回顧2003/8/14 美加大停電調查期末報告-附錄B  NERC停電事故調查說明及建議發展過程

目錄

圖目錄:

圖 1:2003/8/14 美加大停電連鎖事故受影響區域圖(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary). 7

圖 2:2003/8/14 美加大停電聯合調查小組組織圖(資料來源:Summary Based on Interim Report of the United States – Canada Power Outage Task Force November 19, 2003) 8

圖 3:2003/8/14 美加大停電時間表(資料來源:Summary Based on Interim Report of the United States – Canada Power Outage Task Force November 19, 2003) 9

圖 4:2003/8/14克里夫蘭地區由北到南電壓測量值(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary) 10

圖 5:2003/8/14 美加大停電連鎖事故順序圖(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary:) 11

圖 6:2003/8/14 美加大停電連鎖事故發電機組跳脫順序圖(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary) 12

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壹、 回顧2003/8/14 美加大停電調查期末報告

I. 序言

最近在閱讀「NERC 停電及擾動事件之應變程序(NERC Blackout and Disturbance Response Procedures)」文章時,發現許多內容似乎很熟悉,讓我馬上聯想到20年前由美國布希總統及加拿大柯里田(Chrétien)下令成立的美加電力系統大停電專案小組(U.S.-Canada Power System Outage Task Force),於2004年3月31日由美國能源部長與加拿大天然資源部長聯名呈報美國總統及加拿大總理的「2003/8/14 美加大停電調查期末報告:肇因及建議(Final Report on the August 14, 2003 Blackout in the United States and Canada: Causes and Recommendations)」。

其實,2003/8/14美加大停電發生後一周(8月20日)行政院2853次院會游院長指示:「上週美國東北部地區及加拿大安大略省突然發生大規模停電,對其經濟、社會造成很大影響。經濟部應密切注意美加調查大停電的原因,汲取經驗,促請台電公司防範類似情事發生。」。之後,我記得還擔任副處長時有多次在大會報報告有關美加大停電期初、期中、期末報告以及台電是否有同樣的缺失與學習改善對策。

該期末報告於2004年4月5日對外正式公布後,我只專注於238頁報告的十章內有關肇因調查事故分析改善建議本文,對於附錄未加以詳讀,這次重溫814美加大停電期末報告,發現「附錄B:NERC停電事故調查說明及建議制定過程(Appendix B:Description of Outage Investigation and Process for Development of Recommendations)」,其內容有:調查專案小組的組成及職責、美國-加拿大-NERC調查小組、工作小組的職能、資料及資訊之保密性、美國及加拿大相關法律框架、監督及協調、調查第一~四階段調查過程等。跟2014年7月1日版的「NERC停電及擾動事件之應變程序」內容有許多相似之處。我推論十年後NERC 2014年之應變程序應該有參考附錄B的實務制定的。

因此,為了更了解及應證兩文之關係,也就是程序「條文」與實際「實務」的比較,特別將附錄B全文譯成中文如後跟大家分享,同時先將我在20年前2004/5/10在大會報的「美加大停電事故調查期末報告摘要」簡報精簡內容分享,讓閱讀附錄B更容易進入情況。

II. 「2003/8/14美加大停電事故調查期末報告」摘要簡報

一、前言

美加大停電聯合調查專案小組在去(2003)年11月19日公佈期中調查報告後,在美加兩國召開了公聽會與技術研討會並開放網際網路論壇供大眾評論調查報告及提供改善電力系統可靠度與防止大停電再發生之建言。

此外,NERC也在今(2004)年2月10日提出「8-14美加大停電防止與減輕未來連鎖大停電之衝擊建議」。專案小組除了繼續分析研究驗證大停電的前因後果外,並將前述建言彙總,終於在4月5日完成了期末報告。

本處根據前次大會報決議指示,特將期末報告摘要提出簡報,汲取其經驗與教訓作為本公司運轉參考。

二、大停電與調查

  • 肇始於2003年8月14日美東日光節約時間16時5分57秒。
  • 造成美國東北部與加拿大安大略省超過五千萬人遭受停電之苦。
  • 本次大停電影響區域包含八州二省(密西根州、俄亥俄州、紐約州、新澤西州北部、麻塞諸塞州、康奈狄克州、賓州、佛蒙特州、安大略省、魁北克省等),該等區域電力系統係由六所電力調度中心管轄( PJM、MISO、NEISO、New York ISO、Ontario IMO、Hydro Quebec)
  • 停電量高達6180萬瓩。
  • 數百萬工時與數十億美元經濟損失。

1:2003/8/14 美加大停電連鎖事故受影響區域圖(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary)

  • 2003年8月15日由美國總統布希與加拿大總理柯里田(Chrétien)下令調查。
  • 專案小組由美國能源部長與加拿大天然資源部長領銜,美加兩國官員組成。
  • 三大工作小組-電力系統事故核能國土安全
  • 調查委員由兩國官方與民間各界組成。
  • 電力系統調查分組由NERC、美加電業界專家、及美加聯邦官員組成。

2:2003/8/14 美加大停電聯合調查小組組織圖(資料來源:Summary Based on Interim Report of the United States – Canada Power Outage Task Force November 19, 2003)

三、大停電如何發生

3:2003/8/14 美加大停電時間表(資料來源:Summary Based on Interim Report of the United States – Canada Power Outage Task Force November 19, 2003)

  • 美東日光節約時間(EDT)12時15分中西電力調度中心(MISO)電能管理系統(EMS: Energy Management System )電腦之狀態估計程式(state estimator)開始出現問題;一直到16時04分都沒回復至完全功能。
  • 在14時14分之後,第一能源公司(FE;FirstEnergy )開始喪失其電能管理系統之警報功能,但是沒人發覺。
  • 14時20分, FE的 EMS 開始失靈,首先是變電所遠端設備,接著核心伺服器,但是 FE 調度員沒發覺,FE電能管理系統電腦軟硬體維護人員也沒告訴調度員。
  • 因為喪失EMS功能, FE 調度員不知道FE系統已經有多條線路跳脫,以及系統電壓過低現象,可能一直到15時45分都還蒙在鼓裡。
  • 13時31分, FE東湖電廠五號機跳機,該機組為克里夫蘭、艾克隆市地區有效與無效電力的重要源頭。
  • FE 未執行跳機後偶發事件分析( contingency analysis)。
  • 因此FE 未能充分了解到克里夫蘭與艾克隆市地區已經嚴重缺乏無效電力來支持該地區系統電壓。

4:2003/8/14克里夫蘭地區由北到南電壓測量值(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary)

  • 在15時05分與15時41分之間, FE 在克里夫蘭-艾克隆地區有3條345 kV 線路在正常載流情況下由於線下樹木太高碰觸而跳脫,但是因為EMS故障,調度員並沒發覺。
  • 跳脫線路原來輸送之電力轉移到健在的線路上,同時無效電力需求也隨著增加。
  • 於 15時39分 與16時08分間,在克里夫蘭-艾克隆地區FE一共有 16 條138kV 輸電線因為過載及接地故障而跳脫。
  • 在 16時05分57 秒, FE 公司之山密斯 –史獺(Sammis-Star) 345 kV 超高壓輸電線因為過載跳脫。
  • 喪失此一克里夫蘭-艾克隆地區電力供應的大動脈,係全面連鎖大停電的肇始點。

5:2003/8/14 美加大停電連鎖事故順序圖(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary:)

6:2003/8/14 美加大停電連鎖事故發電機組跳脫順序圖(資料來源:U.S.-Canada Power System Outage Task Force Final Report Summary)

電力系統連鎖事故係ㄧ動態現象,一旦發生後,無法用人為干預予以遏止。

  • 電力搖擺、電壓驟動、及頻率驟變導致許多輸電線路、發電機組接連跳脫,以及廣大區域自動負載限制。
  • 系統震盪增大過鉅,以致電力系統無法再維持平衡與穩定。

四.大停電為什麼發生

俄亥俄州肇始,係因:

  1. 第一能源公司(FirstEnergy)與中東區可靠度協調理事會( ECAR;East Central Area Reliability Coordination Agreement) 疏於檢討並了解到FE公司系統之缺失,以及FE公司沒將系統運轉在適當電壓準則內。
  2. FE 調度人員缺乏系統處境察覺,不曉得其系統處在惡化之中。
  3. FE 疏於修剪其輸電線路路權範圍之樹木,樹木成長過高,以致碰觸345 KV輸電線發生故障。.
  4. MISO 及鄰近的 PJM未提供有效及時的診斷對策支援給FE。
  5. FE 未採取行動恢復其系統到安全情況下(由於其他原因)。
  1. 山密斯-史獺(Sammis-Star) 345KV線及克里夫蘭-艾克隆地區線路跳脫,轉移負載負擔到有限的幾條路徑上。
  2. 山密斯-史達線跳脫後,在15時57分05秒與16時10分38.350秒之間,俄亥俄州及密西根州境內的第三區間(及第二區間)電驛動作導致13條線路跳脫,如果沒有這些電驛動作,這些線路不致如此快速過早跳脫。
  3. 橫跨美國東北部各輸電線路、發電機組、及負載限制的電驛標置設定都沒有協調並整合來降低連鎖事故發生之可能性,因此導致各網路元件與區域無法取得再度平衡。
  4. 物理上來說;一旦系統頻率、電壓及電力開始擺動,電力網路就很難再恢復。
  • 電力系統係人工建立的,容易遭受到機械失靈與人為疏失的影響。
  • NERC的就緒稽核係ㄧ重要預防手段。
  • 美加專案小組已經延伸一年,繼續提供監督建議的執行績效。

五、調查報告建議

  • 制定強制性與可實施的可靠度標準。
  • 為NERC發展一套獨立基金機制。
  • 強化可靠度機構,包括NERC及區域性可靠度理事會,以及訂定各控制區(電力公司)及可靠度管制機關的最低要求與清楚的轄區範圍。
  • 可靠度投資應在輸電費率中獲得補償。
  • 保護依照核准規則執行負載限制之調度員,免於賠償與追究報復之責。

NERC 2004年2月10日的建議措施一共17項,

重點包括:

  • 矯正2003-8-14大停電之直接原因。
  • 加強遵循NERC標準強制計劃。
  • 支持與強化NERC可靠度就緒稽查計劃。
  • 改進調度員訓練及檢定。
  • 使用更好的系統保護方法。
  • 採用更好的網路監視與運轉即時工具。
  • 加快與改進可靠度標準。

實體與資通安全(Physical & cyber-security) 一共13項,

重點包括:

  • 履行 NERC 資通技術(IT) 標準。
  • 發展 IT 管理程序。
  • 改進IT調查與診斷(forensic and diagnostic)能力。
  • 建立實體與資通安全管制機構。
  • 管制使用重要關鍵設備。

加拿大核能建議一共2項,包括:

  • 建議加拿大核能安全委員會要求安大略電力與布魯斯電力檢討控制棒使用之操作程序與操作員的訓練。
  • 建議加拿大核能安全委員會購買與裝置後衛發電設備。

六、借鏡與檢討

  • 強化後之北美電力可靠度理事會(NERC)與區域可靠度理事會之功能制度相當完善,值得本公司研究,以增進可靠度。
  • 建議研究制定可靠度標準。
  • 目前輸變電系統可靠度投資並未透過輸電費率回收,可適時向管制單位及上級反應爭取。
  • 訂定規定保護依照核准規則執行負載限制之調度員,免於賠償與追究報復之責。
  • 加強線下樹木管理。夏季來臨前加強砍樹,以維持線下安全距離,避免輸電線路碰觸樹木,引起故障。尤其加強對超一路線下樹木管理。
  • 建議發展輸電規劃準則、運轉操作章則稽核計劃。
  • 加強調度員訓練及檢定。
  • 特殊保護系統請按預定時程於明(94)年6月完成,擴充功能亦請積極進行。
  • 請檢討測距電驛第三區間保護Zone 3是否仍有需要以及引進更好的系統保護方式。
  • 提供調度員更好的網路監視與運轉即時工具。

1.訂定資通技術(IT)標準。

2.發展IT管理程序。

3.建立資通安全管制機構。

4.發展IT風險管理。

B.0 序言

2003年8月14日,美國東北部與加拿大安大略省遭受了北美歷史上最大的停電之一。受影響的地區從紐約州、麻薩諸塞州及新澤西州向西延伸到密西根州,從俄亥俄州向北到加拿大安大略省。

美國布希(George W. Bush)總統及柯里田(Jean Chrétien)總理成立了一個美國-加拿大專案小組(Task Force),來指認停電之肇因,並提出預防及控制未來停電的建議。8月20日,美國能源部長史賓塞·亞伯拉罕(Spencer Abraham)及加拿大天然資源部長赫伯·達利瓦爾(Herb Dhaliwal)在密歇根州底特律舉行會議,就專案小組的活動大綱達成協議。

本附錄概述了用於決定為何發生大停電及未被控制之過程,並解釋了如何制定建議以防止及最小化未來停電的範圍。在2003年11月19日公布了指認發生了什麼以及為什麼之期中報告(Interim Report),調查過程之第一階段已經完成。這份期末報告(Final Report)於2004年4月5日公布,通過提供兩國都能接受的預防及縮小未來停電範圍之建議,完成了這一調查過程的第二階段。本報告既包括期中報告的調查結果,也包括調查小組持續分析的最新資料,完全取代了期中報告。

在第二階段期間,專案小組徵求了加拿大及美國之民眾及專家利益相關者的意見,以制定最終建議。人們被要求對期中報告發表評論,並就強化各國電力系統可靠度的建議提供意見。專案小組透過許多種方法收集了這些資訊,包括公共論壇(public forums)、技術專家之研討班(workshops)以及向加拿大能源資源部(NRCan: Natural Resources Canada)及美國能源部(DOE: Department of Energy)網站遞送電子信。

論壇及研討會的逐字稿(Verbatim transcripts)在NRCan及DOE網站線上提供。在加拿大,它以英文及法文運作,評論意見以提送評論時所用的語言發佈。

附錄C中列出了個人對期中報告所發表評論、提供改進可靠度建議或兩者。我們非常感謝他們的意見。 您可以在http://www.nrcan.gc.ca

http://www.electricity.doe.gov 網站上查看他們的評論全文或摘要。

B.1 專案小組的組成及職責(Task Force Composition and Responsibilities)

專案小組之共同主席(co-chairs)是美國能源部長史賓塞·亞伯拉罕(Spencer Abraham)及加拿大天然資源部長(NRCan)赫伯·達利瓦爾(Herb Dhaliwal)負責第一階段,以及加拿大NRC部長約翰 艾福特( R. John Efford)負責第二階段。其他美國成員包括核能管制委員會(Nuclear Regulatory Commission)主席尼爾斯·迪亞茲(Nils J. Diaz)、國土安全部長(Secretary of Homeland Security)湯姆·李奇(Tom Ridge)及聯邦能源管制委員會(FERC)主席派特·伍德三世(Pat Wood III)。其他加拿大成員是第一階段的副總理(Deputy Prime Minister)約翰·曼利(John Manley)及第二階段的副總理兼公共安全及應急準備部長(Public Safety and Emergency Preparedness)安妮·麥克萊倫(Anne McLellan),加拿大核安全委員會(Canadian Nuclear Safety Commission)主席兼執行長琳達·基恩(Linda J. Keen)及國家能源委員會(National Energy Board)主席肯尼斯·沃爾曼(Kenneth Vollman)。專案小組的協調員(coordinators for the Task Force)是代表美國能源部的吉米 格羅特菲悌(Jimmy Glotfelty)及代表加拿大自然資源部的納瓦爾 卡莫(Nawal Kamel)博士。

2003年8月27日,亞伯拉罕部長及達利瓦爾部長宣佈成立三個工作小組(Working Group),以支援專案小組的工作。三個工作小組分別處理了電力系統問題安全問題以及與核能電廠在停電期間之性能有關的問題。工作小組成員包括來自相關聯邦部門及機關的官員、技術專家以及來自受影響州及安大略省的資深代表(senior representatives)。

B.2 美國-加拿大-NERC調查小組(U.S.-Canada-NERC Investigation Team)

在專案小組的監督下,成立了三個由電力系統、核能及資通網絡安全專家組成的調查小組,以調查停電的原因。電力系統調查小組由來自多個美國聯邦機關、美國能源部國家實驗室、加拿大電業界、加拿大國家能源委員會(National Energy Board)、北美電力可靠度理事會(NERC: North American Electric Reliability Council)的工作人員及美國電業界。整個調查小組分為幾個具體負責之分析小組,包括資料管理、決定停電事件順序(SOE: sequence of outage events)、系統建立模型、運轉工具及通信評估、輸電系統性能(績效)、發電機性能(績效)、NERC及管制標準/程序及合規性、系統規劃及設計檢討、植被(vegetation)及輸電線路權(right-of-way)管理、輸電及可靠度投資以及肇因分析(root cause analysis)。

還成立了許多的專家小組(teams of experts),以解決與受停電影響之核能電廠性能有關的問題,以及與幹線電力基礎設施有關的實體及資通網路安全問題。安全及核能調查小組也有聯絡員,他們與上述各種電力系統調查小組密切合作。

B.3 工作小組的職能(Function of the Working Groups)

三個工作小組[亦即電力系統工作小組(Electric System Working Group)、核能工作小組(Nuclear Working Group)及安全工作小組(Security Working Group)]的美國及加拿大共同主席指定了由調查小組完成之調查任務。這些調查結果被綜合成一份期中報告(Interim Report),反映了三個調查小組及工作小組的結論。在第二階段,期中報告透過從技術會議(technical conferences)收集之新資訊、額外的建立模型及分析以及公眾意見得到了強化。決定期中報告及期末(最終)報告何時完成以及適合向民眾公布,係美國-加拿大專案小組及調查共同主席的責任。

B.4 資料及資訊之保密性(Confidentiality of Data and Information)

鑒於大停電之嚴重性以及避免或盡量減少未來大停電的重要性,專案小組的小組必須能夠獲得來自區域輸電組織(RTO)及獨立電力調度中心(ISO)以及受停電影響的電力公司之相關記錄及資料,以及來自核能及安全相關機構的資料。調查小組還採訪了適當的個人,以了解他們在停電演變的關鍵點所見及所知,他們採取了什麼行動,以及出於什麼目的。認識到這一資訊的敏感性,工作小組成員及小組成員簽署了協定,確認他們將對提供給他們的資料及資訊保密,並避免就各個工作小組或整個專案小組的活動、調查結果或結論向媒體或公眾發表單獨或過早的聲明

在期中報告發表後,專案小組調查小組繼續評估第一階段收集的資料。 繼續第一階段準則,保密被維護在第二階段中,並要求所有調查人員及工作小組成員不要就這些活動或各工作小組或整個專案小組的調查結果或結論,向媒體或公眾發表單獨或過早之聲明。。

B.5 美國及加拿大相關法律框架(Relevant U.S. and Canadian Legal Framework)

能源部長指示能源部(DOE)收集資訊以及執行調查,查明原因或2003年8月14日停電之肇因。在啟動這項工作時,部長根據1974年「能源供應及環境協調法(Energy Supply and Environmental Coordination Act)」第11條及1974年「聯邦能源管理法(Federal Energy Administration Act)」第13條行使其權力,收集與能源有關的資訊並進行調查。這項權力給他及能源部能夠收集他認為必要的能源資訊,以協助制定能源政策,在合理之時間及以合理的方式執行調查,以及在能源設施及商業場所進行實地檢查。此外,能源部可以清點及取樣其中的任何燃料或能源庫存,檢查及複製已經或正在彙編能源資訊的記錄、報告及文件,並在它認為必要時詢問這些人。美國能源部與加拿大自然資源部及NERC密切合作進行調查。

達利瓦爾(Herb Dhaliwal)部長作為負責加拿大自然資源的部長,被總理柯里田(Chrétien)任命為加拿大專案小組的共同主席。Dhaliwal部長與他的美國共同主席、能源部長亞伯拉罕以及NERC與其省級同行密切合作,履行了他的職責。當NRCan部長約翰 艾福特( R. John Efford)擔任新的加拿大共同主席時,他繼續與亞伯拉罕部長及三個工作小組密切合作。

根據加拿大法律,專案小組被定性為一個非法定的諮詢機構,不具有獨立的法人資格。專案小組無權強迫證據或證人,也無法進行搜查或扣押。在加拿大,專案小組依靠自願披露來獲取與其工作有關的資訊。

B.6 監督及協調(Oversight and Coordination)

專案小組的美國及加拿大協調員經常召開電話會議,以確保調查的所有部門都及時取得進展。他們定期向亞伯拉罕部長及約翰·艾福特部長(達利瓦爾部長,第一階段)簡報,並每周提供所有部門關於調查進展情況的摘要。在第一階段的一部分,電力系統調查小組的領導層每天召開電話會議,以解決對調查很重要的分析及過程問題。三個工作小組每周舉行一次電話會議,使調查小組能夠向工作小組成員通報總體分析的最新情況。電話會議也重點討論了分析的最新情況,以及確保公眾能夠獲得所有意見以制定建議的必要性。工作小組成員出席了小組討論會及面對面會議,來檢討審查報告草稿。

B.7 電力系統調查第一階段調查過程(Electric System Investigation Phase I Investigative Process)

2003年8月19日星期二,隸屬於美國能源部(DOE)的調查人員開始採訪控制室運轉人員及ISO的其他主要官員,以及最直接涉及停電初始階段的電力公司。除了在訪談中獲得的資訊外,訪談者還尋求有關控制室運轉及實務的資訊及資料、8月14日組織的系統狀態及狀況、組織的運轉程序及指南、系統的負載限制、緊急應變計畫及程序、系統安全分析工具及程序,以及電壓及頻率監控的實務。後來對安大略省電力調度中心(IMO)及加拿大第一水力電力公司(Hydro One)的工作人員進行了類似的採訪。

8月22日及26日,NERC指示各ISO的可靠度協調中心(reliability coordinators)從其監督下的控制區協調員那裡獲得廣泛的資料及資訊。要求提供的資料包括:系統控制及資料蒐集(SCADA)紀錄能源管理系統(EMS)紀錄警報記錄(alarm logs)、來自本地數位故障記錄器(digital fault recorders)的資料、輸電線路及發電機「跳脫」資料(亦即自動啟斷以防止設備實體損壞)、狀態估計(state estimator)資料、運轉人員日誌(operator logs)及記錄,以及有關電容器移相變壓器運轉之資訊、負載限制靜態無效電力補償器(SVC)、特殊保護系統(SPS)或穩定度控制裝置以及高壓直流(HVDC )設施等。NERC於9月15日向第一能源公司(First Energy)發出了另一份資料請求,要求提供自1990年以來的系統檢討副本,這些檢討涉及電壓支援無效電力供應靜電電容器應用電壓要求輸入電力或轉供(transfer)能力(與無效電力能力或電壓水準有關)以及與戴維斯-貝斯(Davis-Besse)電廠不能運轉(unavailability)相關之系統影響。所有各方都被指令,提供給DOE或NERC的資料及資訊不必再次提交給另一個機構,所有提供的資料都將進入一個共同資料庫。.

對於期中報告,調查小組與RTO及ISO以及主要電力公司舉行了三次技術會議(8月22日、9月8日至9日及10月1日至3日),旨在澄清收到的資料,填補資料中剩餘的空白,並就資料的影響達成共識。

調查小組收集的資料被有組織化在一個電子儲存庫中,其中包含位於新澤西州普林斯頓的NERC總部的數千份紀錄,圖表,發電機組及輸電資料及報告。該倉庫包含超過20GB 的資訊在超過10,000多個檔案。這建立了一套經過驗證的資料庫,分析小組可以根據需要使用這些資料庫。

在調查的幾個月里,各調查小組透過一些面對面的會議以及電話會議與電子郵件通信執行他們活動。詳細的調查小組調查結果將包含在NERC即將發佈的技術報告中。

下列是電力系統調查的資訊來源:

  • 在停電後的幾周內,美國-加拿大電力系統停電調查小組的成員與所有電力公司、控制區域及可靠度協調中心的人員進行了訪談。
  • 調查小組於2003年8月22日、9月8日及9日以及10月1日至3日與上述組織的人員舉行了三次事實收集會議
  • 在俄亥俄州克利夫蘭市; 紐約州紐約市;及安大略省多倫多市舉行三場公開聽證會
  • 在賓夕法尼亞州費城及加拿大多倫多舉行了兩次技術會議
  • 上述組織回應調查小組提出的一項或多項資料請求而提供的資(材)料。
  • 所有相關調度中心之間的電話錄音記錄
  • 2003年10月及2004年1月就特定問題與運轉人員進行了更多的面談及現場訪問
  • 實地考察,檢查在發生短路故障位置之輸電線路及植被(vegetation)。
  • 各電力公司及州管制機構回應有關植被管理問題之資料請求而提供的資(材)料。
  • 詳細檢查數千次輸電及發電機組事件個別電驛跳脫

調查小組要求從下列控制區及其近鄰獲得資料:中陸電力調度中心(MISO:)、密西根電力協調系統(MECS: Michigan Electrical Coordinated Systems)、第一能源公司(FE)、PJM電力調度中心紐約電力調度中心(NYISO)、新英格蘭電力調度中心(ISO-NE)及安大略電力調度中心(IMO)。資料、探索及要求群之目標係指認目前在大規模輸電相關停電後收集資訊的電業界程序,並根據2003年8月14日的停電調查來評估這些程序。

他們尋求:

  • 根據直接肇因、事件順序及由此產生的後果決定發生了什麼;
  • 透過系統變數諸如頻率、電壓、電力潮流之紀錄,瞭解故障發生機制;
  • 使用計算機模型重新建立擾動,以便瞭解故障機制,決定避免或減輕未來故障之方法,以及評估及改進計算機模型之完整性;
  • 指認導致故障之更深層次的潛在因素(例如,一般政策標準實務溝通路徑組織文化)。

8月14日停電期間發生了800多起事件。這些事件包括輸電線路及相關斷路器與開關的開啟及閉合,變壓器及相關斷路器的開啟,以及發電機及相關斷路器的跳脫及啟動。這些事件大多發生在美國東部時間16:06至16:12之間連鎖停電的幾分鐘內。為了正確分析這種大小的停電,在對停電進行任何分析之前,必須獲得事件發生順序的精確認知了解。

建立與停電相關事件精確及準確的順序是調查其他部分的關鍵組成區塊。發展此順序的關鍵問題之一是,儘管與事件相關的許多資料都帶有時間戳(time-stamped),但時間戳的完成方式因來源而異,並且並非所有時間戳都與科羅拉多州波德(Boulder , CO.)的國家標準與技術研究院(NIST: National Institute of Standards and Technology )標準時鐘同步。 驗證特定事件的時間成為一項很大、重要以及有時甚至是艱巨之任務。這項工作對於專案小組於9月12日發布停電事故「時間表(timeline)」也至關重要。時間表按順序簡要說明了導致停電連鎖階段之主要事件的引發,然後是連鎖本身。然而,時間表並不是為了解決所說明的事件之間的因果關係,也不是為了指定停電的過錯或責任。時間表中的所有時間均為東部夏令時間(Eastern Daylight Time)。

系統建立模型及模擬小組(SMST: system modeling and simulation team)複製了在8月14日系統情況以及事件導致成為大停電過程。該模型反映了電氣系統的狀態。一旦在8月14日選定的關鍵時刻以實際情況為基準點(benchmarked),它允許分析師執行一系列敏感性檢討,以決定系統在連鎖事故之前的每個時間點是否穩定並在限制範圍內。該分析還確認了系統何時變得不穩定,並允許分析師測試諸如卸載(load-shedding)等措施是否會阻止連鎖事故。

此小組由一些NERC工作人員及在讀取及解釋所有資料紀錄(日誌)、數位故障記錄器資訊、事件記錄器資訊順序等必要領域具有專業知識的人員組成。該小組由大約40人組成,在不同的時間參與其中,來自受影響地區的其他專家負責了解資料。

總體來說,這個小組:

  • 為觀測到的8月14日從美國東部時間(EDT)15:00開始到美國東部時間16:05左右(當電力潮流模擬不再足夠)的系統條件建立了穩態電力潮流案例,大約是 Sammis-Star 345kV停電的時間。
  • 為受影響系統的動態建立模型(例如發電機動態模型、負載特性、特殊保護方式等)編輯相關資料。
  • 執行嚴格的偶發事故(contingency)分析(東部互聯系統運轉中的800多件偶發事件),以決定系統是否在熱容量及電壓限制範圍內運轉,以及在限制範圍內停電順序的初始事件之前及期間可能進一步發生偶發事件(N-1 偶發事件)。
  • 執行敏感性分析(sensitivity analysis),來決定既有前(pre-existing)情況之重要性,例如在新納吉(Cinergy)及戴頓(Dayton)電力公司的輸電線跳脫,以及東湖五號機(Eastlake)較早的跳機。
  • 執行「假設(what-if)」分析,來決定補救措施(remedial actions)的潛在影響,例如在事件順序中設備跳脫之復閉(reclosing)、卸載(load shedding)、發電重新調度(generation redispatch,)以及卸載與發電重新調度之組合。
  • 比較了8月14日的交易標籤(transaction tags),來顯示它們與2003年及2002年其他日期的交易標籤之匹配情況。
  • 分析了用於東湖五號機(Eastlake 5)跳脫的替代電力帶給第一能源公司(FirstEnergy)的交易及發電調度變化,以決定替代電力的來源。
  • 分析了電力融通分配計算機(IDC: Interchange Distribution Calculator)之性能及其幫助緩解過載的潛在能力。

