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生活

丹娜絲風災大停電,他的魚塭不受影響──分散式電網建立的能源與防災韌性

報導者

發布於 08月06日10:36 • 文字 孫文臨 攝影 孫文臨 林韋言 核稿/梁玉芳、方德琳;責任編輯/黃鈺婷
丹娜絲颱風的強勁風勢,吹倒嘉南地區上千支電線桿,造成大規模停電事故。圖為台南北門三寮灣公路上,多支倒塌的電線桿,與一輛因此受阻而無法通行的小客車。(攝影/林韋言)

丹娜絲颱風7月6日深夜從嘉義布袋登陸,雖僅掃過台灣西部、短暫停留6小時,但強勁風勢導致嘉義及台南沿海地區大規模停電,約3,500支電線桿被吹斷、停電戶數多達100萬戶,連帶發生斷網、斷訊。雖然台電在災後全力搶修,仍耗時兩週才全數復電,一位台電員工趕工時甚至不幸罹難。
此次災情再次凸顯了台灣「集中式電網」面對極端災害的脆弱性──即使發電廠無損、電力充裕,電網卻宛如「中風」一般,因微血管阻塞而無法供電,導致嘉南地區許多養殖戶每天要花好幾萬元使用柴油發電機,仍救不回所有的漁產。
不過,在停電期間部分「自發自用」的光電設備發揮電網的韌性,不必等台電搶修,在放晴後迅速供電給魚塭、冷凍庫、家戶、基地台。隨著氣候變遷持續加劇,面對日益嚴重的極端災害,如何用分散式屋頂光電重建更具韌性的電網?

丹娜絲颱風雖然僅以中颱強度登陸卻帶來強陣風,雲嘉南沿海地區因地勢平坦開闊,颱風所經之處許多民宅與農舍的屋頂被強風給帶走、電線桿也整排攔腰折斷,還有兩座高壓電塔倒塌,輸電中斷、導致大規模停電。

這次停電的地區有許多魚塭養殖戶,仰賴電動水車打氣,一旦停電超過一天,魚蝦等養殖水產就會因為水中的溶氧量過低而大規模翻肚死亡,在停電期間許多漁民緊急啟動柴油發電機救援,避免魚塭動輒上百萬元的投資血本無歸。

「水車」*:指「以增加曝氣、水流循環及交換率等功能,用以防止養殖池老化衰退,廣泛應用於水產養殖業之設備。」

這次停電期間,台南學甲有些養殖戶損失5到7成,就算有備援發電機供電,仍要每天從魚塭裡撈出數十隻翻肚的虱目魚。根據農業部統計,這回丹娜絲颱風總計造成32.8億元的農業損失,其中漁產損失約7.7億元,主要受損漁產包含牡蠣、虱目魚及文蛤等。

嘉南沿海地區有許多養殖戶,在停電期間因水車無法運轉,導致魚塭中的虱目魚缺氧死亡,造成嚴重損失。(攝影/林韋言)

屋頂光電搭配儲能系統,黃國基度過停電5天考驗的養殖魚塭

在哀鴻遍野的台南沿海地帶,黃國基是比較幸運的養殖戶。他說,這次風災雖然遭遇前所未見的連續停電132個小時,但他的魚塭幾乎是「零損失」,背後靠的是他低密度養殖、備援發電機,以及太陽能光電儲能設備。

黃國基說,傳統養殖為了提高單位面積的產量,一的魚塭會養1.5萬到2萬尾的虱目魚,水車幾乎要24小時不停地運轉才會有足夠的氧氣,漁民投資成本高、風險也大,遇到停電或極端災害,經常損失慘重。而他為了分散風險,每一甲魚塭只養8,000尾左右的虱目魚,「平常白天如果有太陽、有風,水中的藻類會行光合作用,就不用開水車,只有晚上需要打氧氣。」

「甲」*:指「台灣農民計算田地面積的單位,一甲約2,934坪,換算公制為9,699平方公尺。」

50歲的黃國基是學財經出身,他原本在大學任教,12年前才因緣際會來到學甲,從零開始學習養殖,逐漸摸索出一套高值化養殖技術,他生產的蝦仁售價是一般市價的3到5倍,但因品質良好,即使不便宜也銷售一空。他目前經營8.5甲的魚塭,養了白蝦、台灣鯛、虱目魚等水產,其中有2甲的魚塭僅靠著100平方公尺不到的光電及儲能設備供電,成為這回學甲停電期間少數沒有斷電的魚塭。

