水出口尾水隧道壓力鋼管 28

29 一大甲溪電廠谷關分廠復建計畫尾水出口河床水位變動情形參近 20 年專案水力發電計畫原有廠房通道管路鋼橋原有廠房通道原有尾水出口二號吊橋前水位線原有尾水出口後水位線原有廠房通道原有尾水出口桃芝颱風後尾水路桃芝颱風後水位線 3 七二水災後情形 4 七二水災後水位線 29

30 谷關分廠地下廠房淹水發電機組嚴重受損 30

31 一大甲溪電廠谷關分廠復建計畫 (二)復建原則參近20年專案水力發電計畫 1. 避開河床淤積及洪水之影響 2. 避開土石流及不穩定邊坡之影響 3. 既有土木設施儘可能保留利用並予補強延壽 4. 提高發電效率 31

32 一大甲溪電廠谷關分廠復建計畫 ( 三 ) 復建平面配置圖參近 20 年專案水力發電計畫新建尾水隧道施工橫坑 A 既有開關場地下廠房施工橫坑 B 尾水出口新建開關場廠房通道分支隧道新建廠房通道 32

33 ( 四 ) 復建完成圖參近 20 年專案水力發電計畫復建完成的谷關分廠地下廠房修復前 : 裝置容量每部 4.5 萬瓩, 總計 18 萬瓩修復後 : 裝置容量每部萬瓩, 總計萬瓩 97 年 10 月四部機全部修復完成 33

34 二碧海水力發電計畫 ( 一 ) 計畫簡介參近 20 年專案水力發電計畫 ( 使用直昇機工法 ) 施工道路南溪壩地下電廠 (TBM 開挖 ) 頭水隧道 1. 施工道路 :28 公里 ( 新建 18 公里, 改善 10 公里 )( 使用直昇機工法 ) 2. 南溪壩 : 混凝土重力壩乙座 ( 壩高 42 公尺, 壩頂長 120 公尺 ) 3. 頭水隧道 : 壓力隧道 ( 長 6,549 公尺, 內徑 2.7 公尺 ) ( 部分使用 TBM 開挖 ) 4. 地下電廠 : 長 27 公尺寬 16 公尺, 高 36 公尺 5. 水輪發電機組 : 豎軸 Pelton 式乙部, 裝置容量 61,200 瓩 34

35 二海水力發電計畫碧 ( 二 ) 建廠施工歷程地下廠房開挖參近 20 年專案水力發電計畫混凝土昇層施作 35 機組安裝完成發電機轉子吊裝 35

36 二碧海水力發電計畫 (三)建廠完成地下廠房通道洞口參近20年專案水力發電計畫開關場161KV GIS 100年12月10日按鈕典禮 36

37 三萬大電廠擴充及松林分廠計畫 ( 一 ) 計畫簡介參近 20 年專案水力發電計畫松林分廠萬大 #4 機組攔河堰 ( 堰高 14m, 堰長 34.6m) 頭水隧道 ( 長 4.7km, 內徑 4.6m) 前池 ( 長 36m, 寬 21m, 有效容量 7500m3) 廠房 ( 長 36.1m, 寬 14.7m, 高 32.4m) 尾水隧道 6 總裝置容量 2.09 萬瓩 (#1 機 1.82 萬瓩,#2 機 0.27 萬瓩 ) 松林廠房進水口頭水隧道 ( 長 61.1m, 內徑 2.7m) 壓力鋼管 ( 長 283.4m, 內徑 2.4m) 廠房 ( 長 25m, 寬 14m, 高 33m) 尾水隧道 6 裝置容量 (1.97 萬瓩 ) 萬大 #4 機組進水口萬大 #4 機組廠房松林攔河堰 37

38 ( 二 ) 建廠施工歷程 1. 萬大 #4 機組施工概況取水口吊門機台閘門直井吊門機房萬大 #1 2 機組進水口萬大 #4 機組進水口排洪隧道萬大 #4 機組進水口發電機轉子吊放完成壓力鋼管與主閥銜接段電銲完成 38