系統建立模型及模擬小組(SMST)以第一能源公司(FirstEnergy)提供的基本案例資料及模型為基礎,開始了這項工作。

建立模型及系統檢討工作是在專門成立的MAAC-ECAR-NPCC(MEN)協調小組的指導下進行的,該小組由受停電影響的NERC三個區域可靠度機構轄區的區域經理及其各自的區域主席或指定人員所組成。

調度運轉工具、SCADA/EMS、通信及運用計畫小組(Operations Tools, SCADA/EMS, Communications, and Operations Planning Team)評估了電力系統對運轉調度人員及可靠度協調中心的可觀察度(observability),以及運轉(即時及日前)可靠度評估工具之可用率(availability)及有效性(effectiveness),包括視圖(views)的備援(redundancy)及觀察幹線電力系統情況之「大局面(big picture)」的能力。

該小組調查了受影響地區運轉機構及可靠度協調中心的運轉實務及有效性。該小組調查了停電事故相關的所有方面,包括運轉人員及可靠度協調中心對系統狀況、作為或不作為以及通信的瞭解。

調度運轉及工具小組對受影響設施的調度運轉人員進行了廣泛的訪視。他們參加了8月、9月及10月與受影響調度運轉人員的技術調查會議,並詳細檢討審查了8月14日的控制室記錄。該小組調查了中陸電力調度中心(MISO)及第一能源公司(FirstEnergy)電能管理系統(EMS)硬體及軟體之性能與其對停電事故的影響,並查看檢討了調度運轉人員訓練[包括使用正式訓練與「在職(on-the-job)」訓練]以及兩個組織之調度運轉及資訊技術支援人員之間的溝通及互動。

頻率/區域控制誤差(ACE)小組分析了8月14日可能發生的重大頻率異常,與典型的互聯運轉相比較。該小組也決定了控制性能及頻率是否存在任何異常問題,以及它們可能產生與連鎖停電事故相關的任何影響,以及與頻率相關的異常是否是導致連鎖事故之其他問題的促成因素或癥狀。

該小組調查了所有輸電設施自動動作(跳脫及復閉)的原因,直到所有大於 100kV之設施的連鎖事故結束。包括在審查檢討電驛保護特殊保護系統(RAS: remedial action schemes)中,包括低頻卸載(underfrequency load-shedding)及指認每次動作的原因以及可能發生的任何誤操作。該小組還評估了受影響地區的輸電設施維護實務與良好公用事業實務(good utility practice)的比較,以及指認了因連鎖停電事故而損壞的任何輸電設備。該小組報告了導致輸電設施跳脫的原因的模式及結論;為什麼連鎖延伸到它所達到的程度,以及沒有進一步擴展到其他系統;任何誤操作以及這些誤操作對停電的影響;以及任何輸電設備損壞。此外,該小組還報告了受影響地區機構的輸電設施維護實務與「良好公用事業實務」之比較。

該小組調查了所有銘牌額定值為10MW或更大的發電機導致並一直延伸到連鎖停電事故結束之發電機跳脫原因。檢討審查包括發電機跳脫的原因、電驛動作掉牌(targets)、機組出力回降(power runbacks)及電壓/無效電力偏移。該小組報告了因連鎖停電事故而損壞的任何發電機設備。該小組報告了導致發電設施跳脫之原因之模式及結論。該小組指認了任何意外之性能異常或無法解釋的事件。該小組評估了受影響地區的發電機維護實務與良好公用事業實務之比較。該小組分析了發電機低頻標置(設定)與輸電系統標置之協調,例如低頻卸載(load shedding)。該小組收集並分析了受影響核能機組的資料,並與核能管制委員會(NRC: Nuclear Regulatory Commission)合作解決美國核能機組問題。

在調查的第一階段期間,發電機性能小組向發電機業主發出了廣泛的資料請求,但直到第二階段才收到大部分回復。本報告中的分析使用電廠業主所報告的發電機跳脫時間,或由系統監視設備決定的發電機停止向電網輸送電力的時間,並將這些時間盡可能與其他已知的電網事件同步(synchronized)。然而,許多發電業主幾乎沒有提供關於機組跳脫原因的資訊或有關其機組狀況的關鍵資訊,因此可能永遠無法完全決定所有受停電影響的發電機發生了什麼,以及它們為什麼會這樣動作。特別是,目前尚不清楚各個報告的發電機跳脫時間所反映的時間點,亦即當在發電機第一次偵測到導致其跳脫的情況,或在幾秒鐘後實際停止向電網輸送電力兩者之間的週期中。由於缺乏明確的資料,阻礙了對發電機問題之有效調查。

在第一階段,植被/線下路權小組(Vegetation/Right of Way Team)對8月14日在第一能源公司(First Energy),戴頓電力&電燈公司(Dayton Power &Light)及新納基電力(Cinergy)服務轄區內發生的樹木導體之間的碰觸進行了實地調查。該小組還檢查了從這些及其他公用事業公司的資料請求中所獲得的詳細資訊,包括這些線路上的樹木碰觸的歷史停電事故。這些發現已包含在期中報告以及有關電力公司植被管理的詳細說明,並PO在 http://www ferc.gov/cust-protect/moi/uvm-initial-report.pdf 網頁上

該小組還要求停電地區的公用事業委員會(PUC: public utility commissions)提供有關州對輸電植被管理及線下路權(ROW: Right of Way)維護之任何要求的資訊。從第一階段開始,一直持續到第二階段,植被/ROW小組詳細檢討了上述三家電力公司的植被管理及ROW維護實務,並將其與北美公認的公用事業實務(慣例)進行了比較。審查檢討的問題包括與土地業主的ROW法律許可協定、預算、樹木修剪週期、組織架構及除草劑之使用。透過FERC聘請的CNUC顧問公司(CN Utility Consulting)來支援停電調查,植被/線下路權(Vegetation/ROW)小組也指認了輸電 ROW 管理的「最佳實務(best practices)」。他們使用這些實務來評估8月14日線路停電事故中涉及的三家電力公司的績效,並評估公用事業植被管理實務的有效性。

在2004年3月2日,FERC 公佈了 CNUC顧問公司的「公用事業植被管理期末報告(Utility Vegetation Management Final Report)」(詳見 http://www.ferc.gov/cust-protect/  moi/uvm-final-report.pdf)。

調查小組使用了一種稱為「肇因分析(root cause analysis)」的技術來幫助指導整個調查過程,以指認導致俄亥俄州停電的肇因及促成因素(contributing factors)。肇因分析小組與技術調查小組密切合作,提供回饋及對其他資訊的查詢。此外,根據需要利用其他資料來源、肇因分析驗證了有關導致停電事故之條件及作為(或不作為)的事實。

肇因分析係一種系統性的方法,用於識別及驗證導致重大事件(在本例中為8月 14日大停電)之條件、事件及行動(或不作為)之間的因果關係。它已成功應用於核能電廠事故、飛機失事及最近的哥倫比亞號太空梭災難等事件之調查。

肇因分析是由事實及邏輯所驅動的。以事實說明可能有助於引起有關重大事件之事件及條件,並在重大事件與先前的條件或事件之間建立因果關係。依次檢查這些早期條件或事件以決定其肇因,並且在每個階段,檢討人員都會詢問如果不存在擬議的肇因(或肇因組合),特定情況或事件是否可能已經發展或發生。如果正在考慮的特定事件可能在沒有提議的肇因(或肇因組合)之情況下發生,則從考慮中放棄提議的肇因或肇因組合,並考慮其他可能性。

肇因分析通常可識別複雜事件之多個甚至多個肇因;對分析的每個分支進行檢討,直到找到「肇因(root cause)」或確定不可改正的情況。(由於現有法律、基本政策、物理定律等,一種情況可能被認為是不可改正的)。有時,導致重大事件的因果鏈中的關鍵事件本來可以透過一方或另一方的及時行動來避免;如果這種行動是可行的,如果當事方有責任採取這種行動,那麼不這樣做就成為重大事件的肇因。

B.8 第二階段(Phase II)

2003年12月12日,保羅·馬丁當選為加拿大新總理,並負責電力系統停電工作小組加拿大分部。馬丁總理任命約翰·艾福特(R. John Efford)為加拿大自然資源部新任部長兼專案小組共同主席。

新聞稿、美國聯邦公報之通知及加拿大媒體上的廣告向民眾及利益相關者通報了工作小組的發展情況。所有公開聲明均已向媒體發佈,可在美國能源部輸配電辦公室(OETD)及加拿大自然資源部(NRCan)網站上查閱。

幾個調查小組在第一階段開始工作,並在第二階段完成工作。從美國東部時間2003年8月14日16:05:57開始,其他小組無法開始調查有關連鎖及停電事件,直到第一階段完成對俄亥俄州事件分析的時間點。

系統規劃、設計及檢討小組(SPDST)檢討了俄亥俄州及中東區可靠度協調協議(ECAR: East Central Area Reliability Coordination Agreement (ECAR))地區之無效電力管理、交易排程、系統檢討及系統運轉限制。除了在調查資料倉庫中的資料外,該小組還向六個控制區(電力公司)及可靠度協調中心(包括第一能源First Energy)送交了六項綜合資料請求,來為其分析奠定基礎。該小組檢討了無效電力及電壓管理政策、實務及準則,並將其與受影響地區及鄰近系統的實際及模擬系統條件相互比較。他們於2003年8月評估了評估及批准交易排程及標籤(tags)之過程以及這些排程與交易之協調情況,並於8月14日檢討了標記交易對關鍵設施的影響。同樣,該小組於8月14日審查檢討了受影響地區有效的系統運轉限值,這些限值是如何確定的,以及這些限值是否適合2003年8月存在的電網。他們回顧檢討了FirstEnergy及ECAR在2003年及前幾年進行的系統檢討,包括這些檢討中使用的方法及假設,以及這些方法及假設是如何在相鄰的控制區及理事會之間協調的。

SPDST也比較了8月14日檢討條件與實際條件的比較。對於所有這些問題,該小組將政策、檢討及實務與良好公用事業實務比較。

SPDST與建立模型及系統模擬小組密切合作。他們使用了控制區、RTO 及 ISO 提供的有關2003年8月實際系統情況之資料,以及 NERC Tag Dump 及 TagNet 資料。為了進行電壓分析,該小組從MSST的基本案例資料及整個東部互聯系統的模型開始,然後使用了第一能源公司(FE: FirstEnergy)提供的更詳細的FE區域模型。利用這些模型,他們對克利夫蘭-阿克倫(Cleveland-Akron)地區的不同負載水準及偶發事故組合進行了廣泛的有效電力-電壓(PV)及電壓-無效電力(VQ)分析,運算了10,000多個不同的電力潮流模擬。小組成員在長程及運用計畫以及系統建立模型方面擁有豐富的經驗及專業知識。

NERC標準、程序及合規小組(SP&C: Standards, Procedures and Compliance)負責檢討審查 NERC運轉政策(Operating Policies)及規劃標準(Planning Standards),以瞭解在停電前及停電期間發生的任何違規行為,並評估NERC及區域可靠度標準政策程序之充分性或不足性。他們也被指示制定及執行稽核,以評估與停電事故肇因相關之NERC及區域可靠度標準的遵守(合規)情況。

小組成員都是NERC合規及稽核(auditing)計劃之經驗豐富的參與者,他們詳細檢查了第一階段的調查結果,特別是建立在肇因分析的基礎上。他們獨立檢討了許多問題,並根據需要進行了額外的訪談。該小組區分了可以明確證明的違規行為及有問題但不能完全證明的違規行為。

SP&C小組提出了許多結論及建議,以改進運轉可靠度、NERC標準、標準制定過程及合規(compliance)計劃。

這項工作是系統建立模型及模擬小組(System Modeling and Simulation team)在第一階段所做工作的產物,由NPCC系統檢討-跨區域動態分析第38工作小組組成的小組進行,並由來自ECAR、MISO、PJM及SERC區域可靠度機構的代表補充。從第一階段開發的定態(steady-state)電力潮流開始,他們從美國東部時間16:05:50開始,透過一系列先是定態,然後是動態模擬,以了解整個電網的條件如何變化,從而將分析向前推進。

該小組係正在使用該模型進行一系列「假設(what if)」分析,以更好地瞭解那些條件導致了連鎖停電事故,以及如果事件以不同的方式發展可能會發生什麼。這項工作將在第6章中進一步說明。

連鎖停電事故調查之核心小組借鑒了所有小組的工作,以瞭解16:05:57之後的連鎖停電事故。隨著資產業主(asset owners)提供更多資訊,以及建立模型及其他調查顯示初始資料報告中的不準確之處,調查之官方事件順序被做了適當的修改及更正。該小組發出了額外的資料請求,並仔細檢討了在整個連鎖停電事故期間收集的資料。該小組透過嘗試將各個區域及設施事件與加拿大第一水力電力公司(Hydro One)的電力系統動態紀錄器(PSDR)(如圖 6.16 及 6.25 所示)記錄之電力潮流、電壓及頻率資料以及其他地方收集的類似資料集聯繫起來來組織分析。這項工作改進了小組對線路、負載及發電跳脫之相互作用、時間及影響之間相互關係的了解,這些關係現在正在透過動態建立模型得到證實。繪圖、製圖及其他可視化工具也為人們提供了對連鎖停電事故的見解,例如揭示了第3區間電驛在加速俄亥俄州及密西根州連鎖停電事故早期擴散方面的角色。

該小組的工作得到了幫助,因為能夠從調查之外的各個團體所完成之有關停電的檢討及報告中學習,包括俄亥俄州公用事業委員會(Public Utility Commission)、密西根州公共服務委員會(Public Service Commission)、紐約電力調度中心(New York ISO)、ECAR及紐約州公共服務委員會。

除了電力系統調查工作外,安全及核能調查小組執行了額外的分析,並用其他調查結果更新了他們的期中報告。

B.9 專案小組建議之準備(Preparation of Task Force Recommendations)

公眾及利益相關者之意見係制定專案小組建議的一個重要組成部分。收到的意見涉及廣泛的主題,包括可靠度標準之執行、改善溝通、對緊急情況之應變計劃以及評估市場結構之必要性。請參閱附錄 C 有關貢獻者(contributors)清單。

我們舉辦了三場公眾論壇(public forums)及兩場技術會議,以聽取民眾對「期中報告(Interim Report)」的意見,並提出建議供專案小組考慮。這些活動透過各種方式宣傳,包括在「聯邦公報(Federal Register)「加拿大公報(Canada Gazette)」上刊登公告、在美國當地報紙上刊登廣告、透過NERC向電業發出邀請、向受影響的州及省級管制機構發出邀請以及政府新聞稿發布。在這些會議及會議上收到的所有書面意見都張貼在美國能源部及加拿大自然資源部(分別為www.electricity.doe.gov及www.nrcan.gc.ca)維護的公共網站上,以徵求更多意見 。這些會議的記錄也張貼在這些網站上。

  • 所有三個工作小組的成員都參加了在俄亥俄州克利夫蘭(2003年12月4日)、紐約市(2003年12月5日)及安大略省多倫多(2003年12月8日)舉行的公共論壇。
  • 電力系統工作小組(ESWG)在賓州費城(2003年12月16日)及安大略省多倫多(2004年1月9日)舉行了兩次技術會議。
  • 2004年1月6日,核能工作小組(NWG)還在馬里蘭州羅克維爾(Rockville)的美國核能管理委員會(Nuclear Regulatory Commission)總部舉行了一次公開會議,討論與停電有關的核能問題。

隨著第一階段及第二階段工作的進展,電力系統調查小組也根據小組分析及跨小組討論發展了一套廣泛的技術發現結果。其中許多技術發現結果都反映在NERC於2004年2月10日採取的措施及倡議中。反過來,NERC的措施及倡議在制定專案小組的建議時得到了極大的關注。

安全工作小組(SWG)於2004年1月在渥太華召開會議,審查期中報告。SWG還與調查小組負責人及工作小組成員舉行了虛擬會議。

同樣,電力系統工作小組(ESWG)每周舉行電話會議,並於2004年1月30日、3月3日及3月18日舉行面對面會議。

參考資料:

NERC 停電及擾動事件之應變程序

目錄

a. 收集相關事件資料 (Collecting Pertinent Event Data) 5

b. 詳細的事件順序 (Detailed Sequence of Events) 5

c. 詳細之系統分析 (Detailed System Analysis) 5

d. 調查結果、結論及建議 (Findings, Conclusions, and Recommendations) 6

B.11 分析過程及程序檢討(Analysis Process and Procedures Review):… 12

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一.介紹 (Introduction )

NERC透過它們的專業人員及區域機構與成員,提供最佳技術及管理專業知識之資源來應付影響幹線電力系統之重大事件。

在發生停電事故或其他重大幹線電力系統擾動或緊急狀況後,NERC的角色係提供領導、協調、技術專業知識與協助,為業界應付事件。 NERC將與地區可靠度機構及可靠度協調中心(Reliability Coordinators)密切合作,協調電業界參與者之間的努力,與美國及加拿大的州、聯邦及省級政府合作,來支持電業界之應對措施。

當回應任何懷疑機構或資通網絡安全是事件原因或促成因素之事件時,NERC 將立即通知適當的政府機關並與他們協調分析。

在執行一些NERC級別的分析時,可能需要政府機關的協助。在某些情況下,與某些政府機關執行合作分析可能是合適的;例如,當系統事件涉及核能機組時,與核能管理委員會技術人員合作。這種援助可包括:有權要求受影響或有關各方通報資料;與其他政府機關的溝通;與事件中可能涉及犯罪或恐怖主義有關之分析;事件發生後立即執行初始資料收集的資源;有權召集受影響或有關各方的會議;以及用於檢討研究之技術及分析資源。如果需要聯邦或多國政府分析,政府機關應主要發揮監督及支援角色,與NERC分析密切協調。

至關重要的是,要預先明確劃分業界與政府之間的角色、職責及協調要求,以便分析及通報與影響幹線電力系統之重大停電、擾動或其他緊急情況相關的調查結果、結論及建議。

根據事件的嚴重度(severity)及受影響的區域,事件分析可能由NERC或受影響的區域可靠度機構執行。如果分析由區域可靠度機構、NERC 工作人員,至少一名NERC事件分析工作小組的成員(除了來自受影響區域可靠度機構的事件分析工作小組成員)以及來自NERC團體(community)的其他適當技術專家將參與作為區域可靠度機構分析小組之成員。

區域可靠度機構可以要求NERC將分析提升到NERC級別。在這種情況下,所有小組的職責都將轉移到NERC,區域可靠度機構可以繼續參與適當小組之分析工作。

這些程序並不代表盲目遵循的「食譜(cookbook)」。它們提供了一個架構來指導 NERC對可能具有多區域、全國或國際影響之事件的反應。仍然需要有經驗的業界領導來根據事件之具體情況調整回應措施。

回應重大停電事故及其他系統擾動可分為四個階段

  1. 情勢評估與溝通; (Situation Assessment and Communications)
  2. 情勢追蹤及溝通; (Situation Tracking and Communications)
  3. 資料收集、調查、分析、與通報;及
  4. 建議之追蹤(follow-up)

第1階段:情勢評估及溝通 (Phase 1- Situation Assessment and Communications)

NERC在第一階段的主要角色是:

  • 執行初步情勢評估;
  • 要求收集及分析事件所需之初始資料及資訊;
  • 協助區域可靠度機構領頭分析,決定從NERC團體補充技術專長之需求;
  • 發佈初步調查結果、結論及建議;
  • 維護詳細的資料記錄[不受「資訊自由法(Freedom of Information Act)」之約束];
  • 在相關情勢下協助政府機關執行犯罪(criminal)分析;
  • 為事件建立模型及分析提供技術專長;及
  • 追蹤建議。

在執行初步情勢評估時,NERC將儘早決定事件之肇因是否可能與機構或資通網路安全有關,並酌情與政府機關溝通。

事件之通知通常由NERC電力部門資訊分享及分析中心(ESISAC: Electricity Sector Information Sharing and Analysis Center)值班人員收件,並轉發給其他適當的NERC人員。NERC透過聯繫適當的可靠度協調中心(RC)執行初步情勢評估,並決定是否啟動其危機溝通計劃。在收集有關事件資訊的初始階段,盡量減少對正在執行系統復電之幹線電力系統調度員的干擾至關重要。為了盡量減少對它們工作的干擾,NERC作為ESISAC能力,應作為與政府機關之主要通信聯繫。

ESISAC運作之概念(ConOps: Concept of Operations)規定了NERC在正常情況下、緊急情況及國家安全特殊事件期間將遵循的運作計劃、溝通程序及後勤工作。ConOps包括聯邦能源管制委員會、美國能源部、美國國土安全部、美國核能管制委員會以及加拿大公共安全及緊急應變準備部(Public Safety and Emergency Preparedness)之(24×7)主要聯絡點。

重要的是, ESISAC在這幾個小時內與政府機關協調,決定這一事件係由犯罪分子還是恐怖主義分子之行為所造成的。這種犯罪評估之結果對電力調度中心來說至關重要,因為如果「攻擊」有可能仍在進行中,則需要根據這些情況採取復電及應變行動。如果NERC及政府機關認為有必要執行進一步之犯罪分析,NERC將向受影響的系統發出正式通知,保留在此分析階段及後續分析階段收集之所有相關資訊。

通報擾動及其他事件之具體準則在 NERC可靠度標準EOP-004-1中有所說明。這些準則及程序旨在為北美發生之異常系統情況及事件一致通報提供共同基礎。所有負責北美幹線電力系統可靠度之機構必須確保在所需時間範圍內向NERC遞交足夠的資訊。可靠度協調中心將使用可靠度協調中心資訊系統(RCIS: Reliability Coordinator Information System)作為與NERC溝通之主要方法。ESISAC值班人員負責監視RCIS的此類通知。

根據事件之範圍及大小程度,NERC將透過其危機溝通計劃發佈媒體公告。

第2階段:情勢追蹤及溝通 (Situation Tracking and Communications)

根據事件之性質及嚴重度,在第二階段,NERC將繼續追蹤幹線電力系統復電及為用戶供電之進展,並讓業界、政府機關及公眾了解情況。在這個階段要認識到的最重要事情是,可靠度協調中心及輸電調度中心之主要關注點是幹線電力系統的迅速復電。NERC將協調政府機關從可靠度協調中心及輸電調度中心提供資訊的請求,並作為業界及政府之間的管道及協調者,定期報告復電狀態。

隨著事件之繼續,NERC將決定是否應執行事件詳細之分析,並開始指認人力需求、資料收集與保留要求,以及應該在什麼級別執行分析。如果事件在區域內當地化,則NERC將參與區域可靠度機構之事件分析。

第3階段:資料收集、調查、分析及通報 (Phase 3 -Data Collection, Investigation, Analysis, and Reporting)

  1. 根據事件之範圍、大小程度及影響,在第3階段期間,NERC可能會:
  2. 對系統及發電機反應執行概述分析;
  3. 依靠其區域可靠度機構之一執行分析以及監視分析結果;
  4. 與區域可靠度機構合作執行分析;或
  5. 執行NERC級別之分析。

NERC執行長(CEO)將根據初步情勢評估(situation assessment)及與NERC技術委員會(technical committee)成員協商,決定是否需要執行NERC級別之分析。如果要執行 NERC級別的分析,NERC 執行長將任命事件分析及資訊分享處長(Director of Events Analysis and Information Exchange)領導分析,以及組建一個高階技術指導小組(high-level technical steering group),在整個分析過程中提供指導及支援。

NERC保留在區域可靠度機構分析結果出來之前提升或增強區域可靠度機構執行之分析的權利。在調查過程中,NERC可以隨時提出額外的分析或支持資料之要求。

區域可靠度機構可以要求NERC將分析提升到NERC級別。在這種情況下,所有小組之職責都將轉移到NERC,區域可靠度機構可以繼續參與適當小組的分析。

如果分析由其中一個區域可靠度機構領導,則NERC工作人員、NERC事件分析工作小組的至少一名成員(除了受影響區域可靠度機構的事件分析工作小組成員外)以及來自NERC團體的其他適當技術專家將以作為分類小組(triage team)參與。分類小組將作為區域可靠度機構分析小組的成員參與。分類小組還將協助區域可靠度機構確定是否需要NERC團體之額外技術專家執行分析。

對於NERC級別的分析,事件分析及資訊交換處長的首要任務是指認需要工作人員、業界及政府提供那些技術及其他資源及資料,並立即發出這些請求。這項任務將包括確認分析所需之任何特殊管理、取證或工程技能(engineering skills)。其次,事件分析及資訊交換處長必須發出那些資源及資訊之請求。第三,事件分析及資訊交換處長必須組織將執行及報告分析之小組。

特定分析所需之小組將因事件的性質及範圍而異。附件A說明了NERC級別分析所需的典型小組,附件B為NERC級別分析小組範圍提供了建議指南。參加這些小組的個人將被要求簽署適當之保密協定。NERC對事件分析參與者使用的標準(形式)保密協定(附件 C),它將視特定分析調整。

停電及擾動分析目標、方法、時程表及狀態(附件D)及NERC停電及擾動報告指南(Guidelines for NERC Reports on Blackouts and Disturbances)(附件 E)係用來指導及管理對重大停電事故及擾動的分析及報告。

NERC級別的分析將包括:(a)收集相關事件資料;(b)構建導致及觸發擾動之詳細事件順序(SOE);(c)收集系統模型及資料,並執行詳細系統的分析,以模擬事件發生前及事件發生後的情況;(d)發佈調查結果、結論及建議。這四個階段的分析細節如下:

a. 收集相關事件資料 (Collecting Pertinent Event Data)

  • 收集所有相關事件日誌、擾動記錄器、運轉人員記錄及其他系統資料。

b. 詳細的事件順序 (Detailed Sequence of Events)

  • 構建導致及觸發事件之詳細事件順序(SOE)。協調事件日誌、擾動記錄器、運轉人員記錄及其他系統資料,以建立精確之事件順序。
  • 在安全的資料倉儲中輸入並保存所有資料。

c. 詳細之系統分析 (Detailed System Analysis)

  • 評估事件順序(SOE),以決定研究檢討之關鍵時間。
  • 從區域可靠度機構及運轉機構收集必要之系統模型及資料,來精確建立模型(透過電力潮流及動態模擬)事件前之情況。決定在事件發生前的關鍵時刻之事件前條件,包括評估事件前時間範圍內之可靠度裕度(reliability margins)。
  • 分析來自相量測量單元(PMU: phasor measurement units)、高速資料記錄器(high-speed data recorders)、數位故障記錄器(digital fault recorders)、數位電驛及系統電驛掉牌(targets)的資料。
  • 分析發電機及負載性能,包括低頻及低電壓電驛動作。
  • 使用模型資訊及事件順序對觸發事件及停電事故順序建立動態模型。確認故障傳播的系統現象。提供顯示連鎖性質之圖形結果。當初步發現需要進一步研究時,執行額外的分析。

d. 調查結果、結論及建議 (Findings, Conclusions, and Recommendations)

  • 識別及評估促成事件之故障,包括可能的系統不穩定情況、系統保護誤動作、發電機動作等。
  • 識別或排除對電力系統之人為/資通網路犯罪或機構攻擊。
  • 確定系統在停電事故時是否運轉在設備及系統設計標準範圍內。
  • 評估系統運轉人員及可靠度協調中心人員之資格、訓練、SCADA/EMS工具及通信,以及這些在事件前及事件期間之有效性。
  • 評估通信系統及調度中心之間的通信是否足夠充分。
  • 確認可能促成停電事故之有關維護或設備狀況的任何問題。
  • 確定系統復電程序是否可用且充分。確定導致發電機及負載復電意外延遲的任何問題。
  • 確認連鎖停電事故之肇因及促成因素。
  • 建議採取措施,以防止將來發生連鎖停電事故並改進系統可靠度。
  • 確定系統設計是否合理。
  • 所有合規問題都將提交給NERC合規處長(Director of Compliance)。

第4階段:建議之追蹤(Follow-up on Recommendations)

對於第4階段,NERC及區域可靠度機構將追蹤所有分析中提出之具體建議,無論是在區域可靠度機構還是NERC層面。在某些情況下,如果政府機關在分析中發揮了直接作用,將向這些機構報告在落實建議方面之進展情況

A.1 真相調查小組 (Fact-Finding Teams)