「高值化」*:指「指以提升附加價值的方式創造利潤。」

黃國基的漁電共生不蓋在魚塭上,而是蓋在倉儲及漁獲加工廠的屋頂上,40片、共16.9kW(瓩)的太陽能板每天平均可發50度電,白天供魚塭的水車、大型冷凍庫、作業區的冷氣與照明等使用後還綽綽有餘,可以把電儲存到晚上繼續使用。

黃國基有兩甲的魚塭靠著太陽能供電,光電板在這次風災中並無受損,撐過了強風的考驗。(攝影/孫文臨)

黃國基的魚塭是全台第一座導入光電及智慧儲能櫃的魚塭,他在2023年申請農業部漁業署的光電儲能補助計畫,申請了700萬補助,自己四處去找業者來建置一套適合魚塭使用的光電儲能系統,「過程中技術測試了好幾遍,也不斷微調,當光電充足的時候會儲能,儲能滿了要把電送入台電的電網,而光電不足的時候會先用儲能櫃的電,儲能櫃用完再用台電的電。」邏輯說起來容易,但在設置上他與機電師傅磨合了好幾個月才順利成功。

有別於多數光電是以躉售的方式把所有的太陽光電都賣給台電賺取售電利益。黃國基的屋頂光電平時白天是「即發即用」,多餘的光電充電到儲能電池裡,晚上繼續用;天氣好的話,因為發電量高,還會有剩餘的電免費送給台電,「雖然我賺不到賣光電的錢,但賣電本來就不是我蓋光電的目的。」

黃國基投資這套光電設備的主要獲利只有「省下的電費」,台灣的電價相當便宜,平均電價約3.7元,且依照「農業動力用電範圍標準」水產養殖的用電享有電價減免的優惠;相比之下,小型的屋頂光電躉售電價一度可達5元以上,在經濟考量下多數業者都是走躉售而不走自發自用,導致自發自用的發展緩慢。

「電價減免的優惠」*:指「水產養殖用電基本電費按裝置契約電價及以公用售電業每月固定抄表日抄得之用電度數除以同一行業用戶之平均每瓩每月用電時數計算,其計收方式如下:

1.每月用電度數為0度者,基本電費免收。

2.每月用電度數超過0度者,基本電費減收90%。

水產養殖用電之流動電費按非夏月電價計算。」

「小型的屋頂光電」*:指「指裝置容量在1瓩以上不及20瓩之屋頂型光電設備,其躉售費率為所有光電最高者。」

這回停電期間,他所經營的國基生態養殖場有6甲的魚塭因為還沒有設置光電儲能設備,必須靠柴油發電機緊急救援,「停電那天我要去啟動發電機,結果發現太久沒用,一開就壞掉了,我又緊急開車去市區買零件,找修車廠的朋友來幫忙更換零件。」黃國基說,發電機每小時要用15公升的油,對漁民來說,「那個成本真的非常高。」

類似情況在許多魚塭都很常見,因台電電價便宜,漁民的發電機平時鮮少使用,若缺乏定期保養,很容易在緊急的時候因故障而無法即時支援,得緊急租用發電機。「停電那幾天,發電機是你有錢也租不到,」一位不願具名的發電機業者說,嘉義、台南地區的發電機都被借光了,甚至要從高雄、台中等外縣市調來使用。就算借到發電機,也得要不斷地補柴油才能維持運轉,每天都要燒掉上萬元的油錢。但黃國基使用光電儲能系統,平常自發自用;一旦災害來臨、停電的時候也能馬上派上用場。

黃國基建置的屋頂光電搭配儲能系統,平時可以在夜間供電給大型冷凍庫及魚塭水車使用,遇到停電時更可成為不斷電的備援系統。(攝影/孫文臨)

不過,設置這套光電儲能設備,除了造價數百萬,黃國基也被行政流程搞得頭昏。黃國基說,技術上的困難還能夠想辦法解決,但行政流程上的阻礙卻讓漁民挫折,因魚塭光電儲能的設置沒有前例可循,在跟政府申請時還處處碰壁,「很多公務員不曉得怎麼申辦、就會打發民眾,而漁民一聽到要跟公部門打交道、填寫一堆表格,常常心就涼了一半。」

「造價數百萬」*:指「光電儲能系統成本會因光電板廠商、電芯品牌、施工難度、安全設備、儲能容量等成本有所不同,目前家戶型的小型屋頂光電搭配儲能設備造價大約為每kw30萬到60萬元,且隨著市場成長、技術成熟,成本持續在下降。」