39 ( 二 ) 建廠施工歷程 2. 松林分廠施工概況松林攔河堰 ( 含進水口 ) 頭水隧道襯砌前池松 #1 機組備品倉庫控制大樓松林分廠松 #2 機組發電機轉子吊放完成開關場壓力鋼管與主閥銜接段電銲完成 39

40 ( 三 ) 建廠完成松林分廠攔河堰萬大 #4 廠房萬大 #4 機組完工典禮 40

41 四青山分廠復建計畫 93 年敏督利颱風造成豪大雨重創中南部多處土石流山洪爆發成災參近 20 年專案水力發電計畫 41

42 四青山分廠復建計畫 ( 一 ) 主要災損情形參近 20 年專案水力發電計畫發變電設備浸水受損辦公區入口青山橋沖毀開關場區微波機房修理工廠及尾水出口遭土石埋沒青山分廠大門青山分廠地下廠房災前災後災前青山分廠開關場台 8 甲線 5K+500 災後 42

43 青山分廠大門青山分廠開關場災前災後 43

44 青山分廠地下廠房台 8 甲線 5K+500 災前災後 44

45 四青山分廠復建計畫 (二)復建原則參近20年專案水力發電計畫 1. 避開河床淤積及洪水之影響 2. 避開土石流及不穩定邊坡之影響 3. 既有土木設施儘可能保留利用並予補強延壽 4. 再使用50年 45

46 四青山分廠復建計畫 ( 三 ) 復建平面配置圖 (1/2) 參近 20 年專案水力發電計畫后里機社組寮機組 (945KW) (950KW) 馬鞍機組 (133,500KW) 天輪 5 號機天輪分廠組 (105,500KW) (90,000KW) 谷關分廠 (212,800KW) 青山分廠德基分廠 (234,000KW) (360,000KW) 大甲溪發電廠總裝置容量 :113 萬瓩 46

47 四青山分廠復建計畫 (三)復建平面配置圖(2/2) 地下廠房土木地下開關場部新建尾水道延長段分廠區對外聯絡通道參近20年專案水力發電計畫整建新建新建 (長約2.09公里) 新建 (長約5.62公里) 尾水隧道延長段水輪發電機組機主變壓器電部地下開關場分附屬機電系統 (消防排煙等) 更新更新更新更新 47

48 四青山分廠復建計畫 ( 四 ) 計畫效益參近 20 年專案水力發電計畫 99/08 開工 104/12 商轉 105/12 完工計畫工期投入青山壩裝置容量 36.8 萬瓩 ( 復建前 36 萬瓩 ) 投資總額 : 億元計畫成本產出年發電量 6.21 億度可供應 17 萬戶家庭用電 17.7 年回收年限節能減碳每年減少 26.8 萬噸 CO2 排放替代燃氣複循環機組等同 515 座大安森林公園 48

10 月 1 日開工, 歷經 1357 天 ( 約 4 年 ) 日夜不分的日子, 克服惡劣地質及大量湧水等層層困難, 終在

49 四青山分廠復建計畫 ( 五 ) 挑戰與突破克服惡劣地質及湧水完成台灣地區第二長公路隧道開挖 : 新建廠區對外聯絡通道長達 5,684 公尺, 是目前台灣地區第二長之公路隧道, 僅次於雪山隧道隧道全線分成五個工作面同時進行開挖, 在民國 99 年 10 月 1 日開工, 歷經 1357 天 ( 約 4 年 ) 日夜不分的日子, 克服惡劣地質及大量湧水等層層困難, 終在 103 年 7 月 7 日全線開挖貫通, 較預定時程 103 年 10 月 31 日提前 3.8 個月, 大幅減少交通中斷之影響 49

50 四青山分廠復建計畫 ( 六 ) 復建完成復建完成的青山分廠地下廠房修復前 : 裝置容量每部 9 萬瓩, 總計 36 萬瓩修復後 : 裝置容量每部 9.2 萬瓩, 總計 36.8 萬瓩 104 年 12 月四部機全部商轉 50