  • 機構及/或資通網路安全(如果需要)
  • 現場訪視
  • 系統資料收集(頻率、電壓、發電及負載)
  • 系統保護及控制資訊
  • 系統復電
  • 與區域可靠度機構小組之協調

A.2 評估及分析小組 (Assessment and Analysis Teams)

  • 發電及輸電保護系統之性能
  • 頻率分析
  • 設備維護
  • SCADA/EMS/工具
  • 運轉人員訓練
  • 遵守可靠度標準
  • 系統規劃
  • 系統調度運轉
  • 系統復電
  • 肇因分析
  • 系統模擬
  • 區域間之協調
  • 植被管理 (Vegetation management)
  • 建議未來措施
  • 安全及執法聯絡(Security and law enforcement liaison)

A.3 資料管理小組(Data Management Teams)

  • 資料要求
  • 資料採集
  • 資料倉儲 — 輸入、記錄、保留及維護
  • 資料發佈

A.4 報告撰寫小組(Report Writing Teams)

  • 文字(Text)
  • 圖形(Graphics)
  • 介紹簡報(Presentations)

A.5 溝通小組 (Communications Teams)

  • 新聞發布(Press releases)
  • 政府機關連繫介面(Interface with government agencies)
  • 採訪(Interviews)

附件 B (Attachment B)-NERC 停電及擾動應變程序 (NERC Blackout and Disturbance Response Procedures)分析小組工作範圍指南 (Guidelines for Analysis Team Scopes)

每次停電或擾動都是獨一無二的,因此需要一套客製化分析方法。下列分析小組範圍指南係建議性的,而不是確定性的。並非所有列出的小組都可能需要執行特定分析。

B.1 資料請求及管理小組(Data Requests and Management):

本小組分析師組織大量為支援停電分析而發電之原始資料(raw data)及加值資訊(value-added information)進入資料倉儲中。本小組發出資料請給受影響的機構,並將收到的所有資料編定目錄與存儲,以及為支援分析的小組及人員提供安全及保密之使用。本小組作為分析師發出資料請求、接收及存儲資料以及管理資料查詢之單一窗口(single point),並負責確保資料的一致性、安全性及機密性,並最大限度地減少重複資料請求。

B.2 事件順序小組(Sequence of Events):

精確、準確的事件發生順序(SOE: sequence of events)係分析之所有其他面向的構建方塊(building block),也是根本肇因分析之起點。它是發展計算機模型的基礎,來模擬系統情況並評估造成停電事故期間之定態及穩定度情況。事件發生順序(SOE)係事實真相的基礎,分析之所有其他面向都可以在此基礎上進行。

B.3 系統建立模型及模擬分析小組(System Modeling and Simulation Analysis):

系統建立模型及模擬允許調查人員複製造成停電事故的系統情況。雖然事件順序提供了間斷事件(discrete events)之精確描述,但它沒有說明電力系統之整體狀態(overall state)以及它與各種定態、電壓穩定度及功率角穩定度極限的接近程度。電力系統之精確計算機模型,基準為選定臨界時間(critical times)之實際情況,讓分析人員能夠執行一系列敏感性檢討,來決定系統在導致停電事故之每個時間點是否穩定並在限制範圍內,以及系統在何時變得不穩定。它也讓分析師測試不同的解決方案以防止連鎖事故。雖然無法重現整個停電順序,但模擬方法將揭示引發停電事故並在系統中傳播的故障模式。

B.4 肇因分析小組(Root Cause Analysis):

肇因分析係透過提供系統性方法來評估根本肇因及造成停電事故或擾動之因素,從而指引整個分析過程。本小組與技術分析小組密切合作,並根據需要利用其他資料源來記錄有關促成停電或擾動的條件及作為(或不作為)之經過驗證的事實。肇因分析透過指出需要進一步調查的領域及可能對吸取經驗教訓感興趣的其他領域來指導整體分析,但不是停電事故的因果關係。肇因分析使分析過程能夠制定事實記錄,從而在期末報告中得出有關停電肇因之合乎邏輯及可抗辯的結論。

B.5 運轉工具、SCADA/EMS、通信及運用計畫小組(Operations Tools, SCADA/EMS, Communications, and Operations Planning):

本小組將評估電力調度中心及可靠性協調中心對電力系統之可觀測性(observability),以及運轉(即時及日前)可靠度評估工具之可用性與有效性,包括視圖之多重性(redundancy)及觀察有關幹線電力系統情況「全局面(big picture)」的能力。本小組也還調查了受影響地區營運機構及可靠性協調中心之運轉實務及這些實務的有效性。 本小組調查停電相關之所有方面,包括運轉人員及可靠性協調中心對系統情況、作為或不作為以及通訊之了解。

B.6 頻率/區域控制誤差(ACE)小組(Frequency/ACE):

本小組將分析與典型的互連系統運轉相比較可能發生之潛在頻率異常,來決定控制性能及頻率是否存在任何異常問題,以及它們可能產生與停電相關之任何影響

B.7 系統規劃、設計及檢討(System Planning, Design, and Studies):

本小組將分析用於設定系統運轉限制之責任、程序及設計準則(criteria),以及將其與良好公用事業實務(good utility practice)比較。本小組將審查檢討停電事故當天的實際限制,以及是否遵守了這些限制。本小組將檢視受影響地區之電壓排程表及指南,以及無效電力管理實務,包括使用靜態及動態無效電力備轉容量。本小組將分析標籤(tagged)及交易排程,來決定是否理解及遵守了區域間轉供限制。本小組將分析在受影響地區完成之系統規劃及設計檢討,以確定運轉條件是否與這些檢討的假設一致,以及規劃及設計檢討是否充分及有效。

B.8 輸電系統性能、保護、控制、維護及損壞小組(Transmission System Performance, Protection, Control, Maintenance, and Damage):

本小組調查所有輸電設施自動動作(跳脫及復閉)導致所有大於100 kV的設施停電事故的原因。此檢討包括電驛保護及特殊保護系統(remedial action schemes),確認每一動作的原因以及可能發生的任何誤動作。本小組還評估了受影響地區的輸電設施維護實務與良好公用事業實務之比較,並確認了因停電事故而以任何方式損壞之任何輸電設備。

本小組將評估輸電線路額定值實務以及環境溫度及風速,按照輸電導體之設計溫度,對輸電線路性能的影響。本小組應報告有關導致輸電設施跳脫之原因的任何模式及結論;為什麼停電會延伸到如此之遠,而不是進一步擴展到其他系統;為什麼輸電系統在它所跳脫的位置分離;任何誤操作以及這些誤操作對停電的影響;以及任何輸電設備損壞。本小組也將報告受影響地區機構之輸電設施維護實務與良好公用事業實務比較。植被管理(Vegetation management)實務在這裡被排除在外,並由不同的小組負責。

B.9 發電機性能、保護、控制、維護及損壞(Generator Performance, Protection, Controls, Maintenance and Damage):

本小組將調查所有銘牌額定為10 MW或更大的發電機跳脫之肇因,直到停電結束期間。審查檢討應包括發電機跳脫的肇因、電驛掉牌(targets)、機組出力回降(runbacks)及電壓/無效電力偏移。本小組應報告因停電事故而損壞之任何發電機設備。本小組應報告導致發電設施跳脫的模式(patterns)及結論。小組應識別任何意外的性能異常或無法解釋之事件。本小組應評估受影響地區的發電機維護實務與良好公用事業實務之比較。本小組將分析發電機低頻率設定與輸電設定的協調,例如低頻卸載(under-frequency Load shedding)。本小組將收集及分析受影響核能機組的資料,並與核能管制委員會合作解決核能機組之問題。

B.10 植被/路權(ROW)小組 (Vegetation/ROW):

本小組調查受影響地區輸電設施業主在植被管理及路權(ROW)維護方面的實務做法。這些實務將與一般公認的公用事業實務以及NERC可靠度標準比較。本小組將評估受影響方在停電事故時間是否在其定義的程序範圍內,並將調查該地區與與植被接觸造成的停電事故相關之歷史模式。

B.11 分析過程及程序檢討(Analysis Process and Procedures Review):

本小組將審查檢討用於分析停電事故之過程及程序,提出改進建議,並就適當的過程、程序、表格等提出建議,來指導及加快未來的分析,包括NERC、其區域可靠度機構及政府機關之間的協調與合作。

B.12 復電檢討(Restoration Review):

NERC可靠度標準要求在北美運轉幹線電力系統部分的所有機構維護系統復電計劃(restoration plans)及全黑啟動計劃(black start plans),以及可靠度協調中心(Reliability Coordinators)需要協調這些計劃的實施。本小組將審查檢討所實施之復電計畫的適當性及有效性,以及這些計劃協調的有效性。

B.13 NERC及RE標準/程序及合規性(NERC and RE Standards/Procedures and Compliance):

本小組審查檢討NERC可靠度標準、區域可靠度標準及區域可靠度機構程序以及合規性監視及執行計劃之充分性,以解決導致停電事故的問題。本小組也審查檢討受影響之運轉機構是否符合可靠度標準。對於不太重要的事件分析,可能不需要這個小組。但是,所有合規問題都將遞交給NERC合規處長(Director of Compliance)。

附件C-NERC停電及擾動分析保密協定

本保密協定(「協定」)日期為 _______________,係北美電力可靠度公司 (「NERC」)與__________________________________________________,NERC事件分析小組之成員[「小組成員(Team Member)」][統稱為「各方(Parties)」]。

鑒於 NERC 正在執行發生在_____________________的電力事件分析,涉及___________________及相關事項[「事件(Event)」]; 及

鑒於NERC已成立一個小組來執行該分析[「事件分析小組(Event Analysis Team)」]; 及

鑒於,為了使事件分析小組達成其目標,事件分析小組必須能夠使用_______________內運轉機構的機密或業務敏感資訊,並能夠在小組成員之間執行公開及不受限制的討論,

因此,雙方同意如下:

  1. 「事件分析資訊(Event Analysis Information)」一詞係指________________內的運轉機構或其代表已經或正在提供給NERC與NERC之事件分析相關的所有資訊,無論是在本協定日期之前還是之後提供的,無論是有形的還是無形的,以及以任何形式或媒介提供(包括但不限於口頭交流),以及事件分析小組或其代表發電的包含、反映或源自所提供之事件分析資訊的所有資訊; 然而,「事件分析資訊」一詞不應包括以下資訊:(i) 已為或將成為公眾普遍可獲得之資訊,除非簽署方或簽署方向其提供資訊之任何人的行為所致,或( ii ) 為小組成員所知或取得,與從事件分析小組接收資訊無關。
  2. 小組成員瞭解並同意,事件分析資訊僅用於事件分析之目的,事件分析資訊不得以任何方式用於促進任何個人或機構之商業利益。小組成員進一步了解並同意,他或她不會向任何未簽署本協定的人披露事件分析資訊,除非法律或司法或管制機關命令可能要求披露。
  3. 如果小組成員的僱用組織簽署了 NERC 電力系統安全資料保密協議[「NERC 安全資料協議(NERC Security Data Agreement)」],則第 2 款不應被視為禁止小組成員向該組織的其他員工披露事件分析資訊,但僅在NERC 安全資料協定中定義的「安全資料」在組織內共享之範圍內。
  4. 雙方明確同意,事件分析資訊只能透過NERC授權的官方發佈及報告披露。
  5. 可靠度協調中心向已簽署本協定的事件分析小組成員提供事件分析資訊不得違反NERC電力系統安全資料保密協定。
  6. 本協定僅供本協議雙方使用。本協定只能透過雙方簽署的個別書面形式執行修改或放棄。如果本協定的任何條款或規定是非法的或不可執行的,則雙方的意圖是本協議的其餘部分不受影響,並且雙方的意圖是,代替非法、無效或不可執行的每個條款或規定,作為本協定的一部分,增加與此類非法條款或規定相似的條款或規定, 無效或不可執行的條款或規定,盡可能合法、有效及可執行。本協定將受新澤西州法律之管轄及解釋,但可能適用其他司法管轄區法律之任何法律選擇要求除外。
  7. 本協定的期限為自本協議簽訂之日起兩(2)年,但第2、3及4款的義務應自本協議簽訂之日起持續五(5)年。

北美電力可靠度公司

簽署:_____________________________________

印刷:_________________________________

職位:___________________________________

NERC事件分析小組成員

簽署:___________________________________

印刷:___________________________________

附件D (Attachment D)-NERC 停電及擾動分析目標、分析方法、時程表及狀態(NERC Blackout and Disturbance  Analysis Objectives, Analysis Approach, Schedule, and Status)

附件 E(Attachment E)-NERC 關於停電及擾動報告指南(Guidelines for NERC Reports on Blackouts and Disturbances)

每次停電事故或擾動都是獨特的,因此需要採用客製化的方法進行調查與通報。 這些NERC報告的指南是建議性的,而不是決定性的。 並非所有調查及報告都需要涵蓋下列所有這些主題。

*簡介及目的 (Introduction and Purpose)

*停電或擾動之執行摘要 (Executive Summary of Blackout or Disturbance)

*結論與建議 (Conclusions & Recommendations)

*盡量減少未來停電及擾動之可能性的措施(Actions to Minimize the Possibility of Future Blackouts and Disturbances)

*事件詳細分析 (Detailed Analysis of Event)

第一章 事件順序 (Sequence of Events)

1.1.1. 每次跳脫之原因 (Reasons for each trip)

1.1.2. 負載跳脫之順序 (Sequence of loss of Load)

1.1.3. 連鎖及孤島事件之描述 (Description of Cascading and islanding)

第二章 建立系統模型 (System Modeling)

2.1.1. 設備額定及限制 (Equipment ratings and limits)

2.1.2. 定態、系統動態及其他分析 (Steady state, system dynamics, and other analyses)

2.1.3. 模擬成功之程度 (Degree of simulation success)

2.1.4. 模擬結果 (Simulation results)

2.1.5. 結論及經驗教訓 (Conclusions and lessons learned)

2.2.1.負載水準 (Load levels)

2.2.1.1.預測與實際 (Forecast vs. Actual)

2.2.1.2.與規劃及運轉模型之比較 (Comparison with planning and operational models)

2.2.2. 發電調度 (Generation dispatch)

2.2.2.1.預測與實際 (Forecast vs. actual)

2.2.2.2.與前一天檢討之比較 (Comparison with day ahead studies)

2.2.2.3.通報計劃與故障停電事故 (.Reporting of scheduled and forced outages)

2.2.3. 備轉容量 (Reserve capacity)

2.2.3.1.MW 備轉容量之位置 (Location of MW reserves)

2.2.3.2.計劃與實際 (Planned vs. actual)

2.2.4. 輸電系統配置 (Transmission configurations)

2.2.4.1.計劃與實際(Planned vs. actual)

2.2.4.2.與前一天檢討之比較 (Comparison with day ahead studies)

2.2.4.3.通報計劃及故障停電事故 (Reporting of scheduled and forced outages)

2.2.5. 區域間交易 (Interregional transactions)

2.2.5.1.計算之轉供限制 (Calculated transfer limits)

2.2.5.2.限制之根據:熱容量、電壓及穩定度 (Basis for limits – thermal, voltage, and stability)

2.2.5.3.季節性評估:假設與實際 (Seasonal assessments – Assumptions vs. actual)

2.2.5.4.實際排程與標記排程 (Actual schedules vs. Tagged schedules)

2.2.5.4.1. 區域融通誤差(AIE)調查 [area interchange error (AIE) Survey]

2.2.5.4.2. 標籤調查 (Tag Survey)

2.2.6. 系統電壓(輪廓)及無效電力供應 (System voltages (profile) and reactive supplies)

2.2.6.1.無效電力供應及電壓排程之協調 (Coordination of reactive supplies and voltage schedules)

2.2.6.2.電力轉供之無效電力供應 (Reactive supply with power transfers)

2.3.1. 系統電壓(輪廓)及無效電力供應 (System voltages (profile) and reactive supplies)

2.3.2. 電力潮流及設備載流 (Power flows and equipment loadings)

2.3.3. 系統動態效應 (System dynamic effects)

第三章 輸電系統性能 (Transmission system performance)

第四章 發電機性能 (Generator performance)

4.2.1. 低頻 (Underfrequency)

4.2.2. 超速 (Overspeed)

4.2.3. 勵磁系統 (Excitation systems)

4.2.4. 其他系統 (Other systems)

第五章 系統頻率 (System frequency)

5.1.1. 頻率異常之分析 (Analysis of frequency anomalies)

5.1.2. 時間誤差校正之效果 (Effect of time error correction)

5.2.1. 剩餘之互連系統 (Remaining interconnection)

5.2.2. 剩餘之孤島系統 (Islands remaining)

第六章 調度運轉 (Operations)

6.1.1. 可靠度協調中心 (Reliability Coordinators)

6.1.1.1.代表及授權 (Delegation and authority)

6.1.1.2.監視能力 (Monitoring capabilities)

6.1.1.2.1. 涵蓋範圍及系統可見度 (Scope of coverage and system visibility)

6.1.1.2.2. 監視工具 (Monitoring tools)

6.1.1.2.3. 資料可用性及使用 (Data availability and use)

6.1.1.3.運用計畫能力 (Operations planning capability)

6.1.1.3.1. 運用計畫工具 (Operational planning tools)

6.1.1.3.2. 協調 (Coordination)

6.1.1.4.運轉程序 (Operating procedures)

6.1.1.4.1. 緊急運轉 (Emergency operations)

6.1.1.4.2. 監視系統或元件之喪失 (Loss of monitoring system or components)

6.1.1.4.3. 溝通程序 (Communication procedures)

6.1.1.5.運轉操作資格及訓練 (Operating qualifications and training)

6.1.1.5.1. 調度運轉人員之資格 (Qualification of operators)

6.1.1.5.2. 提供之訓練 (Training provided)

6.1.1.5.3. 緊急情況之模擬 (Simulation of emergencies)

6.1.2. 輸電調度中心(Transmission Operators)

6.1.2.1.採取行動之授權 (.Authority to take action)

6.1.2.2.監視能力 (.Monitoring capabilities)

6.1.2.2.1. 涵蓋範圍及系統可見度 (Scope of coverage and system visibility)

6.1.2.2.2. 監視工具 (Monitoring tools)

6.1.2.2.3. 資料可用性及使用 (Data availability and use)

6.1.2.3.運用計畫能力 (Operations planning capability)

6.1.2.3.1. 運用計畫工具 (Operational planning tools)

6.1.2.3.2. 協調 (Coordination)

6.1.2.4.運轉操作程式 (Operating procedures)

6.1.2.4.1. 緊急運轉 (Emergency operations)

6.1.2.4.2. 監視系統或元件之喪失 (Loss of monitoring system or components)

6.1.2.4.3. 溝通程序 (Communication procedures)

6.1.2.5.運轉操作資格及訓練 (Operating qualifications and training)

6.1.2.5.1. 運轉人員之資格 (Qualification of operators)

6.1.2.5.2. 提供之訓練 (Training provided)

6.1.2.5.3. 緊急情況模擬 (Simulation of emergencies)

第七章 系統規劃與設計 (System Planning and Design)

7.1.1. 設定限制之責任 (Responsibility for setting limits)

7.1.2. 可輸電容量(ATC)及總輸電容量(TTC)計算 (ATC and TTC calculations)

7.1.3. 規劃檢討 (Planning studies)

7.1.3.1.·廣域同時轉供限制 (Wide-Area simultaneous transfer limits)

7.1.3.1.1. 限制之決定 (Determination of limits)

7.1.3.1.2. 限制之監視 (Monitoring of limits)

7.1.3.1.3. 限制之根據-熱容量、電壓及穩定度 (Basis for limits – thermal, voltage, and stability)

7.1.3.1.4. 區域可靠度機構評估 (Regional Entity assessments)

7.1.3.1.5. 受影響地區之其他系統檢討(Other system studies in affected areas)

7.1.3.2.無效電力規劃 (Reactive planning)

7.1.3.2.1. 無效電力備轉容量規劃 (Reactive reserve planning)

7.1.3.2.2. 有效與靜態資源 (Active vs. static resources)

7.1.3.2.3. 電壓穩定度分析 (Voltage stability analysis)

7.1.3.3.規劃用之區域標準及/或NERC可靠度標準 (Regional Criteria and/or NERC Reliability Standards used for planning)

7.1.3.3.1. 遵守這些規劃區域準則及/或可靠度標準 (Compliance to these planning Regional Criteria and/or Reliability Standards)

第八章 可靠度標準及合規性 (Reliability Standards and Compliance)

8.1.1. 可靠度協調中心(Reliability Coordinators)

8.1.1.1.先前之稽核及結果 (Previous audits and results)

8.1.1.1.1. 符合NERC可靠度標準 (Compliance with NERC Reliability Standards)

8.1.1.2.根據分析更新調查結果 (Updated findings based on analysis)

8.1.1.3.停電事故後之稽核結果及發現 (Post blackout audit results and findings)

8.1.1.4.對未來稽核之建議 (Recommendations for future audits)

8.1.2. 平衡機構 (Balancing Authorities)

8.1.2.1.區域可靠度機構稽核 (Regional Entity audits)

8.1.2.1.1. 符合NERC可靠度標準及區域可靠度標準 (Compliance with NERC Reliability Standards and Regional Reliability Standards)

8.1.2.2.根據分析更新調查結果 (Updated findings based on analysis))

8.1.2.3.停電事故後稽核結果及發現 (Post blackout audit results and findings)

8.1.2.4.對未來稽核之建議 (Recommendations for future audits)

8.2.1. 遵守這些運轉區域準則及/或可靠度標準 (Compliance to these operating Regional Criteria and/or Reliability Standards)

8.3.1.改進之需要(Improvements needed)

8.3.2. 潛在之新可靠度標準 (Potential new Reliability Standards)

第九章 盡量減少未來大範圍事件可能性之措施(Actions to Minimize the Possibility of Future Widespread Events)

第十章 復電 (Restoration of Service)

10.1.1. 區域可靠度組織(RTO)及獨立電力調度中心(ISO) (RTOs and ISOs)

10.1.2. 輸電運轉公司(輸電調度中心) (Transmission Operators)

10.1.3. 發電運轉公司(發電公司) (Generator Operators)

10.1.4. 配電供應商(配電公司) (Distribution Providers)

10.2.1. 輸電線復電 (Transmission line restoration)

10.2.1.1. 控制區域內/ISO/RTO (Within control area/ISO/RTO)

10.2.1.2.區域間之連接線(Interarea tie lines)

10.2.1.3. 障礙及其他問題 (Impediments and other issues)

10.2.2. 恢復發電(Generation restoration)

10.2.2.1. 公用事業電力公司發電 (Utility-owned generation)

10.2.2.2. 獨立民營發電廠發電 (Independent generation)

10.2.2.3. 燃料供應裕度 (Fuel supply adequacy)

10.2.2.4. 化石燃料機組 (Fossil units)

10.2.2.5. 核能機組 (Nuclear units)

10.2.2.6. 容量備轉容量 (Capacity reserves)

10.2.2.7. 與輸電系統之協調 (Coordination with transmission)

10.2.2.8. 與負載用戶及其他發電廠之協調 (Coordination with Load and other generation)

10.2.2.9. 障礙及其他問題 (Impediments and other issues)

10.2.3. 協調及溝通 (Coordination and communications)

10.2.3.1. 在控制區域內/ISO/RTO (Within control area/ISO/RTO)

10.2.3.2. 與外部控制區域/ISO/RTO (With outside control areas/ISOs/RTOs)

10.2.3.3. 廣域涵蓋 (Wide-Area coverage)

10.2.3.4. 障礙及其他問題 (Impediments and other issues)

10.3.1. 用戶復電之時間 (Time to restore customers)

10.3.2. 修改之必要性 (Need for modifications)

10.3.3.必要參與者程序之可用率 (Availability of procedures to necessary participants)

10.3.4. 訓練及實務演練之必要性 (Need for training and practice drills)

10.3.5. 與其他控制區域/ISO/RTO之比較 (Comparison with other control areas/ISOs/RTOs)

第十一章 分析之過程 (Analysis Process)

11.1.1. 組織 (Organization)

11.1.2. 與美國-加拿大專案小組之協調 (Coordination with US-Canada task force)

11.1.3. 與區域可靠度機構及區域輸電組織(RTO)之協調 (Coordination with Regional Entities and RTOs)

11.1.4. 建議過程之改進 (Recommended process improvement)

11.1.4.1. 用於其他事件-未遂事故等。(Use for other events – near misses, etc)

11.2.1. 資料收集過程 (Data collection processes)

11.2.1.1. 資料請求過程 (Data request process)

11.2.1.2. 使用之資料表格 (Data forms used)

11.2.2.資料之接收(Data received)

11.2.2.1. 資料之品質及有用性 (Quality and usefulness of data)

11.2.3. 資料倉儲 (Data warehousing)

11.2.3.1. 資料倉儲之結構 (Data warehouse structure)

11.2.3.2. 資料之可使用性 (Accessibility of data)

11.2.4. 未來分析之資料表格及過程 (Data forms and process for future analyses)

參考資料:

 Rules of Procedure (with Appendices)   Effective: November 28, 2023

介紹愛爾蘭2023-2030年運轉政策藍圖

目錄

1.1.1 背景… 1

1.1.2 塑造我們的電力未來… 2

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I.前言

  • 指認技術稀缺性(Scarcities)及運轉需求:包括現在與未來之預測。
  • 制定運轉協定(Protocols)、政策及程序。
  • 系統研究以發展主要運轉指標(Metrics),包括SNSP、慣性、最少機組數及系統強度。
  • 修訂及發展運轉政策,以新的系統(輔助)服務提供能力、運轉系統與工具來協助運轉電力系統。

II. 愛爾蘭2023-2030年運轉政策藍圖簡報

動態穩定度可以大致分類及定義如下:

2030年主要政策目標(Key Policy Objectives for 2030)

資料來源:

Operational Policy Roadmap 2023-2030

Operational-Policy-Roadmap-2023-to-2030.pdf (eirgrid.ie) 愛爾蘭 (EirGrid)及英國北愛爾蘭 (SONI)輸電調度中心(TSO)  2022年12月

https://www.eirgrid.ie/shaping-our-electricity-future/system-operations

介紹愛爾蘭輸電調度中心(EirGrid)運轉政策-系統非同步滲透(占比)率-定義與公式

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第一章 介紹 (Introduction)

隨著風力及太陽能等非同步發電裝置容量的增加,以及與愛爾蘭全島電力系統跟英國與歐洲法國的進一步互聯(interconnection),有必要量測及限制系統非同步滲透率(SNSP: System Non-Synchronous Penetration),以確保系統的安全及謹慎運轉。本文之目的係闡明SNSP的定義。

SNSP的定義係根據促進再生能源(FoR: Facilitation of Renewables)研究的結果。如果未來的研究顯示需要更改SNSP定義,則此政策(policy)將相應更新。

FoR研究指認了與運轉具有高滲透率之非同步電源(例如風力發電及HVDC互聯線輸入電力)的電力系統相關之許多問題。這些問題包括在大容量饋入電力跳脫或輸電線路故障後,發生之頻率穩定度(frequency stability)、暫態穩定度(transient stability)及電壓穩定度(voltage stability)。SNSP指標是根據對研究結果之分析而制定的,來提供獲取問題範圍之單一限制(single constraint)。儘管該指標是一個近似值,但它被認為是應用在即時運轉中之謹慎限制。

在FoR研究中,考慮了高壓直流(HVDC)互聯線的輸入電力情況及輸出電力情況,但沒有明確研究代輸(wheeling)電力潮流(在一條互聯線上輸入,在另一條互聯線上輸出)。然而,就目前的互聯水準而言,認為代輸(wheeling)電力潮流不會對系統安全產生重大影響。因此,在SNSP計算使用之前,將對互聯線電力潮流採用凈值處理。將來,隨著進一步的互聯線連接到系統,可能會對此進行檢討。

第二章系統非同步滲透率之定義 (SNSP: System Non-Synchronous Penetration Definition )

系統非同步滲透率(SNSP)是系統在某個時刻的非同步發電量之量測。它是非同步發電量(non-synchronous generation)與高壓直流輸電(HVDC)凈輸入電力量(imports)之即時MW貢獻對系統負載(demand)加上高壓直流輸電凈輸出(exports)電力量的比率。因此,SNSP以百分比表示的計算公式如下:

上式中:

  • 非同步發電量(Non-Synchronous Generation) = 大型非同步發電(Large Scale Non-Synchronous Generation)總發量 + 小型非同步發電(Small Scale Non-Synchronous Generation)總發量的表示

(a)大型非同步發電總發量 = 全島系統風力發電及太陽能發電總量(以及所有額外的非同步發電量,例如潮汐發電)

(b)小型非同步發電總量之代表計算方法如下:

SSGRep =(小型風力發電之裝置容量 X 大型風力發電裝置容量可用率之比 X 0.6)+(小型太陽能發電之裝置容量 X 大型太陽能發電裝置容量可用率之比)