幸虧黃國基過去工作有許多與公部門交手的經驗,他靠自己搞懂補助辦法、設置法規,終於打造出第一套以漁業優先、電力自主、低碳韌性的光電儲能設備。

「太陽光電先供電給魚塭、冷凍庫使用,用完如果還有剩下的電再賣給台電,才是真正的漁電共生。」看著鄰近的魚塭一塊一塊鋪上大面積的光電板,黃國基感到相當憂心。

「現在的漁電共生是以光電業者賣電為主,業者只把上面的光電板蓋好了,再去想辦法找人來下面養魚,這樣的做法顛倒了優先順序,不是『漁電』共生而是『電漁』共生,很多案場蓋好光電後,根本不適合養殖。」

黃國基說,漁電共生應該是要以養殖戶為主,以滿足養殖戶的養殖需求與電力使用為優先,有多餘的電才賣給台電,「如果只是要供電給魚塭使用,實際上並不需要這麼大面積的光電板,只需要用魚塭旁的空地,或建築物屋頂就綽綽有餘了。」

黃國基認為,如果政府可以補助更多養殖漁民導入類似的自發自用光電設備,平時即發即用,就可以省下大多數的電費、多餘的電還能賣給台電多一筆收入,在停電的時候也能緊急供電避免魚塭成為電力孤島,「且養殖漁民幾乎都住在魚塭旁邊,不只魚塭有電,家裡也有電能使用,可提升偏遠農村面對極端災害的韌性。」

全台屋頂光電受損約0.05%,電網中斷是長時間停電主因

因丹娜絲颱風受損的光電設施中,有6成為水面型光電。圖為嘉義縣布袋新塭滯洪池的水面型光電設施在災後受損的情況。(攝影/林韋言)

風災後實際走訪嘉南沿海的光電案場也發現,受損的光電以水面型為主,地面型與屋頂型光電受損情況並不嚴重,且許多蓋有光電的屋頂都沒有被丹娜絲給吹走。

根據環境部統計,這次風災共計造成14.5萬片光電板受損。經濟部能源署指出,損壞的光電裝置以水面型為主,損壞裝置容量約為37.8MW,占總損壞光電裝置的62%;地面型損壞約17.8MW;而屋頂型損壞約4.7MW,占總損壞光電裝置的7%,也僅占全國屋頂光電的0.05%。

從台南麻豆往七股的路上,沿途許多農舍、網室被吹垮。西港有一處大型雞舍像是紙牌屋一樣倒塌成片片鐵皮;下方的鐵籠子裡,母雞們還活跳跳地啄食著飼料。「蛋雞不像肉雞會馬上驚死,牠們還會活大概一個禮拜,等死了才能送去焚化爐處理,」雞舍的主人是一對年過七旬的老夫妻,他們養了6,000多隻雞,面對眼前被風災吹垮的雞舍,他們忙著收拾善後、撿拾雞屍,不願多談。

在學甲養鴨的78歲王老先生比較好一些。他養了8,000隻鴨,自己就住在鴨舍旁邊,他說丹娜絲風災那晚,他只覺得風很強,沒想到隔天起來才發現很多老房子的屋頂都被吹走了。幸好他的鴨舍只有棚架倒塌,屋頂安全度過,只是上面的光電板被吹壞了7、8片,但災後一週,光電業者就已經派人來修理好了。

「當時租給光電業者的時候有做過補強,屋頂有比較牢固一些,」王先生說,他的兒子也從事光電產業,自己住在光電板底下,也住了快10年。這次颱風吹走很多老房子的屋頂,但有設光電的屋頂大多都比較牢固一些。

雖然屋頂沒壞,但還是停電停了4天,「鴨子怕黑,平時每天晚上都要開著燈,沒有燈就會亂竄,停電死了2,000多隻。」他說,停電起初他兒子就要去租發電機,但當時發電機很搶手,大半都被魚塭借走了,因為魚塭需要打氧氣,有些魚塭還租不到。王家的鴨舍等到停電第三天才租到一台發電機,用兩天花了1萬多元,幸好第四天晚上就復電,才沒有讓鴨舍的損失持續擴大。

靠市區的鄉鎮在停電後兩、三天陸續復電,但靠海的台南七股、北門、將軍,嘉義義竹、布袋等地區因地處偏遠,台電耗時將近兩週才全數復電。停電期間許多路燈、紅綠燈不亮,協助民眾收拾家園的垃圾車、搶修的台電工程車得要在田間小路摸黑前進;許多居民因冷氣沒辦法開,只能把桌椅拉到門外納涼,就著傍晚的夕陽吃晚餐。

這回風災受創的地區為了修復家園,創下連續整整一週停班停課的紀錄,有民眾乾脆先搬到家裡有電的親友家暫住,等到家裡復電了再搬回來。一位家住七股義和村的60多歲婦女說,家裡斷電、斷訊、斷網,乾脆回歸日出而作、日落而息的原始生活。