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52 肆未來水力發電計畫一慣常新興水力計畫開發以先東後西為原則, 東部水力發電潛能約 673MW 水力計畫可行性研究工程施工萬里計畫 (49MW) 104 年 7 月 ~ 報經濟部中 ( 二階環評中 ) 二全面積極推動小型 / 微型水力機組小水力計畫可行性研究工程施工鯉魚潭水庫 (1@4MW=4MW) 湖山水庫 (1@1950KW=1950KW) 集集攔河堰南岸 2 (2@1750KW=3500KW) 104 年 7 月 ~105 年 4 月 106 年 10 月 104 年 7 月 ~106 年 9 月 107 年 09 月 105 年 7 月 ~106 年 9 月 107 年 09 月 52

53 三水力發電未來 - 持續開發國內自產珍貴能源未來趨勢快速啟動全黑啟動穩定頻率尚待開發技術自主可供輸出結合觀光知性之旅規劃設計施工監造機組安裝運轉維護結合電廠開發歷史, 促進當地休閒觀光產業 53

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55 困境水力開發日益困難民意高漲須溝通協調環保意識及民意高漲, 常有抗爭事件, 影響計畫之推動土地限制法規需鬆綁許多小水力資源位於國家公園或限制開發區域, 在法規未鬆綁或土地主管機關無支持水力發電之意願時, 難以開發 55

56 未來工程的展望 : 為滿足長期負載預測需求及彌補未來發電機組陸續屆齡退休減少之容量, 未來十年公司水力電源開發計畫為 : 萬里水力鯉魚潭水庫小水力湖山水庫小水力集集攔河堰小水力 56

57 陸從心改變一降低成本, 創造價值二友善環境三用心工程品質四推廣人文藝術 57 57

58 ㄧ降低成本, 創造價值 58

59 採用價值工程分析成本, 規劃最佳方案 1. 針對執行中之標案, 發揮價值工程精神, 降低成本, 提升投資效益 2. 以發電計畫整體生命週期之效益作為施工規劃的考量 59

60 二友善環境 60

61 保護百年楓香老樹, 工程與自然環境兼顧 102/8/7 青山再起 - 尾水隧道貫通暨老樹保護活動 61

62 水力電廠大壩建有魚道, 維護河川生態卓蘭電廠士林壩魚道大甲溪電廠馬鞍壩魚道

63 三用心工程品質 - 榮獲多項專業大獎肯定 63

標發電設備及雜項機電設備工程, 榮獲公共工程金質獎設施工程類優等獎大甲溪發電廠谷關分廠復建工程及青山分廠復建工程第 Ⅱ

64 LOGO 大甲溪發電廠青山分廠復建計畫榮獲得中國工程師學會工程優良獎萬松計畫第 Ⅰ 標土木工程榮獲中華民國隧道協會頒發 101 年度優良隧道工程獎工程優良獎優良隧道工程獎公共工程金質獎亞洲電力獎萬大電廠擴充暨松林分廠水力發電工程第 II 標發電設備及雜項機電設備工程, 榮獲公共工程金質獎設施工程類優等獎大甲溪發電廠谷關分廠復建工程及青山分廠復建工程第 Ⅱ 標電廠發電設備及附屬設備工程, 榮獲公共工程金質獎設施工程類特優獎大甲溪發電廠青山分廠復建計畫, 獲頒 105 年度亞洲電力獎年度水力發電計畫銅牌獎 64

65 四推廣人文藝術 65

66 萬松水力發電計畫公共藝術創意活水萬大 66

67 我們正活在充滿變化與挑戰的時代一個生活與能源息息相關的時代我們認為作為國家能源總規劃師的台電必須為大家提出新思維經由生活環境保護與公共藝術創意傳達綠生活的新思維 67

68 簡報結束敬請指教 68

水力發電

水力發電台灣水力發電的裝置容量水力發電設備裝置容量 ( 總計 :4541.607MW) 水力電廠機組數量裝置容量水力電廠機組數量裝置容量東部發電廠 16 183 大甲溪發電廠 21 1137.2 蘭陽發電廠 6 26.4 萬大發電廠 3 36 桂山發電廠 7 110.7 曾文發電廠 1 50 石門發電廠 3 130 高屏發電廠 3 7.2 明潭發電廠 11 1666.2 卓蘭發電廠 2