  • 淨互聯線輸入電力/輸出電力(Net Interconnector Imports/Exports) = 摩友(Moyle)與 東西互聯線(EWIC)之淨電力潮流,係在單一電力市場(SEM)端測量,亦即摩友(Moyle)MW電力潮流量在 Ballycronan More變電所測量、東西互聯線(EWIC) MW電力潮流量在 Portan變電所測量(亦即,EWIC在滿載輸出時為530 MW)
  • 系統負載係在發電端量測*1,以及為計算SNSP之目的,包括特洛山(Turlough Hill)抽蓄電廠抽水負載。即時計算之計算方法如下: 

(a)系統負載(Demand) = 全島系統發電量(包括非同步發電)+ 淨輸入電力(Net Imports) – 淨輸出電力(Net Exports)

(b)其中全島系統發電量*2代表滿足系統負載及任何特洛山(Turlough Hill)抽蓄電廠抽水負載之發電量

[*註]:

*1 發電端量測發電量(Generated Power) = 輸出電力 + 發電機廠用電(House Load)

*2這是目前EMS「系統發電量」之全島等效發電量。例如,如果系統負載(demand)為3,000MW,以及有兩台抽蓄機組以73 MW的抽水負載運轉,則系統發電量約為3,146MW。 

附註事項(Additional Notes):

  • 假設特洛山(Turlough Hill)抽蓄電廠在抽水時被視為額外負載;
  • 需量端機組(Demand Side Units)在調度時會導致系統負載的隱性減少;及
  • 聚合發電機組(Aggregated Generating Units)應被視為額外之同步發電量(additional synchronous generation)。

第三章 結算處置(Settlement Implementation)

標量(Scalars)係應用於提供「安全永續電力系統 (DS3: Delivering a Secure Sustainable Electricity System)」系統(輔助)服務費率,為了激勵提供(輔助)服務之彈性(flexibility)、可靠度(reliability)、金錢價值(value for money)及績效(performance)。

如上所述,SNSP(%)指標係計算時間稀缺標量值(Temporal Scarcity Scalar)之輸入。SNSP(%)值的時間加權平均值(time-weighted average)是針對每30分鐘間隔之結算交易週期計算的。然後,將時間稀缺標量應用於下表表1中所說明的服務(輔助)費率。

表 1:時間稀缺標量值(Temporal Scarcity Scalar Values)(2018年5月1日生效)

時間稀缺標量(Temporal Scarcity Scalar)是應用於支付提供DS3系統(輔助)服務之供應機組費用的眾多標量之一。供應機組提供服務的合約比例因數(Scaling Factor)係應用於該服務之標量的乘積。

有關 DS3系統(輔助)服務標量的更多資訊,請參見愛爾蘭單一電力市場(SEM) 委員會關於費率及標量(tariffs and scalars)的決定文獻及 TSO 的標量設計建議文件。

參考資料:

https://cms.eirgrid.ie/sites/default/files/publications/SNSP-Formula-External-Publication.pdf(System Non-Synchronous Penetration-Definition and Formulation-Operational Policy – 27 August 2018)

介紹NERC太陽能發電可用率資料系統資料通報說明書

目錄

ii-1 誰必須通報(Who Must Report) 12

ii-1-1資料公佈指南(Data Release Guidelines) 12

ii-1-2 將通報什麼?(What will be reported?) 12

ii-1-3什麼時候開始通報?(When will Required Reporting Begin?). 12

ii-1-4分階段實施方法?(Phased-in Approach). 12

1.1 資料記錄類別(Data Record Types) 13

1.1.1配置資料(Configuration Data) 13

1.1.2月別性能資料(Monthly Performance Data) 13

1.1.3事件 (Event) 13

1.2 格式(Format) 13

1.2.1通報截止日期(Reporting Deadline) 14

1.2.2延遲通報(Late Reporting) 14

1.2.3 問題及評論(Questions and Comments) 14

2.1 發電場邊界(Plant Boundaries) 15

2.2 太陽能發電場(Plants) 15

2.3 變流器組(Inverter Groups) 16

2.4 儲能組(Energy Storage Groups) 16

3.1 何時通報配置資料(When to Report Configuration Data) 16

3.2 發電場配置(Plant Configuration) 17

3.3 變流器組配置(Inverter Group Configuration) 19

3.3 儲能組配置(Energy Storage Group Configuration) 23

4.1 何時通報性能資料(When to Report Performance Data) 26

4.2變流器組性能記錄(Inverter Group Performance Record) 27

4.3 儲能性能記錄(Energy Storage Performance Record) 31

5.1 事件通報細節 (Event Detail Reporting) 32

5.2 何時通報事件資料(When to Report Event Data) 33

5.3 事件準則(Event Criteria) 33

5.3.1 事件開始(Event Start):… 33

5.3.2 事件結束(Event End):… 33

5.4 發電場事件記錄(Plant Event Record) 34

5.4.1 決定事件開始及結束時間之指南(Guidelines for Determining Event Start and End Times). 35

5.5 事件肇因代碼(Event Cause Codes) 36

5.6 促成運轉條件(Contributing Operating Condition) 36

5.7 各促成運轉條件代碼欄位的樣例(Examples of the application of the Contributing Operating Condition Code field) 37

5.7.1 無促成條件(代碼 0)… 38

5.7.2 洪水或高水位(代碼 1)… 38

5.7.3 乾旱或低水位(代碼 2)… 38

5.7.4 火災,包括野火(代碼 3)… 38

5.7.5 閃電(代碼 4)… 38

5.7.6 地磁干擾(代碼 5)… 39

5.7.7 地震(代碼 6)… 39

5.7.8 龍捲風(代碼 7)… 39

5.7.9 颶風(代碼 8)… 39

5.7.10 寒冷天氣條件(代碼 9)… 39

5.7.11 炎熱天氣條件(代碼 A)… 39

5.7.12 冰、冰雹或雪(代碼 B)… 39

5.7.13 狂風(代碼 C)… 40

5.7.14 雪崩/山崩(代碼 D)… 40

5.7.15 適當機關宣布之緊急狀態或其他外部擾動(代碼 Z)… 40

5.8 潛在的發電MWh損失… 40

B.1 機構識別(Entity Identification) 42

B.1.1 取機得構註冊ID.. 42

B1.2 發電場ID(Plant ID) 42

B1.3 變流器組ID(Inverter Group ID) 42

B1.4 儲能組ID(Energy Storage Group ID). 42

B1.5 機構通報者識別(Entity Reporter Identification). 43

C.1 太陽日間(Solar Day) 43

C.2 決定太陽日間時數之指南(Guidelines for Determining Solar Day Hours) 43

C.3 全天空日射資訊資源(Resources for Global Horizontal Irradiance Information) 44

C3.1 預期發電量(Expected Generation). 45

E.1 擁有(AV: Active)… 55

E.2 停止擁有(DV: Deactivated)… 55

E.3 刪除(DL: Delete)… 56

E.4 申請識別碼(ID: ID Request)… 56

E.5 待辦(PE: Pending*)… 56

E.6 重新擁有(RV: Reactivate)… 56

E.7 除役(RT: Retired)… 56

E.8 除役-重新改造(RP: Retired – Repowered)… 57

E.9 轉讓(TR: Transfer)… 57

G.1 運轉或商轉狀態(Active: Active or Commercial State) 66

G.2 運轉變流器小時(AIH: Active Inverter hours)… 66

G.3 運轉太陽能變流器小時數 (ASIH: Active Solar Inverter Hours) 67

G.4 變流器故障停機時間(FOIH: Forced Outage Inverter hours)-性能通報(Performance Reporting) 67

G.5 不運轉狀態 (IA: Inactive State) 67

G.6 不運轉備轉(IR: Inactive Reserve)… 67

G.7 封存(MB: Mothballed)… 68

G.8 除役機組(RU: Retired Unit)… 68

G.9 維護變流器小時數(MIH: Maintenance Inverter hours)-性能通報(Performance Reporting) 68

G.10 停機事故通報優先順序(Outage Reporting Priority) 69

G.11 計劃變流器小時數(PIH: Planned Inverter hours)-性能通報(Performance Reporting) 69

G12.備轉停機(RS: Reserve Shutdown)… 69

G.13 備轉停機變流器小時數(RSIH: Reserve Shutdown Inverter hours)… 69

G.14資源不可用變流器小時-日間 (RUIHD: Resource Unavailable Inverter hours Day) 70

G.15 資源不可用變流器小時夜間(RUIHN: Resource Unavailable Inverter-Hours Night)… 70

G.16 運轉變流器小時數(SIH: Service Inverter Hours)… 70

G.17 額外的變流器小時計算(Additional Inverter Hour Calculations) 71

G.17.1 設備可用變流器小時(EAIH: Equipment Available Inverter hours)(計算值)… 71

G.17.2設備不可用變流器小時數(EUIH: Equipment Unavailable Inverter hours)(計算值)… 71

G.17.3 不運轉變流器小時(IIH: Inactive Inverter hours)(計算)… 71

G.17.4 現場可用變流器小時(SAIH: Site Available Inverter hours)(計算值)… 71

G.17.5 現場不可用變流器小時數(SUIH: Site Unavailable Inverter hours)(計算值)… 72

一般注意事項(General Considerations) 72

H.1 故障停機-FO[Forced Outage- FO] 73

H.2.1 元件故障(Component failures:):… 73

H.2.2 跳脫或故障(Trips or faults):… 73

H.2.3 情況評估(Condition Assessment):… 73

H.2.4 發電場輔助設備(BOP: Balance of Plant)… 73

H.2.5 無陽光(No Sun) 73

H.2.6 重複故障(Repeating Faults):… 74

H.2.7 外部承包商(Outside Contractors):… 74

H.2.8 人為疏失(Human Error):… 74

H.2.9 天氣(Weather) 74

H.2.10 安全停機(Safety Shutdown) 74

H.2 維護事件-MO(Maintenance Events) 74

H.3 計畫停機事件-PO(Planned Events) 76

H.4 備轉停機事件-RS(Reserve Shutdown) 76

I.1 發電樣例:… 76

I.2 事件樣例(Event Example) 80

第一節:系統計算(組)[SECTION 1: System Calculations (for groups)]. 87

1.A 系統性能因數(System Performance Factors) 87

1.A.1 系統可用因數(SAF: System Availability Factor)… 88

1.A.2 系統等效不可用因數(SUF: System Equivalent Unavailability Factor)… 88

1.A.3 系統故障停機事故因數(SFOF: System Forced Outage Factor)… 88

1.A.4 系統故障停機事故率(SFOF: System Forced Outage Rate). 89

1.A.5 資源不可用故障停機事故率(RUFOR: Resource Unavailable Forced Outage Rate). 89

1.A.6 系統資源不可用因數(SRUF: System Resource Unavailability Factor) 89

1.A.7 系統資源可用因數(SRAF: System Resource availability Factor). 89

2.A 機組方程式(Unit Equations) 90

2.A.1 機組可用因數(AF: Unit Availability Factor)… 90

2.A.2 機組不可用因數(UF: Unit Unavailability Factor)… 90

2.A.3 機組故障停機因數(FOF: Unit Forced Outage Factor)… 90

2.A.4 機組故障率(FOR: Unit Forced Outage Rate). 90

3.A 發電指標(Generation Metrics) 91

3.A.1 機組性能指數(PI: Unit Performance Index)… 91

3.A.1.b 系統性能指數(SPI: System Performance Index)… 91

3.A.2 系統資源不可用發電因數(RUGF: System Resource Unavailable Generation Factor)… 91

3.A.2.b 系統資源可用發電因數(RAGF: System Resource Available Generation Factor)(對於資源計算,毛最大值必須為分母)… 92

3.A.8 淨容量因數(NCF: Net Capacity Factor):… 92

3.A.9 淨出力因數(NOF: Net Output Factor):… 92

參考資料:… 93

圖 1(圖i-1) NERC六個區域可靠度機構及轄區圖. 10

圖 2(圖1.1):通報截止日期之時間表. 13

圖 3(圖2.1):太陽能發電場之配置樣例… 14

圖 4(圖5.1):潛在發電MWH損失圖(Potential Production MWH Loss). 40

圖 5(圖C.1 ):國家再生能源研究室(NREL)潛在太陽能場站之全天空日射量圖… 44

圖 6(圖C.2):預期發電圖… 45

圖 7(圖G.1) 按事件類別劃分之太陽能小時數… 65

圖 8(圖I.1) 太陽能日間預期與實際發電量差異事件快照… 80

圖 9(圖I.2) 太陽能日間預期與實際發電量差異事件快照放大… 80

表 1(表3.1):  太陽能發電場配置紀錄欄位(Plant Configuration Record Fields). 17

表 2(表3.2):  太陽能發電場配置紀錄欄位說明(Plant Configuration Record Field Description). 18

表 3(表3.3):  變流器組配置紀錄欄位(Inverter group Configuration Record Fields). 21

表 4(表3.4):  變流器配置紀錄欄位說明(Inverter group Configuration Record Fields Descriptions). 23

表 5(表3.5):  儲能組配置紀錄欄位(Energy Storage Group Configuration Record Fields). 24

表 6(表3.6):  儲能組配置紀錄欄位說明(Energy Storage Group Configuration Record Fields Description). 25

表 7(表4.1):  變流器組性能紀錄欄位(Table 4.1: Inverter Group Performance Record Fields). 29

表 8(表4.2):  變流器組性能紀錄欄位說明(Table 4.2: Inverter Group Performance Record Fields Description). 31

表 9(表4.3):  儲能設備性能紀錄欄位(Table 4.3: Rnergy Storage Performance Record Fields). 31

表 10(表4.4):  儲能設備性能紀錄欄位說明(Table 4.4: Energy Storage Performance Record Fields Descriptions). 32

表 11(表5.1):  太陽能發電場事件紀錄欄位(Table 5.1: Plant Event Record Fields). 34

表 12(表5.2):  太陽能發電場事件紀錄欄位說明(Table 5.1: Plant Event Record Fields Descriptions). 35

表 13(表5.3):  促成運轉條件(必需填寫)(Table 5.3: Contributing Operating Condition (Required)). 37

表 14(表D.1):國家… 47

表 15(表D.2):美國各州州名英文縮寫… 47

表 16(表D.3):加拿大各省省名英文縮寫… 48

表 17(表D-5) 太陽能系統… 48

表 18(表D-6):變流器組SCADA製造廠家… 48

表 19(表D-7):變流器製造廠家… 49

表 20(表D-8):儲能設備製造廠家… 50

表 21(表D-9):儲能設備變流器製造廠家… 50

表 22(表D-10):儲能類別(Energy Storage Type). 51

表 23(表D-11):追蹤類別(Tracking Type). 51

表 24(表D-12):儲能設備連接類別… 51

表 25(表D-13):月別參考… 52

表 26(表D-14):可用率狀態… 52

表 27(表D-15):業主狀態… 52

表 28(表D-16):NERC區域可靠度機構英文縮寫… 53

表 29(表D-17):直流輸入類別… 53

表 30(表D-18):時區(Time Zone). 54

表 31(表D-19):事件類別(Event Type). 54

表 32(表E-1):擁有權狀態種類及指定者… 55

表 33(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-1. 82

表 34(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-2. 83

表 35(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-3. 84

表 36(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-4. 84

表 37(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-5. 85

表 38(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-6. 86

表 39(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-7. 87

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i. 序言(Preface)

電力是現代社會結構的一個關鍵組成部分,電力可靠度組織 (ERO: Electric Reliability Organization)企業致力於加強此結構。 由北美電力可靠度公司 (NERC: North American Electric Reliability Corporation) 及六個區域可靠度機構(RE: Regional Entity)所組成的電力可靠度組織企業 (ERO Enterprise)之願景,為一個高度可靠與安全的北美幹線電力系統 (BPS: Bulk Power System)。 我們(NERC)的使命是確保有效及有效率降低電網可靠度與安全度之風險。

北美幹線電力系統(BPS)由下圖與對應表所顯示的六個區域可靠度機構(RE)範圍所組成。多重彩色區域表示RE重疊,因為一些負載服務商(LSE: load-serving entities)參與一個區域可靠度機構,而相關的輸電業主(TO)/輸電運轉者(TOP)參與另一個區域可靠度機構。

1(圖i-1) NERC六個區域可靠度機構及轄區圖

ii. 介紹(Introduction)

太陽能發電可用率資料系統 (GADS-S:GADS Solar Generation)-資料通報說明書(DRI: Data Reporting Instructions)之制定,旨在協助太陽能發電場(廠)人員通報資訊給NERC的GADS-S(太陽能)通報應用程式。 此說明書詳細說明了通報資料時要遵循的程序、時間表及格式。 在本文件中,術語「機構(entity)」將用於指擁有一座或多座電場(廠)的主要組織(principal organization)(亦即太陽能發電公司)。

所有運轉2010年1月1日之後商轉且裝置容量超過2萬瓩(20MW)以上,不管如何互聯,的太陽能發電場並在NERC註冊機構之發電機業主(GO: Generator Owners)職能/範圍(function/scope)都必須通報太陽能性能資料(Solar performance data)。通報說明書詳細說明了GADS太陽能通報應用程式的通報資料元素,並且已被電業確認為對瞭解與解釋太陽能發電場之性能至關重要。

ii-1-1資料公佈指南(Data Release Guidelines)

GADS太陽能通報應用資料公布指南可在附件 A: 中找到

ii-1-2 將通報什麼?(What will be reported?)

1)變流器組配置(Inverter Group Configuration)

2)發電場配置(Plant Configuration)

3)儲能配置(Energy Storage Configuration)

4)月別性能資料(Monthly Performance Datal:

    a). 變流器組(Inverter Group)

    b). 儲能(Energy Storage)

    5)事件資料 (Event Data)

    a) 發電場

    ii-1-3什麼時候開始通報?(When will Required Reporting Begin?)

    2024年1月1日(如果 NERC 準備好接受資料,則可以提前自願提送資料)

    ii-1-4分階段實施方法?(Phased-in Approach)

    1. 第一年(2023年第三季及第四季–自願通報(視通報應用程式之可用率)
    2. 第二年(2024年)- 電場總裝置容量為 10萬瓩(100MW) 或以上的電場
    3. 第三年(2025年)- 電場總裝置容量為2萬瓩(20MW)或以上的電場

    注意:不符合所需通報標準的太陽能發電場可以在自願的基礎上進行通報。

    一 章:資料記錄類別及格式(Data Record Types and Format)

    將通報三種類別的資料檔案:

    1. 發電場(Plant)
    2. 變流器組(Inverter Group)
    3. 儲能(Energy Storage group)

    1.1.2月別性能資料(Monthly Performance Data)

    1. 變流器組(Inverter Group)
    2. 儲能組(Energy Storage group)

    1.1.3事件 (Event)

    1. 發電場(Plant)

    配置資料(Configuration data)必須在通報性能與事件(performance and event)資料之前先通報。

    配置資料係提供用來建立要通報之資產。這些資料提供了有關完成特殊分析時使用之已裝置設備、設計及運轉特性的基本資訊。配置資料可以根據需要更新。應每季檢查一次配置資料,以確保資訊是最新的。

    應使用NERC網站上提供的 Excel 格式範本或遵循資料通報範本列順序的逗號分隔值(CSV)格式檔案,透過 GADS Solar通報應用程式將資料提送給 NERC。 所有 Excel 及 CSV 格式的檔案都需要欄標頭(Column headers)。 輸入檔案中的檔案名稱及資料不得包含逗號; 但是,允許使用小數點、破折號及斜線。

    可以在同一個檔案中通報多個NERC機構、電場、變流器組及儲能組ID。 每種資料類別及範本都有特定的標籤之標記(specific tab labels)。

    1.2.1通報截止日期(Reporting Deadline)

    2(圖1.1):通報截止日期之時間表

    資料應在每日曆季結束後45天內透過 GADS Solar 通報應用程式提送資料給NERC ,如以下各節所述通報資料的細節。 通報截止日期公佈在NERC 網站 GADS 網頁上。

    1.2.2延遲通報(Late Reporting)

    當機構無法在截止日期前完成資料通報時,機構需要通知其區域可靠機構聯絡人。 GADS 網頁上有提供了用於太陽能通報的區域可靠度機構聯絡人。

    1.2.3 問題及評論(Questions and Comments)

    有關資料傳送及通報程序的所有問題都應直接用電郵寄至 gadssolor@nerc.net。

    第二章:發電場、變流器組與儲能(Plants, Groups, and Energy Storage)

    儘管圖 2.1 顯示這些組是電氣隔離的,但事實並非如此。一條饋線可以有多種變流器類別。該發電場負責使用饋線電錶、變流器電錶、SCADA系統、人工日誌或其他方式,指派發電及每小時指定到適當的群組中。

    圖2.1):太陽能發電場之配置樣例

    太陽能發電場邊界按優先順序說明如下:

    1)首選的發電場邊界通常位於發電機升壓(GSU: generator step‐up)變壓器與場內用電變壓器之間高壓端子處;

    2)符合通報準則之機構(公司)-規模級太陽能;或

    3)在有多個變流器組的情況下,發電場邊界將在發電機電壓斷路器之變電所變壓器(負載)的低側之計量電表處;或

    4)考慮到發電機組之設計與配置,任何合理的設備邊界。

      發電場邊界不得跨越NERC區域、州、省或國家的邊界。在詞彙表的「發電場」條目下提供了其他指南。

      太陽能發電場被定義為位於單一實際位置的變流器組之集合,由單一管理者管理,以及在公共運轉及管理大樓外運轉。通常,各個單獨的發電場都向EIA通報,並被視為母公司機構中的單一發電場。太陽能發電場可能有任意數量的變流器組。太陽能發電場還可能具有現場連接的儲能裝置。每個發電場都將有一個唯一的識別碼(unique identifier),由NERC透過GADS Solar通報應用程式指定。

      變流器組是具有相同製造廠家、設計、系統容量、型號及施工階段之太陽能變流器的集合(collection)。每台變流器組都將有一個唯一的識別碼,由 NERC 透過 GADS Solar 通報應用程式指定。

      儲能組是具有相同技術、製造廠家、設計、系統容量、型號及施工階段之儲能設備的集合,這些設備與再生能源發電場電氣連接並安裝在現場連接作為發電場的一部分。各個儲能組都將有一個唯一的識別碼,該識別碼由NERC 透過 GADS Solar 通報應用程式指定。

      三章:配置資料(Configuration Data)

      配置資料包含有關發電場、變流器組或現場連接儲能之位置、環境及其他設計資料。配置資料需要在通報性能、事件及元件停機事故資料之前通報。在初始輸入配置資料期間,識別碼(ID)將指定給發電場、變流器組及現場連接之儲能組(如果適用)。指定的ID保留在發電場整個生命週期中。

      配置資料可以隨時更新,並且必須每年審視一次。除役及所有權轉移透過配置資料更新來處理。NERC要求通報的值與通報給其他政府或管制機構(如 EIA、EPA等)之值相符。

      在商轉日期(COD: Commercial Operating Date)、收購(acquisition)或增榮改造(repowering)後的第一個完整月,將需要通報與設備相關的(配置)資料,例如發電場、變流器組或儲能配置資料。一旦建立後,配置資料可能會隨著更改的發生而更新。

      發電場資料是必需通報的。輸入電場配置範本時,將透過 GADS Solar 通報應用程式為每個電場指定一個唯一識別碼。停電事件資料係以發電場級別通報。

      1(表3.1):  太陽能發電場配置紀錄欄位(Plant Configuration Record Fields)

      注意:電力調度中心(ISO)資源識別碼(ID)係一個自願欄位(voluntary field),用於在ISO/RTO要求太陽能發電場提供必需的GADS通報的情況下提供由ISO/RTO市場指定之識別碼。

      2(表3.2):  太陽能發電場配置紀錄欄位說明(Plant Configuration Record Field Description)

      變流器組係具有相同製造廠家、設計、系統容量、型號及施工階段之太陽能變流器的集合(collection)。每台變流器組都將有一個唯一的識別碼,由NERC透過 GADS Solar通報應用程式指定。各個電場至少需要一個變流器組資料。

      3(表3.3):  變流器組配置紀錄欄位(Inverter group Configuration Record Fields)

      4(表3.4):  變流器配置紀錄欄位說明(Inverter group Configuration Record Fields Descriptions)

      儲能組是具有相同製造廠家、設計、系統容量、型號及施工階段之儲能設備的集合。每個儲能組都將有一個唯一的識別碼,由 NERC 透過GADS太陽能通報應用程式指定。通報現場連接儲能的月別性能資料。

      5(表3.5):  儲能組配置紀錄欄位(Energy Storage Group Configuration Record Fields)

      6(表3.6):  儲能組配置紀錄欄位說明(Energy Storage Group Configuration Record Fields Description)

      四章:性能通報(Performance Reporting)

      性能資料提供與給定月份內運轉相關的變流器組及儲能組資訊。這些資料用來計算性能、可靠度及可用率統計資訊。性能資料係必需的。

      為了 GADS Solar通報的目的,本章節中對「組(group)」的任何IEEE 762 引用都將針對變流器組之通報。

      性能資料係按月彙總,並要求在季別結束後的45天內每季別彙總一次。

      從商轉日(COD)、收購或重新增容(repowering)後的第三個完整月開始,將需要通報月別性能資料。

      如果應通報事件發生在商轉日期之後,則無論是否已開始月別性能通報,都必須通報該事件。

      7(表4.1):  變流器組性能紀錄欄位(Table 4.1: Inverter Group Performance Record Fields)

      8(表4.2):  變流器組性能紀錄欄位說明(Table 4.2: Inverter Group Performance Record Fields Description)

      儲能組性能資料提供與指定月份期間儲能組運轉相關的資訊。所有儲能組都需要通報性能資料。

      9(表4.3):  儲能設備性能紀錄欄位(Table 4.3: Rnergy Storage Performance Record Fields)

      10(表4.4):  儲能設備性能紀錄欄位說明(Table 4.4: Energy Storage Performance Record Fields Descriptions)

      五章:事件通報(Event Reporting)

      事件詳細資訊通報係用來識別對電網有影響的停機事故。事件通報係在發電場級別。

      所有發電場都需要通報事件細節。一夜之間發生的停機事故(包括計劃及維護停機事故)並在一夜之間修復不會衝擊電網。在一夜之間發生但直到日間才修復的停機事故在達到事件門檻值時會對電網產生影響。

      事件資料係與性能資料按相同的時程表通報:在每個季別結束後的45天內。

      對於新加入系統、收購或重新增容(repowered)的電場:如果符合以下事件標準的事件發生在電場或部分電場之商轉或收購日期之後,則必須在發生該事件的季別結束後45天內通報,無論是否已開始通報月別性能資料。

      5.3.1 事件開始(Event Start):

      • 互連點的電場輸出實際發電量比預期發電量低於至少 20 MW。

      5.3.2 事件結束(Event End):

      • 預期發電量及實際發電量之間的差異小於5%,並且電場正在發電量達電場總裝置容量之10%或5MW的能源,以較大者為準,或
      • 由於事件原因而無法運轉的設備的銘牌容量的95%已恢復運轉。

      11(表5.1):  太陽能發電場事件紀錄欄位(Table 5.1: Plant Event Record Fields)

      12(表5.2):  太陽能發電場事件紀錄欄位說明(Table 5.1: Plant Event Record Fields Descriptions)

      5.4.1 決定事件開始及結束時間之指南(Guidelines for Determining Event Start and End Times)

      事件在已知開始時開始,在已知結束時結束。例如,如果發電場在日出後沒有發電,則當運轉人員意識到發電場沒有發電時,「事件(event)」就會開始,因為設備可能在過夜不確定的時間故障了。但是,如果設備在設備故障時顯示故障時間,則已知事件開始的時間。同樣,如果設備在一夜之間修復,則「事件」在設備修復時結束。

      肇因代碼指出導致停機事故之設備。這可能與設備相關或與人員相關。

      肇因代碼清單可在附件 J 中找到。

      「促成運轉條件」是事件通報的必填欄位。它為導致事件或停機事故的條件提供上下文。「促成運轉條件」欄位將用於事件分析,以區分故障模式[「故障原因(what failed)」]及故障機制[故障條件(conditions under which it failed)]。促成運轉條件不會取代肇因代碼,而是補充事件之整體細節及肇因。

      13(表5.3):  促成運轉條件(必需填寫)(Table 5.3: Contributing Operating Condition (Required))

      *當可以為單一肇因指定多個促成運轉條件時,請通報影響最大的促成運轉條件。

      5.7.1 無促成條件(代碼 0)

      • 在晴天的正常運轉期間,風機因過度磨損而發生自發故障(spontaneous failure)。

      5.7.2 洪水或高水位(代碼 1)

      • 由於洪水或極端降雨條件,發電場的沉澱池有溢出的危險,電場必須降載(或停機)以防止池塘崩潰。
      • 系統提供過量的降雨,導致容載系統(containment systems)[如變壓器油圍阻池(containment basins)、發電場排水系統、排放管理化學品等]超過其容量,並影響機組的輸出,直到容載系統可以再次安全管理。