停電不只導致養殖業者損失慘重,也嚴重影響民眾的生活作息,更奪走了3條寶貴的生命──台南市一位60歲的里長因呼吸器斷電而不幸離世;一位89歲的吳姓老婦因用蠟燭照明釀成火災意外;36歲的台電工程師李元瀚也在搶修過程發生觸電意外死亡。

停電也導致基地台斷訊,嘉南沿海一代許多村子都收不到訊號,即使電信業者緊急將行動基地台調到台南支援,仍無法照顧到每一個聚落。而且行動基地台是以柴油發電機發電,無法24小時運轉,只要發電機一停機,期間就沒有訊號可用。

「如果電能早一點來就好。」停電期間每一位居民都在殷殷盼望著台電的搶修工程車能快點讓自己的村子復電,而台電工程師也日以繼夜地搶修中斷的電網,這也是集中式電網始終難以克服的問題。

集中式 v.s. 分散式電網

長期以來電力系統多是從發電廠透過電網將電力送到用戶手上,此形式有助於提高發電效率,卻也容易因為電網故障造成大規模停電事件。
隨著再生能源興起,分散式的微電網技術也有了突破。微電網的規模可以小到各別家戶、醫院或校園,特色是可以獨立運作,如果內部變動對平時連結的大電網造成不穩定,也可以將自己快速脫離,面臨自然或人為災害時可維持該微電網不斷電。

光電自發自用技術可行,卻因電價機制、法規限制推不動

停電期間許多村落斷電斷網,電信公司緊急調派多台移動式基地台支援,卻因燃油發電機容易過熱無法24小時供電。工研院與鼎硯工程研發的E-Cube移動式光電儲能系統,則在災後進駐災區支援電力。(攝影/孫文臨)

工研院與鼎硯工程研發的E-Cube移動式光電儲能系統,也在這回丹娜絲風災中發揮即時救援的電力,在災後的第一時間就挺進七股災區,讓家中停電的用戶可以利用光電維持手機的電力,接著又支援部分移動式基地台的電力使用,解決發電機過熱停機就斷訊的問題。不少村民看到移動式光電儲能設備都覺得很新奇,也質問為何魚塭旁地面型光電案場不能就近送電給魚塭、家戶使用?

這樣的想法並非不可行,只是過去推動光電設置時欠缺「即發即用」、「孤島發電」的設計,導致目前台南與嘉義沿海雖然坐擁大面積的光電場,但絕大多數的電廠都是把電賣給台電,發出的電力直接進到電網,而無法就近供電給社區,只有極少數屋頂光電有自發自用與儲能設備,在這次電網中斷的情況下,依然能不斷電為魚塭及家戶供電。

「孤島發電」*:指「指發電及負載系統可脫離台電電網,自行運轉。」

事實上,台南與嘉義的太陽光電裝置容量已經超過4,000MW,發電量堪比一座大型發電廠,但問題是這些光電案場在設計之初,沒有把「即發即用」或「備援供電」納入考慮,以致這次無法發揮緊急供電的能力。

投入屋頂光電十多年,睿禾控股董事長陳坤宏表示,目前台灣的光電政策以躉購的方式推動,大家都要把電全賣給台電才能獲利,因此大多數的地面型光電案場都是設計成躉售型併網制,直接把電送入台電的電網中,一旦電網中斷就會啟動自動斷電的保護機制,而若要在緊急時轉為孤島運轉,光電場就必須要配有可以離網型的「Grid-forming」逆變器、微型儲能系統(BESS)、合理設計微電網架構,才能就近供電給附近的用戶。

「這在技術上並非不可行,只是過去我們的政策並沒有鼓勵光電場這樣設計,」陳坤宏指出,台灣政府長期補貼台電發電成本,導致民眾跟台電買電很便宜,因此大多數設置光電的用戶都是想用一度5元把綠電賣給台電,再用2元跟台電買電,賺取價差,導致光電未能朝向自發自用的方向發展。

長期以來,許多民間團體一直倡議光電設置應以自發自用為主,餘電回售給台電,因為這樣不僅能減少電力輸送過程的能源耗損,也能提高用戶的能源自主率,減少對台電、集中式電網的依賴。但這項立意良善、技術可行的想法,卻一直因為電價考量,而推動得不太順利,低電價不僅導致電網韌性無法改善,台電還連年虧損。

