中鋼公司電能管理研討會 負載管理與需量監控

節約能源示範觀摩成功案例研討會 電能管理與需量監控 主講人 : 楊正光 台灣綜合研究院 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 1

內 容 一 前言二 管理之意義三 負載管理方法四 需量監控五 未來發展六 結論 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 2

一 前 言 1. 自產能源缺乏,98% 仰賴國外進口 2. 國際能源價格大幅上漲及對環保重視 3. 國民所得增加, 冷氣遽增致尖離峰負載差距大 4. 電力系統供需不平衡, 夏季屢有限電危機 5. 產業結構轉型, 對電力品質與效率之要求提高 6. 企業欲降低成本, 需執行能源管理 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 3

年度 尖 離峰負載載差距 電力系統歷年來尖離峰負載差距 尖峰負載 MW 離峰負載 MW 尖離峰差距 MW 83 18,610 12,310 6,300 84 19,933 14,682 5,251 85 21,762 13,449 8,313 86 22,237 14,210 8,027 87 23,830 15,390 8,440 88 24,206 16,203 8,003 89 25,854 16,411 9,443 90 26,290 17,304 8,986 91 27,117 17,842 9,275 92 28,594 18,599 99955 93 29,034 19,224 9,810 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 4

歷年電力系統負載率 損失率與備轉容量率 年度 尖峰負載 (MW) 平均負載 (MW) 負載率 % 損失率 % 備用容量率 % 83 18,610 12,589 67.60 6.04 4.80 84 19,933 13,454 67.50 5.81 4.70 85 21,762 14,227 65.40 5.14 5.60 86 22,237 15,097 67.90 5.91 11.00 87 23,830 16,320 68.50 6.06 7.70 88 24,206 16,639 68.70 5.92 11.00 89 25,854 17,817 68.90 5.58 12.60 90 26,290 18,043 68.60 5.46 13.20 91 27,117 18,938 69.80 5.68 16.00 92 28,594 19,841 69.40 5.03 14.60 93 29,034 20,168 69.5 5.00 20.2 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 5

二 負載管理之意義與目的 ( 一 ) 負載管理 (Load Management)(IEEE) 運用一套技術, 在一定範圍與必要情況下, 加以控制電力系統供給與需求的一種方式 電業或用戶從事影響電力負載型態, 以達抑低尖峰負載拉高離峰負載, 移轉系統負載為目的之一切活動 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 6

( 二 ) 負載管理之目的 電業 改善負載型態 降低供電成本 用戶 提高電能使用效率 減輕電費負擔 整體資源有效利用降低環境汙染 社會 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 7

三 現行負載管理策略與措施 ( 一 ) 負載管理策略 供給面 ( 電力公司 ) 需求面 ( 用戶 ) 1. 提高發電效率 1. 價格策略 2. 減少輸配電線路損失 2. 負載控制 3. 分散式新電源 3. 離峰技術開發 4. 經濟調度運轉 4. 改善用電服務 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 8

DSM techniques, impact Objective Alternatives Peak clipping Load shedding Direct load control Time-of-use-rates Interruptible rates Valley filling Thermal storage Seasonal rates Off-peak rates Times-of-use rates Load shifting Thermal storage Time-of-use-rates Appliance control Strategic conservation Audits Low-interest loans End-use solar Efficient energy use Conservation rates Cogeneration Strategic load growth Heat pumps Dual-fuel heating Promotional rates Flexible load shaping Demand subscription Variable reliability Resource:Electric Word DSM a cornucopia of techniques and technologies Special Report. Feb.1989 圖 2-1 需求面管理策略 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 9

( 二 ) 國內現行需求面管理措施 1. 負載管理 1) 時間電價 2) 季節電價 3) 可電力電價 4) 儲冰式中央空調措施 5) 中央空調及箱型冷氣暫停用電措施 6) 北部地區中央空調遙控降載計畫 2. 推廣汽電共生系統 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 10

( 三 ) 價格策略 1. 時間電價 : (1) 依電力系統負載型態, 劃分尖峰 半尖峰及離峰不同的供電時刻 (2) 依供電成本的差異, 訂定尖峰 半尖峰及離峰不同差價的時間電價, 尖峰價高 離峰價低 (3) 用電容量 100KW 以上高壓用戶, 一律適用時間電價 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 11