      5.7.3 乾旱或低水位(代碼 2)

      • 沙塵暴導致面板汙染,讓電場出力減少60%。

      5.7.4 火災,包括野火(代碼 3)

      • 太陽能場站發生電氣故障,引發設施發生草地火災。太陽能場站停機,以解決草地火災蔓延。
      • 森林火災造成的面板污染使太陽能發電場的出力減少 20%
      • 在森林地區的大風/低濕度條件下,由於防火而停機。
      • 在該地區發生雷電天氣期間,調度指示將發電場停機,以便輸電線路斷電,以主動解決輸電線路可能引發的火災。(停機的根本肇因是為了防止火災)。

      5.7.5 閃電(代碼 4)

      • 預先的停機以防止大冰雹造成損害,及面板位置調為垂直。
      • 在雷電暴風雨期間,一部機組因電驛動作而脫機。 由於沒有對機組或其他風場設備造成損壞,因此該機組可以相對快速地恢復發電。
      • 在雷電暴風雨期間,電桿雷擊著火,風場開關場內的結構也開始著火。 電桿火災導致電場停機。

      5.7.6 地磁干擾(代碼 5)

      • 由於大型X級地球定向太陽閃焰(solar flare)而機組提前停機。 這些類型的閃焰會導致輸電線上的大電流流動,燒毀連接的設備。

      5.7.7 地震(代碼 6)

      • 變電所及亭置式變壓器從混凝土底座上震開。 一些高壓連接設備損壞。
      • 地震發生後,直流系統的蓄電池發生移位,導致部分直流電源喪失,需要停機才能復位。

      5.7.8 龍捲風(代碼 7)

      • 龍捲風(Tornado)穿越電場摧毀了面板。
      • 電場的設備被龍捲風或龍捲風的碎片損壞。

      5.7.9 颶風(代碼 8)

      • 颶風殘留造成的大雨導致發生洪水或其他破壞,淹沒該地區並損壞電場設備,需要降載或停機。

      5.7.10 寒冷天氣條件(代碼 9)

      • 太陽能發電場的凍雨導致面板無法正常追蹤。

      5.7.11 炎熱天氣條件(代碼 A)

      • 太陽能發電場的環境溫度超過面板設計限制,導致機組停機。
      • 高環境溫度及高發電量導致出力降載,以防止發電機升壓變壓器(GSU)過熱。

      5.7.12 冰、冰雹或雪(代碼 B)

      • 冰凍雨導致架空發電機互連線跳動,造成線路拍打。 由於大雪,人工手動重置所有機組需要數週時間。
      • 發生停機及由於路況,工作人員在兩天內無法到達執行校正措施並將機組恢復運轉。

      5.7.13 狂風(代碼 C)

      • 太陽能發電場收起面板,以防止吹沙及碎屑造成的損壞。
      • 在強風期間,附近房屋的彈跳床被捲起,並吹到發電場開關場母線上,導致故障並中斷機組連接到電網。

      5.7.14 雪崩/山崩(代碼 D)

      • 來自附近山丘或山脈的雪崩損壞了發電機升壓變壓器(GSU),迫使電場離線,直到清除殘骸並進行修復。

      5.7.15 適當機關宣布之緊急狀態或其他外部擾動(代碼 Z)

      • 管理機關干預並下令關閉機組或電場的任何事件。
      • 涉及輸電線路的高速公路上發生多車事故。 政府機關要求輸電線路斷電,並要求電場停機。
      • 在流行病期間,電場人員配派受到影響,以致無法再維持最低限度的人員,電場必須關閉。
      • 交通運輸工人罷工影響了公司採購燃料之能力。

      潛在發電千度(MWh)損失係彌補事件期間實際發電曲線與預期發電曲線之間差異的面積,如下圖綠色陰影區域所示。 它是事件期間所有時間間隔(interval)差異的總和-時間間隔期間的MW損失乘以間隔持續時間。 如果完全停機,沒有實際發電量,則損失等於事件期間預期發電量(Expected Generation)的總和。

      4(圖5.1):潛在發電MWH損失圖(Potential Production MWH Loss)

      附件 A:GADS太陽能通報應用資料發佈指南(Appendix A: GADS Solar Reporting Application Data Release Guidelines)

      透過NERC程序規則(NERC Rules of Procedure)第1600節資料請求(Section 1600 Data Request) 通報資料給NERC,將根據 NERC程序規則第1500節被視為機密。 資料可能會以彙總或其他匿名形式公開報告,以保護機密性。

      附件 B:機構及變流器組識別(Appendix B: Entity and Inverter Group Identification)

      每個向GADS Solar應用程式通報資料的機構都必須使用其NERC合規註冊號 (NCR #),無論它是按要求還是自願向GADS Solar通報應用程式通報。希望自願提供 Solar 資料的機構必須向 NERC 申請自願通報 ID。

      B.1.1 取機得構註冊ID

      NERC 合規註冊 (Compliance Registry):所有NERC合規義務的機構都需要註冊

      申請 NERC合規註冊號碼的過程可在NERC網站上找到,網址為:

      http://www.nerc.com/pa/comp/Pages/Registration.aspx (請參閱 註冊過程程文件檔

      沒有 NERC 合規義務的機構:沒有NERC合規義務並希望在自願基礎上提供 Solar資料之機構必須透過自動請求ID過程申請自願通報ID,網址為:

      https://gadsSolar.nerc.net/VRRequest.aspx

      注意:擁有 NCR 編號的機構不得使用自願通報ID向GADS Solar 應用程式通報。當擁有自願通報ID的機構註冊NERC合規註冊號碼時,它必須在 gadsSolar@nerc.net 通知NERC其NCR編號,以及並停止使用自願通報ID進行通報。

      B1.2 發電場ID(Plant ID)

      發電場識別碼(ID)係由NERC指定,並使用發電場配置輸入檔中提供的資訊透過 GADS Solar應用程式請求。

      B1.3 變流器組ID(Inverter Group ID)

      變流器組ID係由NERC指定,並使用變流器組配置輸入檔中提供的資訊透過 GADS Solar應用程式請求。

      B1.4 儲能組ID(Energy Storage Group ID)

      儲能ID係由NERC指定,並使用儲能組配置輸入檔中提供的資訊透過 GADS Solar應用程式請求。

      B1.5 機構通報者識別(Entity Reporter Identification)

      • 一旦太陽能應用程式可用,NERC Solar通報計劃之使用表格將公佈。
      • NERC合規或自願主要聯繫人係負責註冊需要使用GADS太陽能計劃的個人。

      附件 C:太陽能注意事項(Appendix C: Solar Considerations)

      這些資料通報說明書旨在記錄根據太陽日間的統計資料,來測量太陽能場站的特定資訊,以及根據一天24小時選擇統計資料,來跟傳統發電機比較可靠度。

      太陽日間係被定義為根據電場之當地時間從日出到日落的期間。在一個月中,這些太陽日間小時數加起來就是運轉太陽小時數(Active Solar Hours)。當乘以變流器組中的變流器數量時,這些小時數在月別性能通報中記錄為運轉太陽能變流器小時數

      有幾種不同的資源可以在特定位置(緯度及經度)使用,這些資源顯示日出及日落發生的時間,例如NOAA10。大多數太陽能場站的日出時間與開始太陽能發電變流器中的穩定電壓之間存在微小差異,以及太陽下山時穩定電壓的一天結束與日落時間之結束。這些時刻被指定給性能通報中的資源不可用變流器小時-日(Resource Unavailable Inverter Hours-Day)。對於變流器在日間發電並向電網輸送電能的其他時間,這些時間在性能通報中被指定為運轉變流器小時數 -日間(Service Inverter Hours – Day)。根據需要記錄日間期間之計劃、維護及故障時間。如果在「資源不可用期間」發生停機事故,則停機事故優先於通報。

      在夜間,日落及日出之間的時間可以記錄為「資源不可用變流器小時數-夜間(Resource Unavailable Inverter Hours – Night)」,除非有其他影響狀態。 變流器小時-夜間(Service Inverter Hours- Night) 可以被使用當發電場提供電網支援時。

      一些 Solar機構使用全天空日射之每日平均版本,而另一些機構則使用每年版本。

      對於GADS Solar通報,全天空日射將以每年kWh/m2為單位。在研究或計算電場的全天空日射時,請小心,並注意它的參考方式,因為它可能因來源而異。有些人將每年列為全天空日射的年平均總計。(在許多情況下,輻照度是以KW / m2為單位的瞬間測量值;但是這裡使用的GHI值以kWh / m2 /年為單位,亦即日射量。)下列為使用其中一種或另一種位置之比較。

      5(圖C.1 ):國家再生能源研究室(NREL)潛在太陽能場站之全天空日射量圖

      此資料也被國家太陽照射資料庫(National Solar Radiation Database)引用。

      • 世界銀行集團(World Bank Group)提供全球太陽能地圖集(Global Solar Atlas)列出了全天空日射量,單位為度(kWh)/平方公尺(m2)/年。該圖集(Atlas)係由 Solargis公司承包製作的。Atlas可由下述網址下載Global Solar Atlas
      • 桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)光伏性能模型(PV Performance Modeling)

      如果使用您自己公司的參考資料,請務必確保通報給GADS Solar通報正確的(日與年)數目。

      C3.1 預期發電量(Expected Generation)

      預期發電量(MWh)係太陽能發電場在測量條件下所有設備按預期工作的情況下可以產生的計算最佳發電量。「實測條件」係指通報期內實際測得的太陽輻射量。預期發電是在沒有任何設備問題的可用條件下之最佳可能發電。IEC天氣校正預期發電(IEC Weather Corrected Expected Generation)是一個很好的參考。這與預測發電量(例如使用PVWatts15)不同,後者使用太陽照射的歷史測量值來預測通報期內的最大發電量,也可用於比較實際發電量。NERC不使用預測發電。在傳統電場中,電場可以提供的最大發電量在整個通報期內是恆定的。由於太陽能在任何特定一天中都是可變的,因此這種傳統方法不能用作性能的準確衡量標準。

      一般來說,我們可以說那些術語屬於預期發電(但不限於):

      預期發電(Expected Generation) = 陣列平面(POA: Plane of Array)輻照度 x 通報期時間 x 溫度校正 x 面板效率因數 x 變流器效率因數 x 內部損失因數

      下圖顯示,在可變發電的情況下,任何時刻的預期容量(MW)都將與發電場可以提供的最大容量不同。綠色區域是電場實際發電綠色區域加上橙色區域是電場期發電量

      6(圖C.2):預期發電圖

      記錄預期發電量的方法可能取決於該位置的照射度測量方法(太陽能的瞬時測量)。由於預期發電量是按月通報的,因此一個位置將按相當的時間間隔測量照射度,然後將這些時間間隔相加一個月。與每5或10分鐘測量一次照射度的位置相比,每1分鐘測量一次照射度的位置將具有更精確的預期發電。

      由於每台變流器的交流側都通報了預期發電量,因此這應該包括變流器級別的內部損失、溫度調整及內部線路損失。NERC沒有定義收集預期發電量的間隔或方法,但希望它足夠精確,即在通報的月份內,淨實際發電量(輸送到電網的千度電度)不超過預期發電量。

      附件 D:參考表(Appendix D: Reference Tables)

      如果您想在任何表格中增加項目,請將您的請求透過電子郵件發送至GADS,網址為 gadsSolar@nerc.net

      14(表D.1):國家

      15(表D.2):美國各州州名英文縮寫

      16(表D.3):加拿大各省省名英文縮寫

      17(表D-5) 太陽能系統

      18(表D-6):變流器組SCADA製造廠家

      19(表D-7):變流器製造廠家

      20(表D-8):儲能設備製造廠家

      21(表D-9):儲能設備變流器製造廠家

      22(表D-10):儲能類別(Energy Storage Type)

      23(表D-11):追蹤類別(Tracking Type)

      24(表D-12):儲能設備連接類別

      25(表D-13):月別參考

      26(表D-14):可用率狀態

      27(表D-15):業主狀態

      28(表D-16):NERC區域可靠度機構英文縮寫

      29(表D-17):直流輸入類別

      30(表D-18):時區(Time Zone)

      31(表D-19):事件類別(Event Type)

      附件 E:擁有權(業主)狀態(Appendix E: Ownership Status)

      電場、變流器組及儲能[通報組(reporting group)]擁有權(業主)狀態允許機構透過GADS太陽能通報應用程式來管理各通報組之狀態。通報組擁有權狀態係通報組配置資料記錄(configuration data record)的一部分,該記錄與在性能記錄通報組中通報之運轉狀態的通報是分開。

      用戶將能夠從GADS Solar通報應用程式查看及輸出報告,其中包括各通報組的擁有權及月別通報狀態。

      除ID請求外,GADS Solar通報應用程式將要求每次狀態變更之生效日期。有下表九類擁有權(Ownership)狀態可以指定給通報組:

      32(表E-1):擁有權狀態種類及指定者

      標識通報組係擁有(active)所有權狀態,即使當「性能狀態(Performance Status)」定義了非運轉狀態也是如此。

      任何時間當更新通報組之配置(configuration)資料時,用戶都會輸入「擁有(AV)」在通報組紀錄上,包括重新啟動(Reactivate)通報組或在轉移後與通報組相關採購機構。

      系統會指定擁有通報組所有權狀態,當:

      • 根據使用者的ID請求狀態指定通報組ID,或者
      • 當處於待處理狀態的通報組ID已經更新通報組配置資料時。

      性能記錄係預期每個月通報組在該月的任何時段具有「擁有(Active)」通報組所有權狀態(適用於變流器組及儲能組)。

      標識通報組正在進入休止(dormant)狀態。

      用戶輸入「DV」,當通報組中的所有指示板(panels)都處於不運轉狀態超過60天時

      停用的生效日期可能不是將來

      各月對於通報組具有「已停止擁有權(Deactivated Ownership)」狀態,都需要性能紀錄指示運轉理由為不運轉狀態。對於擁有權狀態為「已停止」的通報組,也需要通報事件。

      標識錯誤建立的且不再需要之通報組。

      使用者輸入「DL」,當通報組建立錯誤或以其他方式標識為重複時。

      如果標記為DL」擁有權狀態之通報組通報了該通報組的性能或事件資料,則會發生錯誤。

      標識新通報組ID之請求。

      用戶輸入ID當需要新的通報組ID時。這是唯一一通報組ID留空白之通報組擁有權狀態。

      機構不應使用ID請求開始通報其從其他通報機構購買的通報組。

      成功驗證通報組配置記錄後,GADS Solar 通報應用程式將指定通報組ID,並將通報組的所有權狀態設定為「擁有(Active)」。

      在配置報告(Configuration Report)上標識通報組所有權轉移正在等待來自購買機構之配置資料。「待辦」是系統指定之狀態,而不是用戶可通報的狀態。

      標識重新擁有一處於「已停止擁有」所有權狀態之通報組的請求。

      用戶輸入「重新擁有(RV),當通報組在停止擁有狀態後開始運轉時。需要更新通報組配置資料。重新擁有的生效日期可能是將來。

      GADS Solar通報應用程式會更新通報組配置資料,並將通報組的所有權狀態設定為 「擁有(Active)」。

      指認通報組因永久除役而不再運轉之生效日期。

      用戶輸入「除役(RT),當通報組已經永久除役時。除役的生效日期可能不會在未來。

      性能資料記錄涵蓋運轉月份到通報組運轉月份的最後一天記錄。如果通報組在月中除役,則該月的剩餘小時數將在性能記錄中通報為除役。

      標識通報組因重新改造而不再運轉之生效日期。

      用戶輸入 RP,當通報組已經除役作為重新改造工作的一部分時。重新改造日期的生效日期可能不是將來的日期。

      性能資料記錄涵蓋運轉月份到通報組運轉月份的最後一天記錄。如果通報組在月中除役,則該月的剩餘小時數將在性能記錄中通報為除役。

      標識轉讓通報組所有權之請求。

      賣出機構輸入「轉讓(TR),當賣出機構將一個通報組出售給另一個機構時。賣出機構需要在通報組記錄中輸入採購機構的銷售日期及機構ID。

      賣出機構必須通報從運轉月份到賣出機構擁有通報組之月份的最後一天的性能資料。

      附件F:名詞釋義(Appendix F: Glossary)

      聚合交流變流器削減量(Aggregate AC Clipping.)係變流器組的聚合交流銘牌(Aggregate AC Nameplate)容量與合計個別變流器容量 (Summed Individual Inverter Capacity) 之間的差異值。變流器不能再轉換直流電力的點與變流器組中所有變流器銘牌容量下合計交流電力的點之間的差異值。

      例如,一個系統具有1MW的聚合交流銘牌容量,但個別變流器容量合計(變流器組的合計)為800KW,則聚合交流變流器削減量(Aggregate AC Inverter clipping)為0.2 MW。

      對於變流器組。代表太陽能板的直流容量與變流器的交流容量之比。(如果您在交流變流器上軟體升級,則可以重新計算,但通常對於變流器組來說,這是固定的。)

      計算範例:(太陽能板直流容量之合計)/(變流器交流容量之合計)[(sum of solar panel DC capacity) / (sum of inverter AC capacity)]

      使用一組5台額定功率為2MW的變流器,您將擁有交流(AC)10MW具有5台變流器連接到每台變流器2.1MW太陽能板,這將是10.5MW直流對交流比 = 10.5/10 = 1.05

      肇因代碼(Cause code)說明在事件期間發生的情況。請參閱 附件 J有關肇因代碼之清單。這可能與「促成運轉條件(Contributing Operating Condition)」有關,端視事件發生開始日期/時間時之環境。

      完成所有測試及加入系統調試之日期,係賣方可以開始發電銷售之啟始日期(亦即計畫已基本完成時)。

      在商轉日期(COD)、收購或重新改造(repowering)後的第一個完整月將需要與設備相關之(配置)資料,例如發電場、變流器、子組或儲能配置資料。

      在商轉日期(COD)、收購或重新改造後的第三個完整月開始,將需要月別性能資料。

      如果應通報事件發生在商轉日期之後,則無論是否已開始月別性能通報,都必須通報該事件。

      樣例1月15日商轉日期(COD):商轉的第一個完整月是2月。需要通報2月份的清單(Inventory)(發電場、變流器組及/或子組)配置(configuration)資料。第一個完整月的性能(performance)資料通報將從五月開始。如果3月8日發生了可通報的事件,則將通報該事件,即使直到5月才需要追蹤性能資料。

      當發電場、變流器組或儲能組首次宣佈商務活動的時間。

      • 變流器組能夠達到其發電機銘牌MW容量的50%(太陽能條件不屬於要求部分)及
      • 通知調度變流器組能夠提供電力(太陽能條件不屬於要求部分)。
      • 滿足購電協定(PPA)或其他配電協議。

      促成運轉條件係事件的根本肇因。當環境損壞設備引起的事件,肇因代碼說明設備、促成運轉條件以及描述環境。

      限制發電(Curtailment)是風力及太陽能發電業使用的一般術語,用於承購商或輸電調度中心在有限的時間期間內非自願減少發電場最大發電量。

      此選擇定義了變流器組中的變流器係單獨由太陽能光伏供電、具有儲能系統(電池)的太陽能光伏供電、還是僅由儲能系統(電池)供電。選擇有:光伏、光伏加儲能系統(電池)及儲能系統。這不是NERC的(獨立)Energy Storageonly 通報的開始,因為這是一項單獨的工作。此欄位係在決定變流器組相對於光伏及儲能放置位置的指南。

      擴展肇因代碼及促成運轉條件的口頭文字說明,以更全面地說明事件。這可以協助NERC調查可用於改進可靠度的常見理由。

      EIA資訊可在下述網址找到: U.S. Energy Information Administration (EIA)

      這是儲能組之額定容量(rated Capacity)。(MW)

      這是隨時間推移可以提供之額定能量(rated energy)。(MWh)

      The principal organization that owns one or more plants. The entity is registered as a GOP (Generator Operator) with NERC and has an NCR number (NERC Compliance Registry), or if voluntarily reporting, a VR number (Voluntary Reporting).

      擁有一個或多個發電場的主要組織。該機構在NERC註冊為 GOP(發電公司),並擁有NCR編號(NERC 合規註冊處),或者如果自願通報,則具有VR編號(自願通報)。

      用於性能及事件通報之機構識別碼(NERC NCR 編號),以參照發電場之業主。

      通報時區中事件之結束時間及日期。24小時制用於通報。

      通報的時區中事件的開始時間及日期。24 小時制用於通報。

      事件之類別。事件分為故障、維護、及計劃事件。

      這是根據在當月加總之間隔期間內量測的太陽時數及太陽輻射。 通常,這可以使用陣列之月平面 x 面板面積 x 內部損失(Monthly Plane of Array x panel area x internal losses)來計算。 預期發電量係在每台變流器的交流側通報。這應該包括變流器層級的內部損失(internal losses)、溫度調整(temperature adjustments)、以及內部線路損失(internal line losses)。變流器組之預期發電量或事件記錄應從各台變流器彙總。如果參考IEC 61724,這將相當於天氣校正後之預期發電量。

      這是進入太陽能板的總太陽輻射。對於新發電場,使用可用資料中的理論資料,對於舊發電場,使用現場資料。這可以使用直達日射(DNI: Direct Normal Irradiance)、擴散日射(DHI: Diffuse Horizontal Irradiance) 及地面反射輻射(ground-reflected radiation)的總計來計算;然而,由於與直接輻射及漫射輻射相比,地面反射輻射通常微不足道,因此出於所有實際目的,全天空輻射僅是直接輻射及擴散輻射的總計:

      GHI = DHI + DNI * cos (Z)

      上式中Z是太陽天頂角(solar zenith angle)

      使用NREL參考(或其他參考)以及使用年平均全天空日射。如果你有過去幾年的真實資料,就可以使用上。

      這是在組層級所發之總能量 – 以千度(MWh)為單位。毛總發電量是在變流器交流側所有個別變流器之總計。

      The Individual Inverter Capacity is the limited capacity of the inverter below its Inverter AC Nameplate. This is associated with set point changes in software that limits the output of the inverter. This is used to calculate Aggregate AC Inverter Clipping.

      個別變流器容量是變流器在其變流器交流銘牌(Inverter AC Nameplate)下之限制容量(limited capacity)。這與軟體中的設定點變化有關,這些變化限制了變流器的輸出。這用於計算聚合交流變流器削減容量(Clipping)。

      對於新發電場,使用可用資料中的理論資料,對於舊發電場,使用現場資料。(一般來說,每年輻照度的標準偏差需要5年的資料。)

      有了對特定場點的年際輻照度變化的一些瞭解,用戶原則上可以選擇一個特定的實驗月份來充分特性化太陽能資源。雖然理想情況下,這種現場測量活動應持續多年,但實際原因在大多數情況下將其限制在1年或更短時間內,這增加了長期估計的不確定性。同樣,透過了解測量站週圍區域的空間變異性,用戶可以評估這些測量結果對一定距離外位置的適用性。

      這是該組中單一變流器系統之MW銘牌。

      變流器組是具有相同製造廠家、設計、型號、額定容量及建造階段之變流器的集合。變流器組中的所有變流器都必須具有相同的製造廠家、型號、設計、版本及銘牌容量。

      用於在元件停機事故及性能通報中追蹤各個變流器組之識別碼(ID: identifier)。為變流器提供穩定的面板及變流器性能。

      (W/m^2)作為樣例,典型值為 85 W/m^2。這也用於顯示開始性能通報所需的輻照度(irradiance)。此外,這將在面板層級顯示不斷變化技術之間的差異。

      這是變流器提供能量所需的最小電壓。(伏特)由於 85 W/m^2 通常足以為變流器提供足夠的電壓,因此這顯示實際需要多少電壓才能為變流器本身供電。這應該是變流器之最小切入電壓(cut-in voltage)。

      在變流器組測量的每月陣列平面(MWh/m^2)值。這是給定時間內的太陽輻射量。這是開始計算預期發電量之主要測量標準。

      淨實際發電量係在計費電表(revenue meter)或互連點(POI: Point of Interconnection)提供的能量。如果該組的場內用電或輔機負載大於變流器的總發電量,則可能會出現負的實際凈發電量。

      F.29 淨可靠容量(NDC)(相當於 NMC x 容量因數)-計算欄位[Net Dependable Capacity (NDC) (equivalent to NMC x Capacity Factor)-Calculated Field]

      淨可靠容量(NDC: Net Dependable Capacity)係計費電表上的實際發電能力減去容量損失。這些損失可能包括但不限於無太陽能(no solar)、低太陽能、高太陽能、太陽能降載(小於額定容量)或超出製造廠家運轉規範(溫度、電氣等)的損失。查看NDC的另一種方式是變流器在100%可用率下的容量,同時在製造廠家的規範範圍內使用可用之燃料源(太陽能)。

      例如,如果淨最大容量(NMC)為100MW,並且所有太陽能問題的損失為40%,則 NDC可以計算為 100MW x (1 ‐ 0.40)。我們的NDC將是60MW。

      使用容量因數(Capacity Factor)時,您可以使用標準容量因數或資源容量因數 NDC 也可以按以下方式計算:[(實際發電量)+(變流器特定損失)+(備轉停機)+(場站停機,例如承購商問題 + 電場輔助設備,與太陽能無關)] /期間小時數(PH)。

      這是在變流器邊界(MW)之實際發電能力(capability),通常位於計費電表上。這等於變流器組裝置容量減去任何電氣損失,例如變電損失、線路損失以及變流器及計費電表之間輸電造成的損失。

      NMC 是在計費電表的實際最大發電能力,等於聚合交流銘牌(變流器組裝置容量)減去任何電力損失。這些損失可能包括但不限於變電損失、線路損失以及變流器及計費電表(通常相當於互連點)之間的其他輔助損失。

      例如,如果聚合交流銘牌(變流器組裝置容量)為410MW,損失為2%,則NMC 可以計算為 410 MW x (1 ‐ 0.02)。淨最大容量(NMC)為 402 MW。

      接收發電場產生的電力的機構。這不一定是電力的購買者,而是在電力離開發電場邊界時控制電力的機構,例如輸電運轉商。承購商(Off-Taker)也可以稱為輸電供應商(transmission provider)或平衡機構(balancing authority)。

      面板追蹤顯示使用的面板追蹤之類別。選項包括:固定面板(Fixed Panels)、單軸(方位角)[Single Axis (Azimuth)]追蹤或雙軸追蹤(Dual Axis tracking)。

      作為逐月性能,以追蹤面板的退化以及溫度及環境條件。這是實際發電量與變流器容量之比率。參考文件檔案:NREL Weather Corrected Performance Ratio

      發電場(plant)被定義為單一實體位置的太陽能變流器組及相關儲能組之集合。有關發電場邊界的範例,請參閱第2章。發電場係由一位發電場經理管理,該經理負責關鍵績效指標(KPI)、安全、職業安全與健康管理(OSHA)、雇用、解僱等。發電場有一座公用運維大樓,作為單一發電場(EIA)向FERC通報,公用卡車,工作人員,庫存及安全計劃。OSHA傷害統計資料及危險廢物作為一個單一機構進行處理。多座發電場將有單獨的預算、人員、設備、庫存、保險政策、經理等。發電場可能有多個計費電表。

      用於性能及事件通報之發電場識別碼(identifier),用來參照發電場的業主。

      變流器組裝置容量之綜合總容量。

      在事件期間損失的仟度(MWH)發電量。這是停機事故期間之預期發電量減去實際發電量。

      在一些變流器離線後,以相同的原始狀態(亦即同一變流器組)重新投入運轉

      在某些變流器離線後,將它們改造重新運轉或增加新的變流器以滿足聯邦能源的能源信用準則或更改互連(變流器組除役以及建立新的變流器組)。

      備用容量(Reserve Capacity)係聚合交流銘牌容量減去變流器系統容量之值。它是組內可用但未簽訂合約之變流器的容量。這些變流器必須可用並連接到一個組,而不是處於不運轉狀態(inactive state),並且它們的出力可以在另一個變流器不可用事件發生時立即臨時增加到子組中。

      備用容量之目的係允許發電公司使用可能已被淘汰但仍處於良好工作狀態的變流器,以便在主發電組中的變流器因停機事故而處於不可用狀態時改善其可用率,或在合約限制內最大化出力。

      樣例:變流器總數 = 205,變流器交流銘牌 = 2MW

      聚合交流銘牌 = 410MW (205 * 2MW)

      變流器系統容量 = 購售電合約(PPA)容量 = 400MW

      備用容量 = 10MW (410MW – 400MW)。

      對於一座發電場,資源容量因數(Resource Capacity Factor)係利用變流器組凈實際發電量之合計/(變流器組容量之合計 x 運轉太陽能變流器小時數)計算。這可用於太陽能發電機之間相互比較,因為發電只發生在太陽小時時段。

      計費電表係一種用於量測發電場、變流器組發電量之設備,視發電場配置而定。計費電表考慮了輸送到輸電或配電系統之能量,通常由承購商(off‐taker)擁有。這定義了透過輸電協議輸送到電網的凈能量。您可以在單一發電場擁有多個計費電表。