陳坤宏認為,如果短期內抑制電價與躉購機制的政策方向不變,自發自用的困境仍會存在,因此政府可以透過個案補助,擴大光電儲能系統與微電網的建置,將再生能源納入地方防災體系與避難中心的能源配置,「這次屋頂光電損害不大,因為建置時都會有建築物的補強,確保可以使用20年,且發生災害後,光電業者也有保險及配合的工程人員,可以協助民眾一起修理屋頂。」

事實上,家戶所需要的電力並不多,依照台電統計,台灣家戶平均每日用電量約10度,而在南部地區每kW的裝置容量每天可發電約3到4度,等於每戶只要安裝3kW、約4坪的屋頂光電,再搭配微型儲能電池,就已足夠使用。

電網受損就好像水管被截斷,就算水庫還有水,卻無法供應到家家戶戶。為了防止一斷水就停水,台灣的家戶都備有水塔可以緊急供水使用;如果電力也能夠家家戶戶緊急備援、甚至是自主發電,就不必等台電工程人員賣命搶修。

不過,陳坤宏也提醒,在台灣鄉村地區很多家戶的建築物、土地會有合法性的問題,要設置光電在法規上時常會受到限制,「光是(要求)合法的土地、合法的建築,就有很多家戶不能蓋,法規限制比技術問題更難解決。」他認為,即使無法推動家戶型自發自用,政府應該可以透過專案的方式,在村里辦公室或社區發展中心設置自發自用的光電設備,除了省下平時的電費開銷,也能成為災難來臨時的不斷電庇護所。

若是能在社區活動中心、廟埕或村里辦公室設置自發自用的光電設備及儲能設施,就能在極端災害下,替社區能源韌性點亮一盞燈,不會災害一發生,整個村子就陷入黑暗,避免停電造成各種憾事;不只能坐等台電搶修、還能電力自救。

分散式屋頂光電,讓社區成小型發電廠的能源實驗

在花蓮吉安的初英山社區發展協會,就有一個能夠緊急備援社區的公民電廠。初英山社區發展協會在2023年跟荒野保護協會及7-ELEVEN合作,運用不到100萬的資金,在屋頂上建置了7.1kW的屋頂型光電,平均每個月可發電500到600度再生能源,而這些電力平時供應社區發展協會的電力使用,及3台冷凍庫,讓農民可以冰一些農產品。

初英山社區發展協會專員賴威任說,天氣好的話,白天的電力都還會有剩,協會沒有建置複雜的儲能系統,而是直接用市售常見的12V電池來儲能,目前安裝16顆大約可儲存20度電;近期協會又再添購手提式電池、以及募集不要的車用電池,來儲存綠電,「電池裡面都是百分之百的綠電,我們用這些電池辦過綠能音樂會。」

賴威任說,如果遇到停電,協會可以使用屋頂光電不會斷電外,這些移動式的電池也都可以送到家家戶戶使用,「雖然電力可能不是很多,但只要隔天太陽出來,就能再拿回來充,確保緊急的電力供應。」他認為,目前光電都已經模組化設計,要安裝維修都非常容易,故障時也能自行替換。

花蓮初英山社區發展協會除了有自發自用的屋頂型光電,也在水圳做了3組實驗型的微水力發電設施。(攝影/孫文臨)

賴威任也認為,目前電力的躉購機制是自發自用在台灣推不動的主因,光電設置的時候都會算回收成本,用躉購費率算,大約8到10年可以回本;但如果是用省下來的電費去算,可能就要15年以上才會回本,「如果政府有提供社區型自發自用的補助,補助金不用太高,就能有很大的設置誘因。」當時初英山社區發展協會也是在荒野及7-ELEVEN的協助下,才有資金設置這套光電系統。

除了光電設備,初英山社區發展協會還在旁邊的水圳做了3組實驗型的微水力發電設施,「相比於太陽能會有間歇性,水力發電就很穩定,白天晚上都有電可以用。」賴威任說,花蓮時常遭受颱風、地震侵襲,雖然設置迄今很幸運還沒遇到停電,仍希望透過再生能源設置,實踐社區低碳能源自主的可能性。

受到氣候變遷的影響,專家推估台灣未來颱風發生個數雖然可能會減少,但降雨量與強度都會增加。台灣是個面對許多天然災害的國家,勢必得發展出防災及救災的韌性,懂得儲水、儲糧,未來也才能走向自主發電與儲能的緊急救援。

丹娜絲風災過後,水面型光電板受損的照片廣為流傳,也引發外界對太陽光電的信心危機;但是,透過太陽光電重建更具韌性的分散式低碳電力系統,從家戶屋頂到社區電廠的安裝,讓各社區都具備電力韌性,或許更能因應隨時可能再臨的極端災害。

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