三段式時間電價 : 電價表 (93.01.01) 單位 : 元 基本電費 ( 每瓩每月 ) 流動電費 ( 尖峰時間固定 ) ( 每度 ) 流動電費 ( 尖峰時間可變動 ) ( 每度 ) 週一至週五 週六 週日及離峰日 週一至週五 週六 週日及離峰日 分類 夏月 (6 月 1 日至 9 月 30 日 ) 高壓供電 非夏月 ( 夏月以外時間 ) 夏月 (6 月 1 日至 9 月 30 日 ) 特高壓供電 非夏月 ( 夏月以外時間 ) 經常契約 223.60 166.90 217.30 160.60 半尖峰契約 166.90 166.90 160.60 160.60 離峰契約 44.70 33.30 43.40 32.10 尖峰時間夏月 半尖峰時間 離峰時間 夏月 10:00~12:00 13:00~17:00 07:30~10:00 12:00~13:00 17:00~22:30 3.213-3.192-1.932-1.921 - 非夏月 07:30~ 22:30-1.869 0.724 1.858 00:00~ 07:30 22:30~ 24:00 0.735 0.682-0.672 半尖峰時間 07:30~ 22:30 1.155 1.092 1.050 0.987 離峰時間 00:00~ 07:30 22:30~ 24:00 0.735 0.682 0.724 0.672 離峰時間全日 0.735 0.682 0.724 0.672 尖峰時間 半尖峰時間 離峰時間 夏月 ( 指定 33 天 ) 夏月 ( 指定 33 天 ) 夏月 ( 指定以外日期 ) 10:00~ 12:00 13:00~ 17:00 07:30~ 10:00 12:00~ 13:00 17:00~ 22:30 07:30~ 22:30 5.628-5.586-1.932-1.921 - 非夏月 07:30~ 22:30-1.869-1.858 00:00~ 07:30 22:30~ 24:00 0.735 0.682 0.724 0.672 半尖峰時間 07:30~ 22:30 1.155 1.092 1.050 0.987 離峰時間 00:00~ 07:30 22:30~ 24:00 0.735 0.682 0.724 0.672 2007/5/30 離峰時間 WISE POWER 全日 MANAGEMENT 0.735 CO., LTD0.682 0.724 0.67212

2. 電費計算方式 一 電費計算公式 高壓電力三段式時間電價 電費 = 基本電費 + 流動電費 基本電費為基本電費單價 ( 元 /KW) 乘契約容量數 (KW) 基本電費 =223.6x 尖峰契約容量 +166.9x 半尖峰契約容量 +44.7x 離峰契約容量 -( 尖峰契約容量 + 半尖峰契約容量 )x0.5 流動電費為流動電費單價 ( 元 /KWH) 乘使用電度數 (KWH) 流動電費 =3.213x 尖峰電度 +1.932x 半尖峰電度 +0.735x 離峰電度 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 13

3. 契約容量 依用戶設置之用電器具總入力千伏安 (KVA) 數定契約容量, 每一千伏安 (KVA) 為一瓩 (KW) 器具標示 : 器具標示千伏安 (KVA)= 瓩 (KW) 馬達標示馬力 = 瓩 (KW) 馬達標示瓩 (KW)=(KW)/0.75= 瓩 (KW) 4. 超約用電在契約容量 10% 以下部分, 基本電費按 2 倍計收 超出契約容量 10% 以上部分, 基本電費按 3 倍計收 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 14

四 應用技術與執行方法 ( 一 ). 電能管理重點 (1). 提高供電可靠度供電方式 自備發電 (2). 提高電力品質瞬間停電 電壓驟降 電力諧波 (3). 提高用電效率負載管理 節約用電達成電力穩定可靠, 低廉成本之目的 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 15

( 二 ). 應用技術 1. 負載特性調查分析 2. 比較相同與相異分析 3. 尋求改善方法 4. 評估可行之技術 5. 經濟效益比較 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 16

( 三 ). 負載分析內容 1. 最高負載 平均負載 離峰負載 2. 負載率 參差率 需要率 3. 功率因數 用電量 (KWH) 最高需量 (Max KW) 契約容量 4. 負載曲線 (1). 年 月 日 (2). 行業別 ( 鋼鐵 水泥 石化等 ) (3). 用電類別 ( 工商業 )(4). 電壓別 ( 高 低壓 ) (5). 用電器具 ( 馬達 電熱 空調 電梯等 ) (6). 區域別 ( 北部 中部 南部 ) 5. 負載持續曲線 (Load duration curve) 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 17

電弧爐工廠 84% 集塵設備 5% 水處理 6% 電力 100% 熱軋工廠 11% 其他 47% 連續鑄造 1% 能源 辦公室 3% 燃油 100% 加熱爐 95% 其他 5% 圖 3 鋼鐵業能源平衡圖 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 18

( 四 ). 降低用電成本 1. 降低用電容量 (KW) (1). 適當契約容量 (2). 最大需量控制 (3). 提高負載率 (4). 移轉尖峰負載 (5). 自備發電運用 2. 減少用電量 (KWH) (1). 減少用電浪費 (2). 減少線路損失 (3). 提高功率因數 (4). 增加離峰用電量 (5). 使用高效率用電設備 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 19