      變流器之系統MW額定值。這包括設置場站時之溫度設定點及其他內部變流器限制。變流器組中的所有變流器都必須具有相同的製造廠家、型號、設計、版本及交流容量。

      太陽系統環境說明了太陽能電池陣列的一般類別。詳見 附件D表D.5之太陽能系統清單。

      對於一發電場,利用變流器組凈實際發電量之合計/[變流器組容量之合計 * 月小時數(24 小時基礎)]計算之值。有了此值,可以與其他非太陽能發電機進行24小時比較。

      如果面板係正在追蹤中,則這是停止追蹤之風速,以及面板會根據風進行調整以防止損壞。(米/秒)

      追蹤通報之時區。如果發電場位於一個時區,但事件時間以另一個時區通報,請使用通報中使用的時區。

      附件 G:變流器組狀態(Appendix G: Inverter Group States)

      鑒於太陽能發電的特性,在一組中的各個變流器都處於相同狀態之情況非常罕見。因此,由於變流器在各種條件下花費的時間,NERC GADS 將收集小時數(collects hours)為變流器小時數(Inverter hours),來讓NERC能夠計算有意義之統計資料。使用變流器小時數讓運轉員只需將每台變流器通報的小時數簡單相加即可通報小時數。

      7(圖G.1) 按事件類別劃分之太陽能小時數

      運轉狀態係指從該組首次宣佈為商轉狀態(commercially active)到其進入如下述所示的不運轉狀態之時間。在以下情況下,一組被「宣佈為商轉(declared commercial)」:

      • 該組能夠達到其發電機銘牌MW容量的50%(太陽能條件非要求的一部份)及
      • 通知調度該組有能力提供電力(太陽能條件非要求的一部份)。
      • 滿足購售電協定(PPA: Power Purchase Agreement)或其他配電協定。

      運轉變流器小時(AIH)係被通報之太陽能發電子組(sub‐group)處於運轉狀態的變流器小時數。

      AIH的輸出報告(月、年等)可能會有所不同,但為了GADS通報的目的,會收集有關一個月內變流器小時數的資料。AIH以前稱為月變流器小時。

      • 在兩種情況下,運轉變流器小時數可能小於給定月份的正常月份小時數:
        • 當子組變成商轉時,或
        • 當一個或多個變流器進入不運轉備用(Inactive Reserve)、封存(Mothballed)或除役(Retired)狀態時。

      可用變流器及不可用變流器小時之總計必須等於子組運轉變流器小時數。

      太陽能變流器運轉小時數等於該組中變流器的數量乘以該月日間期間運轉小時數。日間時間(Daylight)定義為從日出到日落之間的變流器發電時間。

      FIH係該組由於故障事件而離線停機的所有變流器小時數的總和。 FIH都是故障事件,該組必須在下週日23:59之前(就在週日變成週一)停機運轉進行檢修。樣例可以在附錄I找到:

      不運轉狀態在IEEE 762標準中稱為「停止運轉停機(Deactivated Shutdown)」,並定義為「由於與設備無關的原因,電場或機組長時間無法運轉的狀態」。 這些狀態之目的係當運轉電場或機組在經濟上不再可行時,以延長一個月的時間,將電場或機組從系統可用率中移除。 對於GADS,延長的時間定義為超過60天。

      一些例子是:

      • 運轉維護(O&M)成本高於收入
      • 燃料成本增加或沒有燃料
      • 環境或管制限制或成本
      • 重大設備故障需要時間決定維修可行性

      IEEE 762標準及GADS將不運轉被轉(IR)定義為「一組無法運轉,但可以在相對較短的時間內(通常以天為機組)在經過一些維護後重新恢復的狀態。」

      在上述的不運轉備轉定義中,GADS 增加了「經過一些維護」,並將此聲明定義為可能需要採取一些措施來準備發電場或機組運轉,因為它已經閑置了一段時間,以及某些設備部件已經劣化或需要更換,然後才能運轉該組太陽能發電。

      在IR開始時,發電場或機組應可運轉。 這不包括可能因故障而閑置的發電場或機組,以及調度未要求運轉。無法運轉或無法立即運轉的發電場或機組應處於故障、維護或計劃停機狀態,並一直處於停機狀態,直到完成適當的維修並且發電場或組能夠運轉。發電場或機組 必須處於 RS(備轉停機)狀態至少60天,然後才能進入IR狀態。

      IEEE762及GADS將MB定義為「發電場、機組或個別風力發電機組無法運轉,但在經過適當通知(通常為數週或數月)進行維修後可以重新運轉的狀態。」

      在上述的封存定義中,GADS 增加了「經過一些維修後」,並將此聲明定義為可能需要採取一些措施來準備發電場或機組運轉,因為它已經閑置了一個月,並且某些設備部件可能已經劣化或需要更換,然後才能運轉。發電場或機組也可能經歷了一系列嚴重的機械問題,管理階層可能希望等待一個月的時間來決定發電場或機組是否應該維修或除役。

      無法運轉或無法立即運轉的發電場或機組必須處於故障維護或計劃停機狀態,以及在該停機狀態下保持至少60天,然後才能將其移至「MB」狀態。

      如果正在對發電場或機組進行修復,以便在60天月份到期之前將發電場或機組恢復到運轉狀態,則停機必須保持故障、檢修或計劃停機狀態,以及不要更改為 MB。

      訂購設備、零件或準備電場或機組指示該機組打算恢復使用。檢查、固定、拆卸及審查的時間不被視為維修。

      每當做出維修發電場或機組的決定並且發電場或機組處於MB狀態時,發電場或機組會立即恢復到其原始的60天停機前狀態。

      除役機組(RU)被IEEE 762 及 GADS 定義為 發電場或機組無法運轉且預計未來不會恢復運轉的狀態」。 發電場或機組可以直接進入 RU 狀態。 沒有等待期。

      維護變流器小時(MIH)係變流器子組因維護事件而離線的所有變流器小時數的總計。

      維護事件是可以延遲到下週末(週日2400時)結束之後的事件,但需要在下一個計劃事件之前將變流器從運轉中、另一個停電狀態、或備轉停機狀態移除。通常,維護事件可以在一年中的任何時間發生,具有靈活的開始日期,可能有也可能沒有預定的持續期間,並且通常比計劃事件短得多。

      如果事件發生在週五2400之前,則上述定義適用。如果事件發生在週五2400之後及週日2400之前,則僅當事件可以延遲到下個週末(而不是當前週末)時,維護事件才適用。如果事件無法延遲,則為故障事件。樣例可在附件 I: 中找到。

      在某些情況下,可能會有多個事件同時開始。當事件同時開始時,下列清單標識了如何選擇正確的停機事故類別。停機事故開始後,在目前停機事故完成之前,不會變更停機事故類別。

      • 變流器運轉小時數
      • 變流器故障小時數
      • 變流器維護小時數
      • 資源不可用變流器小時數日間

      計畫變流器小時(PIH)係子組(sub‐group)因計劃事件而離線的所有變流器小時數的總計。計劃事件是提前安排好的,具有預定的持續時間期間,並且每年可以發生幾次。樣例見 附件I

      為了經濟目的,備轉停機被定義為負能源定價(negative energy pricing)、缺乏用電需求(lack of demand)、或市場削減(curtailments)。它不適用於運作發電場所需之財務決策。

      備轉停機變流器小時(RSIH)係由於經濟原因該組不可運轉於系統之所有變流器小時數的總和。不包括RSIH與SIH具有相同的方程式(這將導致重複計算變流器總小時數)。 IEEE 762標準與用於火力/水力發電機之NERC GADS資料通報說明書(DRI)將RSIH定義為因經濟原因而導致的變流器停機。 經濟係被定義為負能源定價或用電需求缺乏。

      要符合資格,必須符合以下條件:

      1)變流器必須處於運轉狀態。

      2)變流器必須可用且不處於停機狀態。

      3)變流器不得處於嚴重故障危險之中。

        注意:停用變流器(例如移除處理器卡)會立即使變流器處於停機狀態,並且 使其不再可用。

        資源不可用變流器小時-日間(RUIHD)係變流器組在日間不發電但日照水準之變流器小時數太低而無法產生啟動電壓。 這包括正常的系統啟動、校正、系統檢查及升載, 例如電纜解絞(untwisting)、電池檢查等。RUIHN 被分類為設備之可用變流器小時數計算及現場計算的不可用變流器小時數。

        資源不可用變流器小時-夜間(RUIHN)係由於太陽低於地平線或太低而無法產生啟動電壓而導致變流器組不發電之變流器小時數。這包括正常的系統啟動、校準、系統檢查及校正,例如電纜解絞((untwisting))、電池檢查等。 RUIHN被歸類為用於設備計算之可用變流器小時數及用於現場計算的不可用變流器小時數。

        運轉變流器數(SIH)等於組中的變流器數量乘以當月之日曆小時數。給定組之任何給定條件的SIH等於組中各變流器在給定條件下花費的總日曆小時數。

        下列所有時間/條件分類都被視為在運轉變流器小時數中。例如,一組12台變流器在1月份(1月份為744小時)的SIH數量為12 x 744,亦即 8,928 TH。如果其中一個變流器被封存,則運轉變流器小時數(AIH)將為11 x 744,或 8,184 ACTH,其中744不運轉變流器小時。(通報為封存變流器小時 – MBIH)

        G.17.1 設備可用變流器小時(EAIH: Equipment Available Inverter hours)(計算值)

        設備可用變流器小時(EAIH)係運轉變流器小時數(CIH: Service Inverter‐Hours)、資源不可用變流器小時-夜間(RUIHN: Resource Unavailable Inverter‐Hours Night)及資源不可用變流器小時數-日間(RUIHD: Resource Unavailable Inverter‐Hours Day)-等效備轉停機變流器小時數(RSIH: Equivalent Reserve Shutdown Inverter Hours)之總和。

        G.17.2設備不可用變流器小時數(EUIH: Equipment Unavailable Inverter hours)(計算值)

        設備不可用變流器小時(EUIH)係計劃停機變流器小時數(PIH: Planned Inverter Hours)、故障變流器小時數(FIH: Forced Inverter Hours)及維護變流器小時數(MIH: Maintenance Inverter Hours)之總計。

        G.17.3 不運轉變流器小時(IIH: Inactive Inverter hours)(計算)

        不運轉變流器小時(IIH)係一個月內通報該組處於不運轉狀態之變流器小時數。不運轉狀態係根據不運轉備轉變流器小時數(IRIH)、封存變流器小時數(MBIH) 及除役變流器小時(RIH)通報。

        G.17.4 現場可用變流器小時(SAIH: Site Available Inverter hours)(計算值)

        現場可用變流器小時(SAIH)係運轉變流器小時數(AIH)減去資源不可用變流器小時數-夜間(RUIHN)及資源不可用變流器小時數-日間之總和。

        G.17.5 現場不可用變流器小時數(SUIH: Site Unavailable Inverter hours)(計算值)

        現場不可用變流器小時(SUIH)係計劃停機變流器小時數(PIH)、故障變流器小時數(FIH)、維護變流器小時數(MIH)、資源不可用變流器小時數-日間(RUIHD)及資源不可用變流器小時數-夜間(RUIHN)之總計。

        附件 H:停機事故分類準則(Appendix H: Outage Classification Guidelines)

        一般注意事項(General Considerations)

        1. 將維護停機事故(MO: maintenance outages)從故障停機事故(FO: forced outages)分開係誤解及濫用(abuse)之最大領域。MO被定義為可以延遲到下週的停機事故,或者,如果它們發生在週末,則可以延遲到下一個(不是當前)週末。當設備損壞時,它不能延遲以及是故障停機事故(FO),因此當設備接近損壞時,問題就來了。例如,在年度檢查期間,發現冷卻系統存在緩慢的冷卻液洩漏。在檢查之前,冷卻系統運轉良好。如果停機維修,是MO還是FO?這就是良好的判斷力及工程技術支援的用武之地。如果允許設備再運轉一週,故障風險是多少?如果風險很高,則該事件是FO。
        2. 天氣停機時間是另一個濫用的領域。趨勢係將天氣期間所發生的每個事件都歸因於風暴(storm)。事件及風暴之間應該有明確的事先定義聯繫。例如,如果雷擊導致低壓電網事件,則歸因於風暴。但是,如果雨水進入設計不佳的變流器,則歸因於變流器的設計。
        3. 設備故障或天氣也可能很棘手。例如,變流器在過熱時停機。如果設備位於沙漠中並且需要冷卻設備,則設備出現故障(EFOR)。如果由於變流器位於涼爽區域而沒有冷卻風扇,則該事件將被歸類為天氣。
        4. 從停電事故或發電場變電所斷路器跳脫等現場範圍的事件中復電可能具有挑戰性。並非所有變流器都會在電力系統復電時自動重啟(restart)。這假設是,變流器應該能夠處理沒有元件故障的非計劃性停電事故。停電事故期間的電氣條件很複雜,變流器可能會因電氣參數超出規範而發生故障。當出現下列3種情況之一時,事件就結束:
          • 變流器自動重新啟動。
          • 變流器從SCADA重置(reset)並重新啟動(restart)。
          • 變流器係臨場檢查並在本地重新啟動。如果變流器在本地重置後無法重新啟動,則故障停機(FO)事件將從該點開始。
        5. 有時事件會重疊。在這種情況下,先進先出(first‐in‐first‐out)規則應適用。這方面的一個例子是變流器(FO)故障。幾天後,包商(Off‐Taker)進行了為期2週的維護停機事故(MO)。變流器保持FO,直到維修完成,然後成為MO的一部分

        非計劃(故障)停機(unplanned outage),通常是由機械、電氣、控制系統跳脫或運轉人員為反應設備警報而引發的跳脫造成的。根據FO規則變流器無法運轉。

        例如,變流器模組過熱計劃更換。如果模組在預定的更換時間之前發生故障,則停機事故為故障停機(FO)。

        這些是接近故障或需要修改的元件或系統。變流器應該能夠運轉到下週。例如,如果在星期二被發現,它應該能夠運轉到下週一。如果在週末被發現,它應該能夠運轉到下週。如果變流器需要維護並且要到下週才能運轉,那麼停機事件是FO,而不是MO。只要變流器能夠如上所述運轉,就可以隨時進行維修。

        1) 情況評估(Condition Assessment)使用歷史趨勢、檢查、非破壞檢測等評估變流器之狀態。發現問題後,將安排修復。

        2)檢查(Inspections):檢查的性質是MO。如果變流器在檢查前停機,則為FO。

        3)安全停機(Safety Shutdowns)為了安全起見,有時需要關閉相鄰的變流器或並聯電路。如果安全停機是即時性質的或小於MO定義,則為FO。 樣例:

        • 幾週前,一台亭置式(pad mount)變壓器發生故障,並被旁路(bypassed),直到可以獲得替代品。(原始事件,包括並聯電路是FO)。原來的變壓器故障仍然是FO,但當電路的其餘部分斷電以更換變壓器時,變流器的輔助設備是MO。所有變流器都具有相同的系統分類,在本例中為電氣/個別變壓器。
        • 幾週前,變流器發生故障(FO)。為了安全地更換變流器,關閉了兩個相鄰的變流器。相鄰的兩個變流器是MO。在這種情況下,所有變流器的系統分類都是相同的。

          4) 改造及更新(Retrofits and Upgrades):這些類別的事件大多屬於MO類別。它們可以包括從升級變流器軟體到安裝升級的轉換器的任何工作。如果項目涉及長期規劃(特別是在預算中),則考慮計畫停機事件(PO)。

          5)經濟維修(Economic Repair)有時停用變流器以盡量減少昂貴的維修費用是有利的。在這種情況下,變流器必須明確符合MO標準,並能夠再運轉一週。如果使用不當,FO事件可能會被偽裝成MO。例如,如果變流器每天連續多次故障,則停機事件是FO,而不是MO。建議由一個獨立的技術團隊(與發電場不直接相關)做出這些決定。如果工程師說不要運轉它,那就是FO。如果工程師說在降低負載下運轉或在六個月內更換,那就是MO。以下是樣例:

          1. 具有冷卻液泵的變流器會出現錯誤,且可以清楚地運轉,但問題會隨著時間的推移而擴大,最後導致泵故障。現在停用泵將最大限度地降低維修成本並防止進一步損壞。發電場管理階層可以決定將泵再運轉一週,因此停電是MO,而不是FO。 當有人力及設備時,完成維修工作。則代碼為冷卻液泵MO。
          2. 變流器溫度一直在上升,檢查指示應更換冷卻液管路。經驗顯示變流器在這種情況下將運轉數月,但管路可能會洩漏所有冷卻液,從而顯著增加維修成本。變流器在MO下停機,並在人員及設備可取得時完成維修。則代碼為冷卻液管路MO。

          計劃停機事件(PO)是事先安排好的事件,通常在發電場預算中明確列出。

          1. 變電所/高壓維護(Substation / HV Maintenance):高壓維護計劃通常由NERC法規事先決定。這被編碼為發電場輔助設備/變電所(Balance of Plant / Substation)PO。
          2. 變流器預防性維護(Inverter Preventative Maintenance):大多數變流器都有定期維護計劃。這種情況每年都會發生,並且事先計劃好。這被編碼為變流器/預防性維護 PO。
          3. 改造(Retrofit):一些改造計畫需要長期規劃。例如,更換發電場的冷卻液(Coolant)。這將被編碼為冷卻液PO。

          備轉停機事件(RS)係發電場管理階層決定關閉處於運轉狀態(active)且未處於停機或故障危險中的變流器組。IEEE第762號標準將該條件定義為經濟停機(economic shutdown)。處於此狀態的變流器必須保持可用。如果它們以任何方式被停用(disabled),例如移除控制器,它們將進入停機事故狀態(PO、MO或FO)。有時很難區分由於非現場條件導致的停機事故及備轉停機(RS)。以下是一些範例:

          1. 太陽能發電場A積極參與能源市場。在一天中的某些時間,定價為負值(負能源定價),因此能源收入無法回收發電場的運轉成本。發電場在這幾個月裡關閉(停機)了變流器,這是一件備轉停機事件(RS)。
          2. 在RS期間,由於負能源定價,技術人員需要一塊控制器板來修理另一台變流器。一旦技術人員卸下電路板,渦輪機就不再是RS且係處於停機狀態(不再可運轉)。

          附件I:樣例(Appendix I: Examples)

          多個變流器組可以組成一所發電場。由於凈實際發電量(Net Actual Generation)是在互連(Interconnection)時測量的,因此沒有直接的方法來測量每台變流器組的凈實際發電。作為練習,我們將測量每台變流器組的毛(Gross)實際發電量、發電場的凈實際發電量並計算每台變流器組的凈實際發電量。這也可以為我們提供獲取變流器組容量因數的樣例方法。由於這是一個樣例,因此它是這些計算的一種方法。公司可以根據自己的資料使用自己的計算方法。

          我們將選擇一個有30天的樣本月份。樣本月的平均太陽時數為10小時。對於該月,每天24小時將有720個月別小時。每天10小時的太陽月將有300個月別小時。

          樣例發電場有三台變流器組

          • 變流器組A (Inverter Group A)
          • 系統變流器MW容量= 1 MW(變流器A 容量)
          • 變流器數量 = 10 (變流器A 數量)
          • 實測毛(Gross)實際發電量 = 1,800千度(MWh)(A_MWh_Gen)
          • 變流器組B (Inverter Group B)
          • 系統變流器MW容量= 0.75 MW(變流器B 容量)
          • 變流器數量 = 16 (變流器B 數量)
          • 實測毛(Gross)實際發電量 = 1,600千度(MWh)(B_MWh_Gen)
          • 變流器組C (Inverter Group C)
          • 系統變流器MW容量= 1 MW(變流器C 容量)
          • 變流器數量 = 8 (變流器C 數量)
          • 實測毛(Gross)實際發電量 = 1,200千度(MWh)(C_MWh_Gen)

          該月發電場總毛發電量(Total Gross Generation)等於各變流器組測量的實際毛發電量之加總:

          變流器組A 毛發電量 + 變流器組B 毛發電量+ 變流器組C 毛發電量

           = 1,800 + 1,600 + 1,200 = 4,600 MWh (G_MWh_Gen)

          根據每台變流器組對發電場總毛實際發電量的貢獻(contribution)按比例分配每台變流器組適用之毛實際發電量的百分比。

          • 變流器A百分比係1,800/4,600(變流器組A毛發電量/總毛發電量)= 39.1% (A%)之計算
          • 變流器組B百分比係1,600/4,600(變流器組B毛發電量/總毛發電量)=34.8%(B%)的計算
          • 變流器組C百分比為1,200/4,600(變流器組C毛發電量/總毛發電量)=26.1%(C%)之計算

          在此樣例中,凈(Net)實際發電量是在互連點(POI: point of Interconnection)測量的。測量值為4,500千度(MWh)(N_Gen)。要獲得每台變流器組對凈實際發電量的貢獻,將凈實際發電量乘以其百分比。

          在 4,500 MWh 中:

          • 變流器組 A 淨實際發電量 = 4,500 x 39.1% (N_Gen x A%) = 1,760.87 MWh (A_Net_Gen)
          • 變流器組 B 淨實際發電量 = 4,500 x 34.8% (N_Gen x B%) = 2,565.22 MWh (B_Net_Gen)
          • 變流器組 C 淨實際發電量 = 4,500 x 26.1% (N_Gen x C%) = 1,173.91 MWh (C_Net_Gen)

          容量因數(CF:Capacity Factor)

          為獲得容量因數(CF),先確定每台變流器組的潛在(potential)發電量(理論最大值)。為了比較常規電場及其他太陽能電場,因此需要太陽能日容量及標準因數。

          變流器組 A 的潛在發電量是系統變流器MW容量乘以變流器數量再乘以小時數。容量因數是該變流器組凈實際發電量除以潛在發電量。

          1. 變流器組A:太陽能容量因數 A = 1,760.87MWh/(10 x 1MW x 300小時) = 57.7%標準容量因數 A = 1,760.87MWh/(10 x 1 MW x 720小時) = 24.5%
          2. 變流器組B:
            1. 太陽能容量因數 B = 1,565.22MWh/(16 x .75MW x 300小時) = 43.5%
            1. 標準容量因數 B = 1,565.22MWh/(16 x .75MW x 720小時) = 18.1%
          3. 變流器組C:
            1. 太陽能容量因數 C = 1,173.91MWh/(8 x 1MW x 300小時) = 48.9%
            1. 標準容量因數 C = 1,173.91MWh/(8 x 1MW x 720小時) = 20.4%

          步驟 1:按比例計算(Step 1 Prorate Calculation)

          • 毛發電比率(Gross Ratio):=X_MWh Gen/(A_Mwh_Gen + B_MWh_Gen + C_MWh_Gen)
          • 組別按比例計算之凈發電量(MWh)= 互聯點淨發電量(POI_MWh) X 各組毛發電量比例(_G_Ratio)

          步驟 2:容量因數計算(Step 2 Capacity Factor Calculation)

          • 潛在發電量(MWh)=變流器容量(Inv_Cap) X 變流器數(#_Inv) X 小時
          • 各組容量因數=各組淨發電量(X_Grp_Net)/潛在發電量(Pot_Gen)

          加權小時數/發電 – 樣例之延續(Weighted Hours / Generation – continuation of example)

          如果我們的預期發電量為2,000 MWh,但實際毛發電量為1,800MWh,則我們有200MWh,適用於變流器A未發電時。

          這些變流器組A停機時間記錄:

          • 部分備轉停機時間–日間(Partial Reserve Shutdown Hours – Day):20
          • 故障停機時間–日間(Forced Outage Hours – Day):20
          • 維護停機事故時間–日間(Maintenance Outage Hours – Day):15
          • 計劃停機時間-日間(Planned Hours – Day): 2
          • 其他(未定義)–日間[Other (Undefined) – Day]: 3

          如果我們將所有60小時平均分配給200MWh,則平均為3.33MWh。但是,我們知道,有些停機發生在尖峰容量時段,而其他停機發生在變流器組未滿載容量時。對小時數進行加權(weight)以增加在尖峰容量期間發生的停機事故的影響,並對在低載容量時段發生的停機事故影響較小的小時數進行加權是有意義的。

          I.2 事件樣例(Event Example)

          在夏季熱浪期間,一些變流器停機來保護設備。在08:15累計停機導致實際發電量及預期發電量相差20MW。隨著時間的變遷,停機的數量會有所不同,但是,在12:15之前,預期與實際的發電量差異仍保持在95%的門檻值以下,此時事件結束點。

          從事件日間之預期能量及實際發電量的快照,如下圖:

          8(圖I.1) 太陽能日間預期與實際發電量差異事件快照

          放大事件檢視:

          9(圖I.2) 太陽能日間預期與實際發電量差異事件快照放大

          附件 J:肇因代碼(Cause Codes)

          下表列出了各系統的可用設備/元件以及用來為每台設備輸入之代碼。

          肇因代碼可能會被修改用來處置

          33(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-1

          34(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-2

          (表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-3

          36(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-4

          37(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-5

          38(表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-6

          (表J.1) 肇因代碼(Table J.1 Cause Code)-7

          附件 K:方程式(Appendix K: Equations)

          提供三種類別之性能方程式(performance equations):

          1. 系統機組計算(System and Unit Calculations):這些方程式按具有相似變流器容量之變流器組計算個別資源及設備性能(performance)。
          2. 發電方程式(Generation Equations): 這些方程根據發電度量而不是時間度量值計算性能統計資料。

          在大多數情況下,「資源」性能因數(performance factors)及比率(rates)考慮所有停機事故及小時數。這些包括但不限於,從資源(太陽能)不可用率、設備故障、承購事件、天氣及任何其他非設備停機所造成的停機事故。資源方程式主要由資源規劃者將太陽能整合到大電力供應(bulk power supply)中之用。

          設備性能因數及比率考慮了日曆小時數、運轉小時數以及與給定研究之管理控制範圍內及之外的設備相關所有停機事故。發電場經理人員使用設備性能方程式來監控發電場界線後面之性能。

          第一節:系統計算(組)[SECTION 1: System Calculations (for groups)]

          這些是楬櫫資源之效果的性能比率及因數(performance rates and factors),係主要由規劃人員(planners)或從系統視野(system view)使用。為此,資源不可用變流器小時數-日間(RUIHD: Resource Unavailable Inverter Hours Day)及資源不可用變流器小時數-夜間(RUIHN: Resource Unavailable Inverter Hours Night)被視為故障停機事故小時數。這定義了此技術向幹線電力系統供電之能力。

          通報的小時數分為日間(Daytime)及夜間(Nighttime)小時數。為了得到系統方程式(equations),我們需要結合日間及夜間的小時數。

          通常,這些每小時方程式將顯示為: 總小時數(Total Hours) = 日間小時數(Daytime Hours) + 夜間小時數(Nighttime Hours)

          這些之中各個都給出了下列系統方程及機組方程的基礎小時數。

          • 運轉中變流器小時數(AIH: Active Inverter Hours)
          • 變流器運轉小時數(SIH: Service Inverter Hours)
          • 故障停機變流器小時數(FIH: Forced Outage Inverter Hours)
          • 維護停機變流器小時數(MIH: Maintenance Outage Inverter Hours)
          • 計劃停機變流器小時數(PIH: Planned Outage Inverter Hours)
          • 資源不可用變流器小時數(RUIH: Resource Unavailable Inverter Hours)

          • 系統方程式(System Equations)

          1.A.4 系統故障停機事故率(SFOF: System Forced Outage Rate)

          1.A.5 資源不可用故障停機事故率(RUFOR: Resource Unavailable Forced Outage Rate)

          1.A.6 系統資源不可用因數(SRUF: System Resource Unavailability Factor)

          1.A.7 系統資源可用因數(SRAF: System Resource availability Factor)

          機組公式忽略停機事故小時數中的「資源不可用」項。

          2.A.3 機組故障停機因數(FOF: Unit Forced Outage Factor)

          2.A.4 機組故障率(FOR: Unit Forced Outage Rate)

          發電指標係以能源發電量千度(MWH)為根據,而不是以時間為根據。由於變動性發電機組不斷改變容量,因此這些指標比原始小時數更能提供性能指標。

          計算係根據目前收集的下列資料項目:

          • 預期發電量(EG:Expected Generation):每月性能通報
          • 最大毛發電量(Gross Maximum Generation):GMG = 運轉變流器小時數(在每月性能中通報)x 變流器組裝置容量
          • 最大毛容量(Gross Maximum Capacity):GMC = 變流器組裝置容量(在組配置中通報)
          • 實際毛發電量(Gross Actual Generation):GAG(每月性能通報)(在變流器上測量)
          • 淨實際發電量(Net Actual Generation):NAG(每月性能通報)(收入計量電表量測)
          • 淨最大容量(Net Maximum Capacity):NMC(每月性能通報)

          3.A.1.b 系統性能指數(SPI: System Performance Index)

          3.A.2 系統資源不可用發電因數(RUGF: System Resource Unavailable Generation Factor)

          3.A.2.b 系統資源可用發電因數(RAGF: System Resource Available Generation Factor)(對於資源計算,毛最大值必須為分母)

          參考資料:

          Solar Resource Maps and Data | Geospatial Data Science | NREL

          Solar resource maps and GIS data for 200+ countries | Solargis

          Global Solar Atlas

          介紹NERC保護與控制標準PRC-002-2 -事故擾動監視及通報要求

          目錄

          1. 標題(Title): 事故擾動監測及通報要求(Disturbance Monitoring and Reporting Requirements). 3

          2. 編號(Number): PRC-002-2 (PRC: Protective and Control) 4

          3. 目的(Purpose): 提供足夠的資料以促進對幹線電力系統(BES)擾動之分析。… 4

          4. 適用性(Applicability): 功能機構(Functional Entities):… 4

          4.1 負責機構(Responsible Entity)是:… 4

          4.2 輸電公司(TO:Transmission Owner) 4

          4.3 發電公司(GO:Generator Owner) 4

          5. 生效日期(Effective Dates):… 4

          要求1(R1):… 5

          方法1(M1):… 5

          要求2(R2):… 5

          方法2(M2):… 5

          要求3(R3):… 6

          方法3(M3):… 6

          要求4(R4):… 6

          方法3(M3):… 6

          要求5(R5):… 7

          方法5(M5):… 7

          要求6(R6):… 8

          方法6(M6):… 8

          要求7(R7):… 8

          方法7(M7):… 8

          要求8(R8):… 9

          方法8(M8):… 9

          要求9(R9):… 9

          方法9(M9):… 10

          要求10(R10)時間同步(time synchronize)… 10

          方法10(M10):時間同步(time synchronize)… 10

          要求11(R11):… 10

          方法11(M11 ):… 11

          要求11(R11):… 11

          方法12(M12 ):… 11

          1. 法規遵循監視過程(Compliance Monitoring Process) 11

          1.1.法規遵循執行機關(Compliance Enforcement Authority) 11

          1.2. 證據保留(Evidence Retention) 12

          1.3. 法規遵循監視及評估過程(Compliance Monitoring and Assessment Processes):… 12

          1.4. 其他法規遵循資訊 (Additional Compliance Information) 12

          1.5法規遵循元素表(Table of Compliance Elements) 13

          E. 解釋… 16

          F. 相關文件… 16

          G. 參考資料… 16

          版本歷史:… 16

          R1 之理論基礎… 20

          R2 之理論基礎… 21

          R3 之理論基礎… 21

          R4 之理論基礎… 21

          R5 之理論基礎… 21

          R6 之理論基礎… 22

          R7 之理論基礎:… 22

          R8 之理論基礎:… 22

          R9 之理論基礎:… 23

          R10之理論基礎-時間同步(time synchronize)… 23

          R11之理論基礎… 23

          R12之理論基礎… 24

          介紹 (Introduction) 24

          要求1(R1)指南… 24

          要求2(R2)指南… 26

          要求3(R3)指南… 26

          電氣量記錄 :… 26

          電流紀錄… 26

          電壓記錄… 26

          要求4(R4)指南… 27

          要求5(R5)指南… 27

          要求6(R6)指南… 28

          要求7(R7)指南… 28

          要求8(R8)指南… 29

          要求9(R9)指南… 29

          要求10(R10)指南.-時間同步(time synchronize).. 29

          要求11(R11)指南… 30

          要求12(R12)指南… 30

          .