五 電力需量管理 1. 檢討最適當契約容量 (1). 用戶與電力公司雙方約定之最高用電需量千瓦 (KW) 為契約容量, 計收基本電費 (2). 契約容量太高或太低均會增加電費支出 (3). 檢討契約容量應按全年 (1~12 月 ) 最高需量評估, 並考慮淡旺季或季節性用電影響 (4). 最高需量係每 15 分鐘累計平均值計算 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 20

載圖 3-1 需量控制裝置構造圖負 2. 最大需量控制器 (Max demand controller) TPC MOF TOU CB P.T 管理用儀器瓦時計附發信裝置 需量控制裝置 CT AC 110V 設定 操作 顯示 記錄 運算 切斷輸出 警報輸出 電驛 控制箱 負載負載負載負載負載控制 警報 : 注意 切斷 限度 停電 / 異 AC 110V 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 21

3. 提高負載率 (1). 負載率 (Load factor) 為評估工廠用電設備使用效率之指標 (2). 計算式負載率 = 平均負載 / 最高負載 (%) 日負載率 月負載率 年負載率 (3). 負載率愈高設備投資愈少, 愈能降低成本 (4). 一般工廠日負載率約 40~60%, 辦公大樓約為 20~30% 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 22

六 未來展望 ( 一 ). 電力市場自由化, 電力公司民營化 ( 二 ). 能源服務公司 (ESCO) 成立 ( 三 ). 產業結構改變電力品質要求高 ( 四 ). 電力技術提升 ( 五 ). 環保重視 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 23

( 一 ) 國內未來可行之策略 1. 電業自由化尚未建立前 1) 電價結構改善 2) 時間電價再擴大 3) 可停電力彈性化 4) 即時電價之推動 2. 電業自由化後 1) 研擬競價制度之需量反應計畫 2) 採個體與群體用戶多樣化之可停電力 3) 與供電端競價供電容量結合運作 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 24

( 二 ) 需量反應 (DR) 方案 需量反應方案 (Demand Response;DR) 供給面 需求面 在地發電設備 (Onsite Generation) 分散型電源 ( 風力 太陽能 汽電共生 ) 動態訂價 (Dynamic Pricing) 需量購回 (Buy back) 需求面競價 (Demand-Side Biding) 可停電力 / 自願性負載抑低 輔助服務 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 25

一般用戶 負載 調度中心 電業 一般用戶 負載 大用戶 負載 大用戶 負載 調度中心 電業或 CSP 用戶 ( 工業 / 商業用戶 ) 系統調度 需量交易管理系統 能源管理系統 (EMS) 合夥單位管理中心各電業各區域調度中心各發電廠用戶資料管理電錶訊號顯示電錶訊號擷取需量交易訊息廣播需量競價計價交易最佳化照明空調系統馬達加熱設備冷凍設備(DRP) 生產機具等需量反應計畫 需量反應規劃設計需求面能源整合系統軟硬體平台系統運轉架構 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 26

( 三 ) 國內 ESCOs 運作模式 評量與認證 (M & V) 保險業者 供應商 政府政策 能源用戶 維修保養公司 產品 應付帳款 銀行銀行 / 租賃公司 / 分期付款應收帳款 現金匯款信用狀 ESCOs 1) 預算不足 2) 營運成本下降 3) 成效契約 4) 3 年內回收 利息 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 27

電壓降度(% 變速電動機 高壓放電燈 電腦文字處理機 欠壓電驛 50 電磁開關 個人電腦 床邊監視器 ( 醫用電氣機器 ) 0.2 秒 )( 註 ): 本特性為實測之一例, 不是廠家之保證值, 圖例 無影響 依機種, 負載狀況特性不同 有影響 100 0.01 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 繼續時間 ( 秒 ) 0.6 6 12 60 120 ( 頻率 :60Hz 系 ) 參考 圖 3-2 高科技產業對於電力品質之需求 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 28

PQ Enhancement devices at the customer s site 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 29

( 四 ) 電力技術之提升 科技進步與市場需求, 未來電力技術之提升之趨向 : 1. 網路資訊與配電自動化結合 2. 新能源與分散電源開發 3. 電能管理監控技術與智慧型電表開發 4. 非電力能源技術開發 5. 建築節能技術之開發 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 30

七 結 論 ( 一 ). 臺灣自產能源缺乏,98% 以上能源仰賴國外進口, 因之節約能源為政府既已政策, 國人應積極配合推動 ( 二 ). 用電普及, 生活水準提高, 尖峰負載急遽增加, 電業為降低供電成本, 用戶為減輕電費負載, 負載管理需持續的推動 ( 三 ). 節約能源與負載管理之推行係長期的工作, 必須以積極的態度去推動, 更要不斷的開發及引進新的軟硬體技術, 如電力監控 讀表通信 電力交易 動態訂價等均有賴產 官 學 研各界共同努力來提升新技術水準 2007/5/30 WISE POWER MANAGEMENT CO., LTD 31