          .

          A. 介紹(Introduction)

          1. 標題(Title): 事故擾動監測及通報要求(Disturbance Monitoring and Reporting Requirements)

          2. 編號(Number): PRC-002-2 (PRC: Protective and Control)

          3. 目的(Purpose): 提供足夠的資料以促進對幹線電力系統(BES)擾動之分析。

          4. 適用性(Applicability): 功能機構(Functional Entities):

          4.1 負責機構(Responsible Entity)是:

          4.1.1 東部互聯系統(Eastern Interconnection) – 規劃協調中心

          4.1.2 德州互聯系統(ERCOT Interconnection) – 規劃協調中心或可靠度協調中心

          4.1.3 西部互聯系統(Western Interconnection) – 可靠度協調中心

          4.1.4 魁北克互聯系統(Quebec Interconnection) – 規劃協調中心或可靠度協調中心

          4.2 輸電公司(TO:Transmission Owner)

          4.3 發電公司(GO:Generator Owner)

          5. 生效日期(Effective Dates):

          參考實施計劃(Implementation Plan)

          B. 要求及方法(Requirements and Measures)

          要求1(R1):

          各個輸電公司應: [違規風險係數(Violation Risk Factor):較低(Lower)] [時間範圍(Time Horizon):長期規劃(Long-term Planning)]

          1.1. 使用 PRC-002-2 附件1中之方法(methodology)指認幹線電力系統母線事故順序記錄(SER: sequence of events recording)及故障記錄(FR:fault recording)所需資料。

          1.2. 在完成第1.1節指認那些幹線電力系統元件所需SER資料及/或FR資料後的90個日曆天內,通知連接到這些BES母線之BES元件的其他業主(如果有)。

          1.3. 根據第1.1節,至少每五個日曆年重新評估一次所有BES母線,並根據第1.2節通知其他業主(如果有),並根據實施計劃執行重新評估BES母線之清單。

          方法1(M1):

          輸電公司擁有幹線電力系統(BES)母線所需SER及FR資料之註明日期清單[電子或紙本(electronic or hard copy)],根據PRC-002-2 附件 1 進行標識,以及證明所有BES母線均已依照要求R1規定的時間間隔重新評估。輸電公司也將提供註明日期的(電子或紙本)證明並已根據要求 R1 通知了其他業主。。

          要求2(R2):

          各輸電公司及發電公司都應擁有它們所有各斷路器位置(開/關)的事件順序記錄(SER)資料,這些斷路器直接連接到要求1(R1)中指認的BES母線,並與這些BES母線上的 BES元件相關聯。 [違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          方法2(M2):

          輸電公司或發電機擁有要求2(R2)中規定之斷路器位置的SER資料證據(電子或紙本)。證據可能包括但不限於:(1)說明設備互連及配置的文件,其中可能包括代表共同裝置的單一設計標準;或 (2) 實際資料記錄;或(3)廠所圖面。

          要求3(R3):

          各輸電公司及發電公司都應擁有FR資料,來決定它們擁有連接到在要求1(R1)指認BES母線上各觸發FR之BES元件的下列電氣量:[違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          3.1 各指定BES母線之每相的相對中性點電壓。

          3.2 下列BES元件的每相電流及剩餘或中性點電流:

          3.2.1 低壓側運轉電壓為100kV或以上的變壓器。

          3.2.2 輸電線。

          方法3(M3):

          輸電公司或發電機擁有足以決定要求3(R3)中規定之電氣量的FR資料證據(電子或紙本)。證據可能包括但不限於:(1)說明設備規範及配置的文件,其中可能包括代表共同裝置的單一設計標準;或(2)實際資料記錄或推導值;或(3)廠所圖面。

          要求4(R4):

          各輸電公司及發電公司都應擁有在要求3(R3)中規定的滿足下列條件的FR資料: [違規風險係數:較低] [時間範圍:長期規劃]

          4.1 單一記錄或多重記錄,包括:

          • 同一觸發點的預先觸發記錄長度至少為兩個週波(cycle),總記錄長度至少為30個週波,或
          • 至少兩個週波的預先觸發資料,前三個週波的觸發後資料,以及故障記錄器看到之故障的最後一個週波。

          4.2最低記錄速率為每週波16個取樣。

          4.3 至少觸發設定如下:

          4.3.1 中性點(殘餘)過電流。

          4.3.2 相低電壓或過電流。

          方法3(M3):

          輸電所有者或發電機公司擁有足以決定要求3(R3)中指定的電氣量FR資料之證據(電子或紙本)。 證據可能包括但不限於: (1) 說明設備規格和配置的文件,其中可能包括作為共同裝置代表的單一設計標準; (2) 實際資料記錄或推導值; (3) 廠所圖面。

          要求5(R5):

          各負責機構(Responsible Entity)應:[違規風險係數:較低] [時間範圍:長期規劃]

          5.1 指認幹線電力系統(BES)所需動態擾動記錄(DDR: dynamic Disturbance recording)資料,包括下列內容:

          5.1.1 發電資源(Generating resources)具有:

          5.1.1.1 (Gross)個別銘牌額定值大於或等於500 MVA。

          5.1.1.2 (Gross)個別銘牌額定值大於或等於300 MVA,其中毛電廠/設施合計銘牌額定值大於或等於1,000 MVA。

          5.1.2 任一BES元件,係有關系統運轉限制(SOL: System Operating Limit)穩定度(角度或電壓)的一部分。

          5.1.3 銘牌額定值大於或等於300MVA的高壓直流(HVDC)線路的各終端(terminal),位於變流器的交流(AC)部分。

          5.1.4 一個或多個BES元件係屬於互聯可靠度運轉限制(IROL: Interconnection Reliability Operating Limit)之一部分。

          5.1.5 在主要電壓敏感區域內的任一BES元件,該區域係被運轉中之低電壓卸載(UVLS)計畫所定義的一個區域。

          5.2 指認DDR最低涵蓋範圍,包括第 5.1節指認的BES元件,至少:

          5.2.1 一個幹線電力系統(BES)元件;以及

          5.2.2 負責機構每3,000MW歷史同時系統尖峰負載之一個BES元件。

          5.3 在完成第5.1節後的90個日曆天內,通知已指認BES元件的所有業主,其當被要求時各自的BES元件所需DDR資料。

          5.4 根據第5.1及5.2節,至少每五個日曆年重新評估一次所有BES元件,並根據第5.3節通知業主根據實施計劃執行重新評估的BES元件清單。

          方法5(M5):

          負責機構擁有一份註明日期(電子或紙本)之需要DDR資料的BES元件清單,這些清單係根據要求5(R5)、第5.1節及第5.2節制定;以及根據第5.4節重新評估。負責機構已註明日期的證據(電子或紙本),已根據要求5第5.3節通知了各輸電公司或發電公司。證據可能包括但不限於:資訊傳送證明的信件、電子郵件、電子檔或紙本記錄。

          要求6(R6):

          各輸電公司都應擁有DDR資料來決定它們接收到在要求5(R5)中指認通知它們擁有之各BES元件下列電氣量:[違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          6.1 一相對中性點或正序電壓。

          6.2 相同電壓下同一相之相電流,對應於要求6(R6)第6.1節中的電壓,或正序電流。

          6.3 有效電力及無效電力潮流以三相為基礎表示,對應於所有需要電流測量之線路。

          6.4 在要求6(R6)第6.1節中任一電壓之頻率。

          方法6(M6):

          輸電公司擁有DDR資料之證據(電子或紙本),來決定要求6(R6)中規定之電氣量。證據可能包括但不限於:(1)說明設備規範及配置的文件,其中可能包括代表共同裝置的單一設計標準;或(2)實際資料記錄或推導值;或(3)場所圖面。

          要求7(R7):

          各發電公司都應擁有DDR資料來決定它們接收到在要求5(R5)中指認通知它們擁有之各BES元件下列電氣量:[違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          7.1 在發電機升壓變壓器(GSU)高壓側或低壓側電壓層級之一相對中性點、相對相或正序電壓。

          7.2 相同電壓下同一相的相電流,對應於要求7(R7)第7.1節中的電壓、任何相間電壓的相電流或正序電流。

          7.3 有效電力及無效電力流以三相為基礎表示,對應於所有需要電流測量的線路。

          7.4 在要求7(R7)第7.1節至少一個電壓的頻率。

          方法7(M7):

          發電公司擁有DDR資料的證據(電子或紙本)來決定要求7(R7)中規定的電氣量。證據可能包括但不限於:(1)說明設備規範及配置的文件,其中可能包括代表共同裝置的單一設計標準;或(2)實際資料記錄或推導值;或(3)電廠圖面。

          要求8(R8):

          各輸電公司及發電公司負責要求5(R5)中所指認BES元件之DDR資料,都應具有連續的資料記錄及儲存。如果設備是在本標準生效日期之前安裝的,並且無法連續記錄,則觸發記錄必須滿足下列條件: [違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          8.1 至少3分鐘之觸發紀錄長度。

          8.2 至少一個下列三種觸發

          方法8(M8):

          每個輸電公司與發電公司都依據要求8(R8)擁有具註明日期資料記錄及儲存之證據(電子或紙本)。 證據可能包括但不限於: (1) 說明設備規範與配置之文件,其中可能包括代表共同裝置之單一設計標準; 或(2)實際資料記錄。

          要求9(R9):

          各輸電公司及發電公司負責要求5(R5)中所指認BES元件之DDR資料,都應必須滿足下列條件: [違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          9.1 輸入取樣率至少為每秒960個取樣。

          9.2 電氣量之輸出記錄速率至少為每秒30次。

          方法9(M9):

          輸電公司及發電公司擁有證據(電子或硬拷貝)證明DDR資料符合要求9(R9)。 證據可能包括但不限於: (1) 說明設備規範、設備配置或設定的文件(R9第9.1節;R9第9.2 節); (2) 實際資料記錄(R9第9.2 節)。

          要求11(R11):

          各輸電公司及發電公司應根據要求向負責機構、區域機構或NERC提供要求1(R1)中指認的BES母線的所有SER及FR資料以及要求5(R5)中指認的BES元件之DDR資料: [違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          11.1 資料將在10個日曆天內檢索,包括記錄資料的日期。

          11.2 除非請求者批准延期,否則受第11.1節約束的資料將在請求後30個日曆天內提供。

          11.3 SER資料將在遵照附件2以ASCII逗號分隔值(CSV)格式提供。

          11.4 FR及DDR資料將以符合C37.111IEEE暫態資料交換通用格式標準(COMTRADE: Common Format for Transient Data Exchange)修訂版 C37.111-1999 或更高版本格式化的電子檔形式提供。

          11.5 資料檔案的命名應符合 C37.232、IEEE 時間順序資料檔之命名通用格式標準 (COMNAME: Common Format for Naming) 修訂版 C37.232-2011 或更高版本。

          方法11(M11 ):

          輸電公司或發電公司擁有證據(電子或紙本)證明資料是根據要求11(R11)提送的。證據可能包括但不限於:(1)向請求機構發送的註明日期的具有格式化記錄的傳送文件;(2)說明資料儲存能力、設備規範、配置或設置的文件;或(3)實際資料記錄。

          要求11(R11):

          各輸電公司及發電公司應在發現SER、FR或DDR資料的記錄能力失效後的90個日曆天內: [違規風險因素:較低] [時間範圍:長期規劃]

          • 恢復記錄功能,或

          • 向區域機構提送改正行動計劃(CAP: Corrective Action Plan)並執行它。

          方法12(M12 ):

          輸電公司或發電公司擁有符合要求12(R12)的日期證據(電子或紙本)。證據可能包括但不限於:(1)註明日期的故障發現報告,(2)記錄資料記錄恢復日期的文件,(3)SCADA記錄,或(4)註明日期的CAP傳送公文給區域機構及其執行CAP的證據。

          C. 法規遵循(Compliance)

          1. 法規遵循監視過程(Compliance Monitoring Process)

          1.1.法規遵循執行機關(Compliance Enforcement Authority)

          根據NERC議事規則(Rules of Procedure)的定義,「法規遵循執行機關(CEA: Compliance Enforcement Authority)」係指NERC或區域可靠度機構,在執行監視及強制遵循NERC可靠度標準之各自角色。

          1.2. 證據保留(Evidence Retention)

          下列證據保留期間指認了機構需要保留特定證據以證明法規遵循之期間。如果下列規定的證據保留期限短於自上次稽核以來的時間,法規遵循執行機關可以要求機構提供其他證據,以證明其自上次稽核以來的整個期間內都符合要求。

          輸電公司、發電公司、規劃協調中心及可靠度協調中心應保留資料或證據,以顯示下列指認的法規遵循,除非其法規遵循執法機關指示將特定證據保留更長的時間作為調查的一部分:

          • 輸電公司應將要求1(R1)、方法1(M1)的證據保留五個日曆年。
          • 輸電公司應將要求6(R6)、方法6(M6)的證據保留三個日曆年。
          • 發電公司應將要求7(R7)、方法7(M7)的證據保留三個日曆年。
          • 輸電公司及發電公司應保留根據要求 R2、R3、R4、R8、R9、R10、R11 及 R12、方法 M2、M3、M4、M8、M9、M10、M11 及 M12 所提供之要求資料的證據三個日曆年。
          • 負責機構(規劃協調中心或可靠度協調中心,如適用)應將要求5(R5)、方法5(M5)的證據保留五個日曆年。

          如果發現輸電公司、發電公司或負責機構違反法規遵循,則應保留與違反法規遵循相關的資訊,直到緩解措施完成並獲得批准或在上述指定的時間內,以較長者為準。

          法規遵循執行機關應保留最後的稽核記錄以及所有要求及提送的後續稽核記錄。

          1.3. 法規遵循監視及評估過程(Compliance Monitoring and Assessment Processes):

          • 法規遵循稽核(Compliance Audit)
          • 自我認證(Self-Certification)
          • 抽查(Spot Checking)
          • 違規調查(Compliance Violation Investigation)
          • 自我報告(Self-Reporting)
          • 投訴(Complaints)

          1.4. 其他法規遵循資訊 (Additional Compliance Information)

          1.5法規遵循元素表(Table of Compliance Elements)

          • IEEE C37.111:電力系統暫態資料交換通用格式(COMTRADE: Common format for transient data exchange)。
          • IEEE C37.232-2011,IEEE命名時間順序資料檔通用格式(COMNAME: Common Format for Naming)標準。IEEE於2011年9月11日發佈標準。
          • NPCC SP6報告;同步事件資料通報(Report Synchronized Event Data Reporting),2005年 3月31日修訂
          • 美國-加拿大電力系統大停電事故專案小組(U.S.-Canada Power System Outage Task Force),關於2003年8月14日美國及加拿大停電的期末報告:原因及建議(2004年)[Final Report on the August 14, 2003 Blackout in the United States and Canada: Causes and Recommendations (2004).]。
          • 美國-加拿大電力系統停電事故專案小組中期報告:美國及加拿大 8 月 14 日停電的原因(2003 年 11 月)[U.S.-Canada Power System Outage Task Force Interim Report: Causes of the August 14th Blackout in the United States and Canada (Nov. 2003)]

          版本歷史:

          附件1 :選擇擷取事件順序記錄(SER)及故障記錄(FR)資料之母線的方法

          Methodology for Selecting Buses for Capturing Sequence of Events Recording (SER) and Fault Recording (FR) Data

          (要求 R1)

          為了指認要求1(R1)規定所需事件順序記錄(SER)及故障記錄(FR)資料之受監視幹線電力系統母線(BES),各輸電公司應循序遵循下列步驟,除非另有說明:

          • 步驟 1:決定該公司擁有之BES母線的完整清單。

          為本標準之目的,單一幹線電力系統(BES)母線為包括具有連接在同一實體位置(physical location)內相同電壓層級且共用公共接地電網(common ground grid)斷路器之實體母線(physical buses)。在故障計算檢討中,這些母線可以由單一節點建立模型或代表。例如,環狀母線(ring bus)或一個半斷路器母線配置被視為單一母線(single bus)。

          • 步驟 2:將清單刪減到最大計算三相短路故障容量1,500 MVA或以上之BES母線。如果結果清單中刪減到沒有母線,請繼續執行步驟 7。
          • 步驟 3:決定清單中具有最高最大計算三相短路故障MVA容量等級的11條BES母線。如果清單中有11條或更少的母線,請繼續執行步驟 7。
          • 步驟 4計算步驟3中所決定的11條BES母線之中位值(median)MVA水準。
          • 步驟 5:將步驟4中所決定的中位值MVA水準乘以20%。
          • 步驟 6:將清單中的BES母線減少到僅最大計算三相短路故障MVA高於下列兩者中較大值之母線:

          ● 1,500 MVA 或

          ● 步驟5中決定之中位值MVA水準的20%。

          • 步驟 7
            • 如果清單中沒有BES母線: 該程序已完成,不需要FR及SER資料。繼續執行步驟 9。
            • 如果清單中有1條或更多但小於或等於11條BES母線:BES母線需要FR及SER資料,並具有步驟3中決定之最高最大計算三相短路故障MVA。繼續執行步驟 9。
            • 如果清單中有11條以上的 BES 母線: 在步驟6中決定之至少10%的具有計算最高最大三相短路故障MVABES母線需要SER及FR資料。繼續執行步驟 8。
          • 步驟 8在步驟6中決定的清單中以外的其他BES母線上需要SER及FR資料。在步驟7與本步驟中決定之BES母線數量的總計將至少為步驟6中決定的BES母線數之20%。由輸電公司自行選擇額外的 BES 母線數,來提供SER及FR資料之最大廣域覆蓋。建議使用下列BES母線位置:
          • 電氣遠距離的母線(Electrically distant buses)或與電氣遠距離的其他事故擾動監視設備(DME: Disturbance Monitoring Equipment)。
          • 電壓敏感區域。
          • 凝聚用電負載地區及發電地區。
          • 具有相對較多數量事故輸電線路的BES母線。
          • 具有有無效電力設施的BES母線。
          • 輸電公司區域外的主要互聯設施。
          • 步驟 9要求1(R1)之SER及FR資料監視BES母線之清單係是在步驟7及8中決定的BES母線之匯總。

          附件2:事件順序記錄(SER: Sequence of Events Recording)資料格式(Data Format)

          要求11(R11)第11.3節:

          日期、          時間、     本地、變電所、 設備、     狀態

                                     時間

                                     代碼

          08/27/13, 23:58:57.110, -5, Sub 1, Breaker 1, 投入

          08/27/13, 23:58:57.082, -5, Sub 2, Breaker 2, 投入

          08/27/13, 23:58:47.217, -5, Sub 1, Breaker 1, 打開

          08/27/13, 23:58:47.214, -5, Sub 2, Breaker 2, 打開

          附件3:要求高階概述(High Level Requirement Overview)

          附件 4:理論基礎(根據)(Rationale):

          在制定此標準的過程中,標準中嵌入了【文字方塊(text boxes)】用來解釋標準各個部分之理論基礎(根據)。標準經過董事會(BOT)批准後,這些解釋用【文字方塊】文字移至此章節。

          當PRC-002-2中使用【負責機構】一詞時,它特別指出第4.1節中所列出的機構。負責機構【規劃協調中心或可靠度協調中心,若適用於各互聯系統】擁有幹線電力系統(BES)的最佳廣域視野,係最適合負責決定所需動態擾動記錄(DDR: dynamic Disturbance recording)資料的之BES元件。輸電公司及發電公司將負責確保為所選的BES元件提供足夠的資料。

          需要事件順序記錄(SER: sequence of events recording)及故障記錄(FR: fault recording)資料的BES母線最好由輸電公司選擇,因為他們擁有決定這些母線所需的工具、資訊及系統工作知識。在這些BES母線上擁有BES元件的輸電公司及發電公司將負責確保提供足夠的資料。

          R1 之理論基礎(Rationale for R1):

          BES事件之分析及重建需要來自主要BES母線的SER及FR資料。附件1提供了一種統一的方法來指認這些BES母線。對附件1方法的反覆測試證明SER及FR資料收集之分佈正確。根據擾動監視標準起草小組(DMSDT: Disturbance Monitoring Standard Drafting Team)的資料請求(2013年6月5日至2013年7月5日),對從業界收到的實際BES短路資料之檢討,根據(i)其電壓層級,(ii)連接到BES母線之輸電線及其他BES元件的數量,(iii)連接到母線之發電機組的數量及大小,揭示了輸電母線上的可用短路MVA與其相對大小與對BES重要性之間存在很強的相關性。 具有較大短路MVA等級之BES母線係對系統可靠度及性能有重大影響的BES元件。相反,短路MVA等級非常低的BES母線很少引起廣域或連鎖反應系統事件,因此來自這些BES元件的SER及FR資料並不那麼重要。在分析及檢討了從整個北美大陸提送收集到的資料後,選擇了門檻MVA值,提供足夠的資料來用作技術及運轉判斷之事件分析。

          人們擔心,定義的母線選擇方法會過度將資料集中在選定的BES母線上。就PRC-002-2而言,根據短路故障容量水準所需要SER及FR資料的BES母線有最小數量。基於這些概念,並且目標是為事件分析提供足夠的記錄覆蓋率,DMSDT發展了附件1中的程序,該程序利用了最大可用計算的三相短路MVA。這種方法無論所有互聯系統中輸電公司的規模及系統拓撲如何變化,確保了SER及FR資料的比較性及充分覆蓋率。此外,這種方法為在選擇過程中使用判斷提供了一定程度的彈性,以確保充分的分佈。

          需要SER及FR資料的BES母線最好由輸電公司選擇,因為他們擁有決定這些母線所需的工具、資訊及系統工作知識。

          各輸電公司必須至少每五個日曆年重新評估一次BES母線清單,以解決自上次評估以來的系統變化。對BES的更改並不要求立即將BES母線納入當前強制執行的清單,但BES母線清單將至少每五個日曆年重新評估一次,以解決自上次評估以來的系統變化。

          由於組成BES母線的設備可能有多個業主,因此R1中要求的通知對於確保通知所有業主是必要的。

          90個日曆天的通知截止日期為輸電公司提供了足夠的時間來做出適當的決定及通知。

          R2 之理論基礎

          其目的是獲取斷路器狀態(開啟/投入)的SER資料,這些斷路器可以遮斷流經連接到BES母線各BES元件的電流。斷路器位置狀態變更之時間戳(time stamped)根據要求10(R10)定為同步鐘 (synchronized clock)時間,提供組合電力系統事故擾動之詳細事件順序(sequence of events)時間軸的依據。其他狀態監視命名可用於斷路器以外的設備。

          R3 之理論基礎(Rationale for R3):

          如果獲取了足夠的故障記錄資料,則可以直接測量或決定所需的電氣量[例如,如果直接測量相電流,則可決定剩餘或中性(residual or neutral)線電流]。為了涵蓋所有可能的故障類型,所有要求1(R1)指認的各BES母線之相到中性點電壓都必須要決定的。BES母線電壓資料足以執行系統擾動分析。相電流及剩餘電流係需要用來區分相故障及接地故障。它還有助於決定電驛動作的故障位置及原因。對於變壓器(第 3.2.1節),資料可能來自變壓器的高壓側或低壓側。發電機升壓變壓器 (GSU)及將GSU變壓器連接到輸電系統的引線,專門用於直接從BES發電機組或發電廠輸出電能,因此不包括在要求3(R3)中,因為發電機貢獻輸電系統故障之故障電流,將由輸電系統上的故障記錄(FR)資料擷取, 輸電系統FR將擷取在發電機互聯線上的故障。

          發電公司可以安裝此功能,或者,如果輸電公司已經擁有合適的FR資料,則與輸電公司簽訂合約。但是,在需要時,發電公司仍負責提供這些資料。

          R4 之理論基礎(Rationale for R4):

          觸發前及觸發後故障資料之時間戳(Time stamped),有助於分析電力系統運轉以及決定運轉是否按預期進行。系統故障通常會持續很短的時間期間,因此30個週波(cycle)的總最小記錄長度就足夠了。多重記錄允許使用在傳統的微處理器電驛,當時間同步時,能夠提供足夠的故障資料,但不能在總共30個連續週波的單一記錄中提供故障資料。

          每週波需要16個取樣(samples)(960 Hz)的最低記錄速率才能獲得足夠的波形資料點(point on wave data),以重現準確的故障條件。

          R5 之理論基礎(Rationale for R5):

          動態擾動記錄(DDR)係用來獲取擾動後之BES暫態及暫態後(post-transient)反應,資料係用於事件分析及驗證系統性能。DDR在廣域擾動分析中扮演著至關重要的角色,要求5(R5)確保特定BES元件之DDR資料有足夠的廣域覆蓋,以促進準確有效率的事件分析。負責機構擁有系統的最佳廣域視野,需要確保有足夠的指認為BES元件DDR資料之獲取。根據要求5(R5)所需指認BES元件DDR資料係根據廣域擾動分析的業界經驗、以及需要足夠資料來促進事件分析。確保獲取這些BES元件的資料將顯著改進分析之精確度以及瞭解事件發生的原因,而不僅僅是發生了什麼。

          從它的經驗對幹線電力系統變化可能影響動態擾動記錄(DDR),擾動監視標準起草小組(DMSDT)決定五個日曆年的重新評估是本檢討之合理間隔。對BES的變化並不要求立即將BES元件納入有效清單,但BES元件清單將至少每五個日曆年重新評估一次,以解決自上次評估以來的系統變化。但是,本標準並不排除負責機構更頻繁地執行此重新評估以獲取更新的BES元件。

          為了本標準之目的,負責機構根據互聯系統被定義為規劃協調中心(PC)或可靠度協調中心(RC),因為它們在決定廣域DDR覆蓋範圍方面具有最佳的整體視野。規劃協調中心及可靠度協調中心在整個北美大陸承擔不同的職能;因此,負責機構係定義在應用章節中,以及在整個標準中使用。

          負責機構必須通知本標準需要DDR資料所選BES元件之所有業主。負責機構只需要分享各輸電公司及發電公司分別擁有的選定BES元件清單,而不是整個清單。需要對選定的BES元件之聯繫溝通,係確保各BES元件業主瞭解他們在本標準下的責任。

          監視設備之處置由各自的輸電公司及發電公司負責,安裝此設備的時程表係在實施計劃(Implementation Plan)中概述,以及從負責機構收到通知清單開始動工。負責機構必須提供所定義之各BES元件的資料;但是,這些資料可以直接測量或精確計算。除高壓直流(HVDC)線路外,僅所選BES元件的一端或終端需要之DDR資料。例如,必須提供輸電線或發電機升壓(GSU 變壓器的至少一個終端DDR資料,但不能同時提供兩個終端。對於兩個負責機構之間的互聯線路,各負責機構將獨立考慮此互聯線路,並應合作決定如何監視需要DDR資料的BES元件。對於兩個輸電公司(TO)或一個TO與一個發電公司(GO)之間的互聯線路,負責機構將決定那個機構將提供資料。負責機構將通知業主它們的BES元件所需之DDR資料。

          有關要求5(R5)第5.1節中各已指認BES元件之理論基礎及技術推理的更多詳細資訊,請參閱指南(Guidelines)及技術基礎章節(Technical Basis Section);使用DDR監測這些BES元件將有助於對BES上的廣域擾動之全面及資訊豐富的事件分析。第5.2節係包括來確保廣域覆蓋橫跨所有負責機構。各負責機構將擁有一個BES元件的DDR資料,以及每同時歷史系統尖峰負載3,000MW至少一個額外的BES元件。

          R6 之理論基礎

          DDR係用於測量在相對平衡的故障後情況下對系統擾動的暫態反應。因此,提供相到中性點電壓或正序電壓就足夠了。電氣量可以被決定(計算、推導等)。

          由於一個地點內的所有BES母線都處於相同的頻率,因此一個頻率測量就足夠了。

          PRC-002-2的資料要求係根據系統配置(configuration),假設BES母線上的所有常閉斷路器均已閉合。

          R7 之理論基礎:

          廣域擾動分析係瞭解發電資源的動態反應之一個關鍵部分。因此,發電公司有必要在發電機升壓變壓器(GSU)的高壓側或低壓側安裝DDR,以測量指定的電氣量,來充分獲取發電機反應。本標準定義了DDR的「內容 (what)」,而不是「如何(how)」。發電公司可以安裝此功能,或者,如果輸電公司已經擁有合適的DDR資料,則與輸電公司簽訂合約獲取。但是,發電公司仍負責提供這些資料。

          R8 之理論基礎:

          大規模系統停電事故通常是發生在一段拖延很長時間期間之事件順序演變,因此 DDR 資料對於事件分析至關重要。偶發事故前及偶發事故後(post-contingency)可用資料有助於指認導致停電事故之各事件原因及影響。因此,需要連續記錄及儲存,以確保整個事件有足夠的資料可用。

          幹線電力系統(BES)上既有DDR資料記錄可能無法連續記錄。為了適應其在本標準中的使用,如果設備是在本標準生效日期之前安裝的,則觸發記錄是可以接受的。頻率觸發(frequency triggers)係根據與各互連相關之動態反應定義的。低電壓觸發是被定義來獲取可能的延遲低電壓情況,例如故障誘導延遲電壓復原(FIDVR: Fault Induced Delayed Voltage Recovery)。

          R9 之理論基礎:

          至少為每秒960個樣本之輸入取樣率(sampling rate),相當於動態擾動記錄(DDR)設備輸入側各週波(cycle)16個樣本,確保記錄測量值的計算(如複數電壓及頻率)具有足夠的精確度。

          電量的輸出記錄速率至少為每秒30次是指設備的記錄及測量計算速率。每秒至少30次之記錄測量提供了足夠的記錄速度來監測電力系統擾動期間通常感興趣之低頻震盪(low frequency oscillations)。

          R10之理論基礎(Rationale for R10):時間同步(time synchronize)

          R11之理論基礎(Rationale for R11):

          廣域擾動分析包括來自許多設備及機構的資料記錄。這些文件檔案的標準化格式及命名約定顯著提高了分析的及時性。

          根據第11.1節的規定,在30個日曆天(或授予的延期時間)內提供資料,允許有合理的時間來收集資料以及執行任何必要的計算或格式化。

          資料係必須在10個日曆天內(包括資料記錄之日)可檢索(retrievable),亦及可用資料的10個日曆天滾動視窗。資料保留請求通常在請求資料的重大事件後的同一天或第二天啟動。一個 10個日曆天時間範圍對需要儲存資料的持續時間、以及告知請求機構多久可取得資料的時間,提供了實際限制。資料請求者必須瞭解第11.1節10個日曆天的可檢索性,因為要求將資料保留更長的時間成本高昂且沒有必要。

          事件順序記錄(SER)資料應以簡單的ASCII格式提供。CSV格式如附件2中的概述。設備可以提供資料,也可以使用簡單的轉換程式將檔轉換為這種格式。這將大大改善事件記錄的資料格式,從而能夠使用軟體工具來分析SER資料。

          第11.4節規定FR及DDR資料檔應符合IEEE C37.111、IEEE 暫態交換通用格式標準(COMTRADE: Common Format for Transient Exchange)修訂版1999或更新版本。IEEE C37.111-1999 或更新版本的使用在業界已得到廣泛應用。C37.111-2013係COMTRADE的一個版本,其中包括一個附件(annex),說明了COMTRADE標準在同步相量資料(synchrophasor data;)中的應用;但是,版本 C37.111-1999在目前業界中常用。

          第11.5節使用標準化命名格式C37.232-2011,IEEE時間順序資料檔命名通用格式標準(COMNAME),用來提供擾動監測資料。這種檔案格式允許對大型擾動之簡化分析(streamlined analysis),以及包括關鍵記錄,諸如與資料同步相關的本地時間時差(local time offset)。

          R12之理論基礎

          擁有用來收集本標準所需資料設備之各輸電公司及發電公司必須在90個日曆天內修復任何故障,以確保有足夠的資料可用於事件分析。如果無法在90個日曆天內恢復擾動監測能力(例如預算週波、服務人員、供應商、所需的停電事故等),則機構必須制定糾正行動計劃(CAP: Corrective Action Plan) 以恢復資料記錄能力。CAP所需的時程表取決於機構及所需資料類型。如果記錄功能因維護及/或測試而停止運轉超過90個日曆天,則被視為故障。受監視的BES元件的故障(outage)不構成擾動監視能力之失靈(failure)。

          附件 5:指南與技術基礎部分(Guidelines and Technical Basis Section)

          介紹 (Introduction)

          標準PRC-002-2之重點不是如何獲取擾動監視資料,而是獲取什麼幹線電力系統資料。 獲取PRC-002-2標準資料的方法有很多種,以及既有的及目前可用設備都可以滿足該標準之要求。 PRC-002-2也強調了解決擾動監視功能可用率之重要性,以確保BES資料擷取的完整性。

          PRC-002-2之資料需求是根據假設母線上所有常閉斷路器均閉合的系統配置(configuration)。 PRC-002-2 解決的是記錄「什麼」資料,而不是「如何」記錄資料。

          要求1(R1)指南(Guideline for Requirement R1):

          事件順序與故障記錄對於系統擾動之分析、重建、及通報非常重要。但是,在幹線電力系統(BES)上的每條BES母線都不需要SER及FR資料來執行擾動之充分或徹底的分析。作為事件分析的主要工具,斷路器狀態之變化的時間同步時間戳(time synchronized time stamp)以及個別線路之電壓及電流波形記錄可以讓本地及廣域擾動事件精確地重建(reconstruction)。

          在執行事件分析時,品質資訊(quality information)越多越好。然而,100%覆蓋所有BES元件是不切實際的,也不是有效分析廣域擾動的必要條件。因此,出於下列原因,需要監視BES母線之選擇性非常重要:

          1. 指認具有斷路器之主要BES母線,在需要時提供關鍵資訊。
          2. 避免覆蓋範圍過度重疊。
          3. 避免關鍵覆蓋面之空缺。
          4. 提供可能傳播擾動之BES元件的覆蓋範圍。
          5. 避免強制要求涵蓋更有可能成為擾動之嚴重影響者而不是原因之BES元件。
          6. 制定遴選標準,在北美大陸的不同地區提供有效的覆蓋。

          決定選擇過程之主要可用特性是:

          1. 系統電壓層級;
          2. 進入變電所或開關場的輸電線路數量;
          3. 連接發電機組的數量及容量大小;
          4. 可用短路水準。

          雖然為指認BES母線之應用制定準則直截了當很簡單,但需要分析來建立良好的技術基礎,以達成所需之目標。

          為了回答這些問題以及建立SER及FR之BES母線準則(criteria),擾動監視標準起草小組(DMSDT)成立了一個稱為監測值分析小組(MVA Team: Monitored Value Analysis Team)的次小組(sub-team)。MVA小組從整個北美大陸的各種輸電系統中收集資訊,根據先前選擇過程指認的特徵來分析輸電母線。

          MVA小組瞭解到,僅根據簡單、明亮的線路特性(例如在特定電壓層級或設定的短路電流水準下進入變電所或開關場的線路數量)來制定準則是不可能達成足夠的SER及FR覆蓋。為了提供適當的覆蓋範圍,發展了一種相對簡單但有效的方法來選擇母線以獲取事件順序記錄(SER)及故障記錄(FR)資料。本程序包括在附件1內,可幫助機構滿足標準之要求R1。

          選擇母線以獲取事件順序記錄(SER)及故障記錄(FR)資料的方法係對具有較高短路故障容量的母線進行加權。選擇此選項的原因如下:

          1. 該方法與電壓層級無關。
          2. 很可能選擇大型發電中心附近的母線。
          3. 可能會選擇延遲清除可能導致連鎖反應的母線。
          4. 選定的母線與通用輸電方程式(Universal Power Transfer equation)直接相關:更低的阻抗–增加的電力潮流–更大的系統影響。

          要執行附件1之計算,需要下列資訊,以及對於具有超過11條三相短故障路容量高於1,500 MVA之 BES母線的系統,需要下列步驟(以摘要形式提供):

          1. 正在評估的輸電系統中BES母線之總數。
            1. 僅包括有形的變電所或開關場母線。
            1. 排除在系統模型中為分析目的而創建的虛擬母線。
          2. 決定各BES母線之三相短路故障容量MVA。
          3. 將短路故障容量低於1,500 MVA的BES母線從清單中排除。
          4. 決定清單中排名前11位的BES母線(位置編號6)之中位數短路容量。
          5. 將中位數短路容量乘以20%。
          6. 將BES母線之清單減少到短路容量高於中位數20%的母線。
          7. 在清單中短路容量層級前10%(從6開始)之BES母線上應用SER及FR。
          8. 使用工程技術判斷,增加BES母線清單額外的10%數量應用SER及FR在BES母線上,以及允許彈性的考慮下列因素:
          9. 電氣遠距離的母線(Electrically distant buses)或與電氣遠距離的其他事故擾動監視設備(DME: Disturbance Monitoring Equipment)。
          10. 電壓敏感區域。
          11. 凝聚用電負載地區及發電地區。
          12. 具有相對較多數量事故輸電線路的BES母線。
          13. 具有有無效電力設施的BES母線。
          14. 輸電公司區域外的主要互聯設施。

          為了事件分析目的,透過DDR料與 SER或FR記錄相對比較,可以獲得有關發電機及其在偶發事故前後對系統事件之反應更有價值的資訊。主發電機輸出遮斷裝置(亦即同步斷路器)開啟的SER資料可能無法可靠地指示發電機跳脫的實際時間;例如,當它的原動機(例如內燃機或蒸汽輪機)跳脫後以逆電力(reverse power)跳脫時。因此,此標準僅需要DDR資料。

          根據DMSDT的經驗,選擇了五年的重新評估間隔,來針對不斷變化的系統配置(configurations),同時在重新評估頻度上取得平衡。

          要求2(R2)指南(Guideline for Requirement R2):

          廣域擾動的分析經常從評估SER開始來幫助決定引發事件以及追蹤擾動傳播。斷路器動作的記錄有助於決定線路電流的遮斷,而發電機負載最好由DDR資料決定,因為無論斷路器位置如何,發電機載流基本上為零。但是,直接連接到已指認BES母線的發電機斷路器需要獲取SER資料。它在事件分析中,無論發電機的載流如何,瞭解BES母線何時被清除非常重要。

          發電公司包含在此要求中,因為在某些情況下,發電公司可能擁有直接連接到輸電公司的BES母線的斷路器。

          要求3(R3)指南(Guideline for Requirement R3):

          需要FR資料的BES母線係根據標準附件1中說明的方法決定的。連接到需要FR資料之BES母線的BES 元件包括:

          • 低壓側運轉電壓為100kV或以上的變壓器
          • 輸電線路

          只有那些在最新生效的NERC定義中被指認為幹線電力系統(BES)的BES元件才會被監視。例如,不包括低側電壓小於100kV的放射狀線路或變壓器。

          故障記錄(FR)資料必須從連接到適用BES母線之BES元件的各終端決定。

          發電機升壓變壓器(GSU)不包括在上述範圍內,原因如下:

          • 在輸電系統發生故障時,發電機的電流貢獻將由輸電系統上的FR資料獲取。
          • 對於與發電設施互連的故障,從互連的輸電變電所端獲得故障電流資料就足夠了。如果需要,可以很容易地計算出發電機的電流貢獻。

          動態監視標準起草小組(DMSDT)在諮詢了NERC的事件分析小組(Event Analysis group)後,決定來自選定發電機位置的DDR資料對於事件分析比FR資料更重要。

          電氣量記錄 為了有效故障的分析,有必要瞭解所有相電流及中性線電流以及所有相間電壓之值。根據這些FR資料,可以決定所有故障類型。FR資料還強化了評估斷路器動作的SER。

          電流紀錄

          通常直接測量所需的電氣量。如果測量了足夠的資料,則可以導算出某些量,例如剩餘電流或中性線電流。

          由於輸電系統通常平衡良好,相電流的大小基本相似,相角差為120度,因此在正常情況下,中性線(殘餘)電流可以忽略不計。在發生接地故障時,由此產生的相電流不平衡會產生可以測量或計算出剩餘電流。

          中性線電流,也稱為接地或剩餘電流Ir,係計算為三相電流的向量之總計:

          Ir =3•I0 =IA +IB +IC

          I0 : 零序電流

          IA, IB, IC : 三相電流 (向量)

          如何推導出所需電氣量的另一個例子,係根據克希霍夫(Kirchhoff)定律。連接到特定BES母線的其中一個BES元件之故障電流,可以導算出來為連接到該BES母線其他BES元件上記錄的故障電流之向量合計。

          電壓記錄(Voltage Recordings)

          電壓將在適用的BES母線上記錄或準確決定。

          要求4(R4)指南(Guideline for Requirement R4)

          觸發前及觸發後的故障資料以及SER斷路器資料,所有時間都以毫秒級精度戳記(同步)到公共時鐘(common clock),有助於分析故障後的保護系統動作來決定保護系統是否按設計動作。一般來說,BES故障持續的時間很短,大約1到30個週波(cycles),因此30個週波的記錄長度提供了足夠的資料。多重記錄(Multiple records)允許使用傳統的微處理器電驛,當時間與公共時鐘同步時,能夠提供足夠的故障資料,但不能在總共30個連續週波的單一記錄中提供故障資料。

          各週波(cycle)至少需要16個取樣(samples)的記錄速率才能獲得準確的波形,以及為可用於故障記錄(FR)之任何數位輸入獲得1毫秒的解析度。

          可以設定FR觸發,以便當記錄設備上的監視值高於或低於觸發值時,記錄資料。要求4(R4)第 4.3.1節規定了接地故障的中性(殘餘)過流觸發。要求4(R4)第4.3.2 節規定了相間故障的相低電壓壓或過電流觸發。

          要求5(R5)指南(Guideline for Requirement R5):

          DDR資料用於廣域擾動監測來決定系統的機電暫態及暫態後反應,以及驗證系統模型性能(performance)。DDR通常根據包括角度、頻率、電壓及震盪穩定度之策略檢討進行定位。但是,為了充分監視系統的動態反應以及確保足夠的覆蓋範圍來決定系統性能,除了DDR覆蓋範圍的最低要求外,主要BES元件還需要動態擾動記錄(DDR)。

          各負責機構[規劃協調中心(PC)或可靠度協調中心(RC)]都必須指認足夠的DDR資料獲取,至少獲取一個BES元件,然後每3,000 MW的歷史同時間尖峰系統負載再增加一個額外的BES元件。此DDR係包含在互連中提供足夠的系統範圍覆蓋。為澄清起見,如果任何需要DDR監測的主要BES元件係在負責機構的範圍內,則需要DDR資料能力。如果負責機構(PC或RC)符合第 5.1節的要求,則必須指定額外的覆蓋範圍。

          大量發電資源之跳脫帶給全北美的所有互聯系統之頻率及角度穩定度風險。獲取這些機器在擾動期間的動態反應的資料有助於分析大型擾動。擁有有關發電機對擾動的動態反應的資料可以大大改進對事件為何發生的暸解,而不是發生了什麼。為了決定與提供機組大小準則之依據,DMSDT從NERC的發電可用率資料系統(GADS: Generating Availability Data System)計劃中獲取了特定的發電機組資料。

          該資料包含北美各發電機組的發電機組大小資訊,該資訊於2013年通報給NERC GADS計劃。DMSDT 分析了試算表(spreadsheet)資料來決定:(i) 有多少機組高於或低於選定的規模門檻(thresholds)值;以及 (ii) 這些門檻值範圍內的機組額定之總和。 然後產生有關該資料的統計資訊,亦即平均值(averages)、中位值(means)及百分比。 DMSDT 決定了試算表中包含有關感興趣之發電機組(目前北美發電機群,亦即 2013 年通報的發電機組)的下列基本資訊:

          • 試算表中包含的個別發電機組總數。
          • 試算表中包括額定容量為20MW或更大的個別發電機組之數量。這些機組通常要求其業主在 NERC CMEP中註冊為發電公司(業主)(GO)。
          • 選定大小範圍界線內之機組總數。
          • 這些門檻值範圍內機組之額定(MW)值彙總總和。
          •  

          在試算表中的資訊沒有提供可以確定各機組的電廠資訊座落的資訊,亦即DMSDT無法使用該資訊來決定那些機組位於給定的發電場站或設施中。

          從這些資訊,DMSDT能夠合理地推測標準要求5(R5)第5.1.1節中提出的發電機組大小門檻值。用於DDR資料記錄的發電資源係那些毛銘牌額定(gross nameplate ratings)「大於或等於 500 MVA」的個別機組。之所以選擇500MVA的個別機組大小門檻值,是因為這個數字大約佔NERC轄區發電容量的47%,而僅要求約12.5%的發電機組覆蓋DDR。如前所述,沒有關於彙總電廠/設施規模的機組座落的資料。但是,要求5(R5)第 5.1.1節係要獲取座落在大型發電廠之較大機組,如果由於電氣或非電氣意外事件而跳脫多部大型機組,可能會對系統構成穩定度風險。對於發電廠,在毛銘牌額定容量大於或等於1,000 MVA的電廠/設施中,各個別發電機毛銘牌額定容量大於或等於300 MVA的都必須具有DDR。300 MVA的門檻值是根據DMSDT的判斷及經驗選擇的。預計對需要監視的機組數量的影響相對較小。對於複循環電廠只有一台發電機額定值大於或等於300MVA的,這是唯一需要DDR的發電機。

          永久系統運轉限制(SOL: System Operating Limits)係用來運轉系統在可靠及安全之限制範圍內。特別是,與角度或電壓穩定度相關之SOL對BES的可靠度及性能有重大影響。因此,至少一個BES元件之SOL應監視。

          標準草案要求「一個或多個BES元件是互聯可靠度運轉限制(IROL)的一部分」。互聯可靠度運轉限制(IROL)係包括因為違反這些限制的風險會給系統穩定度以及可能造成連鎖反應停電事故帶來風險。IROL可以由個別或多個受監視的BES元件及或偶發事件(contingent)BES元件來定義。該標準沒有規定選擇偶發事件及/或受監視的BES元件。相反,起草小組認為,根據違反本IROL的嚴重度(severity),最好由負責機構對各IROL做出此決定。

          部署低電壓卸載(UVLS: undervoltage load shedding)計劃的地點係容易出現電壓不穩定,因為它們通常是用電需求很大的區域。負責機構(PC或RC)將指認UVLS正在使用的這些區域,並指認有用且有效的BES元件來監視DDR,以便可以獲取UVLS的動作或BES上的電壓不穩定。例如,超高壓系統上靠近部署UVLS的負載袋(load pocket)的500kV或230kV主要變電所可能是DDR覆蓋的寶貴電氣位置,以及有助於負載區域對大型系統偏移(電壓、頻率等)反應之擾動後分析。

          要求6(R6)指南(Guideline for Requirement R6):

          DDR資料顯示,在相對平衡的運轉條件下,故障清除後(故障後)對系統擾動的暫態反應。因此,提供單相至中性線電壓或正序電壓就足夠了。不需要記錄線路的所有三相電壓,儘管這可用於計算及記錄正序電壓。

          需要電壓測量的母線係根據要求5(R5)中負責機構(PC或RC)定義之BES元件清單。該標準的目的不是要求在可以共同母線電壓測量的各BES元件進行個別電壓測量。例如,具有北(或東)母線及南(或西)母線的一個半斷路器(a breaker-and-a-half)或雙母線(double-bus)配置將要求兩條母線都有電壓記錄,因為任何一條母線都可以無限期停止運轉,而目標BES元件仍在運轉中。這可以透過分別記錄兩個母線電壓來實現,也可以透過提供一個選擇開關將任一母線電壓源連接到DDR器件的個別記錄輸入來實現。因此,包括這一要求部分是為了減輕由於電壓測量停止運作而導致頻率、相位角、有效電力及無效電力計算失敗的可能性,而在這些運轉條件下實際上有足夠的電壓測量。

          必須強調的是,PRC-002-2的資料要求係根據系統配置,假設母線上的所有常閉斷路器都已閉合。

          當需要電流記錄時,它應與在該位置進行的電壓記錄處於同一相位,如果提供單相到中性點電壓。則正序電流記錄也是可以接受的。

          對於所有需要電流記錄的線路,有效電力及無效電力將按三相記錄。這些記錄可以來自相量或正序列量。

          要求7(R7)指南(Guideline for Requirement R7):

          要求6(R6)指定的所有指南均適用於要求7(R7)。由於發電機升壓變壓器(GSU)的高側或低側繞組可以以三角形(delta)連接,因此相對相電壓記錄是可接受的電壓記錄。正如要求6(R6)指南中所解釋的那樣,BES在相對平衡的運轉條件下運轉,如果需要,可以從相到相的量推導出相到中性的量。

          同樣需要強調的是,PRC-002-2的資料要求係根據系統配置,假設母線上的所有常閉斷路器都已閉合。

          要求8(R8)指南(Guideline for Requirement R8):

          廣域系統故障通常是發生在時間延長一段期間內演變的一系列事件,因此DDR資料對於事件分析至關重要。偶發事故前及偶發事故後資料有助於指認導致停電事故各事件的原因及影響。這就需要連續記錄及儲存,以確保有足夠的資料可用於整個擾動。

          輸電公司及發電公司必須對要求6(R6)中指認的BES元件具有連續的DDR。但是,此要求承認某些不具有連續資料記錄功能的BES元件可能存在遺留設備。對於在標準生效日期之前安裝的設備,使用要求8(R8)第8.2節中指定的至少一種觸發類型,三分鐘的觸發DDR記錄可以被接受:

          • 偏離標稱頻率觸發係用來根據互聯系統規模大小及慣性獲取重大量之高頻或低頻偏移。
          • 頻率變化率(Rate of change of frequency)觸發的用於獲取系統頻率的重大變化,這些變化可能是由發電或負載的大幅變化引起的,也可能是系統阻抗的變化。
          • 本標準中規定的低電壓觸發用於獲取可能的持續低電壓情況,例如故障誘發延遲電壓恢復(FIDVR: Fault Induced Delayed Voltage Recovery)事件。85% 的持續電壓超出了正常計劃運轉電壓,並且足夠低到可以獲取 BES 上的異常電壓條件。

          要求9(R9)指南(Guideline for Requirement R9):

          DDR資料包含電力系統對擾動之動態反應,以及係用來分析複雜的電力系統事件。此記錄通常用於獲取短程及長程擾動,例如電力搖擺(power swing)。由於感興趣的資料會隨時間而變化,因此DDR資料通常以RMS值或相量值的形式儲存,而不是像FR資料那樣的直接取樣資料。

          記錄儀器中使用的取樣率問題非常重要,至少有兩個原因:抗混疊濾波器(anti-aliasing filter)的選擇及信號代表的精確度。抗混疊濾波器的選擇與取樣率至少是取樣信號最高頻率的兩倍的要求有關。同時,信號表示的精確度也取決於取樣率的選擇。一般來說,取樣率越高,代表效果越好。在感興趣的異常條件下(例如故障或其他擾動);輸入信號可能包含0-400 Hz範圍內的頻率。 因此,每秒960個樣本(16個樣本/週波)的速率被認為是滿足輸入信號要求的足夠取樣率。

          通常,感興趣的動態事件包括:區域間震盪、本地發電機震盪、風力渦輪發電機扭轉模式、高壓直流控制模式、勵磁機控制模式及汽輪機扭轉模式。它們的頻率範圍為 0.1-20 Hz。為了重建這些動態事件,至少需要最小每秒30次的記錄時間。

          要求10(R10)指南(Guideline for Requirement R10):時間同步(time synchronize)

          要求11(R11)指南(Guideline for Requirement R11):

          本要求指示適用機構根據負責機構、區域機構或NERC之要求,提供要求1(R1)中指認的BES母線之 SER及FR 資料,以及根據要求5(R5)指認的BES元件之DDR資料。為了促進BES擾動之分析,務必在合理的時間內向請求者提供資料。

          要求11(R11)第11.1節規定了提供資料的最長時間範圍為30個日曆天。30個日曆天是一個合理的時間範圍,允許收集資料並提送給請求者。機構可以要求延長30天的提送要求。如果請求者同意,則機構必須在同意的延展時間內提送資料。

          要求11(R11)第11.2節規定,最短10個日曆天,包括記錄資料日,是可檢索資料的日期。由於使用的設備具有記錄資料的能力,因此在10個日曆天內可檢索資料是現實且可行的。請務必注意,適用機構應考慮檢索資料時的任何預期延遲,這可能需要設備將資料可用超過10天。為了闡明10個日曆天的時間範圍,第1天發生了一件事件。如果在第6天提出資料請求,則必須在請求或授予時間延期後的30個日曆天內向請求者提供該資料。但是,如果在第11天提出資料請求,則超出了要求中指定的10個日曆天,如果機構沒有資料,則不會違規。

          要求11(R11)第11.3節根據附件2 SER資料指定逗號分隔值(CSV: Comma Separated Value)格式。有必要建立一個標準格式,因為它將與其他提送的資料相結合,以提供電力系統擾動的詳細事件時間順序時間表。

          要求11(R11)第11.4節指定了FR及DDR資料的IEEE C37.111 COMTRADE格式。IEEE C37.111是暫態資料交換通用格式的標準,在業界已得到廣泛認可。有必要指定一個標準格式,因為將包含來自許多來源的多重資料提送,以提供對電力系統擾動的詳細分析。COMTRADE的最新修訂版(C37.111-2013)包括一個附件,說明了COMTRADE標準在同步相量資料中的應用。

          要求11(R11)第11.5節指定了IEEE C37.232 COMNAME 格式,用來命名SER、FR及DDR的資料檔。IEEE C37.232 是用於命名時間順序資料檔的通用格式標準。第一個版本於2007年獲得批准。從 2003年8月14日的大停電收集了數以千計的故障記錄資料檔。收集的資料檔沒有共同的命名約定,因此很難辨別那些文件來自那些電力公司,那些檔從那些設備獲取。缺乏共同的命名做法嚴重阻礙了調查進程。隨後,在其關於停電的初步報告中,NERC 強調需要採用共同的命名做法,並將其列為其前十大建議之一。

          要求12(R12)指南(Guideline for Requirement R12):

          本要求指示輸電及發電機設備各自的業主警告用於BES母線及BES元件之SER、FR及DDR資料功能設備的正常運轉,這些功能在要求1(R1)及R5中建立。業主應在故障發現後的90個日曆天內恢復功能。這一要求的架構是承認存在「合理」數量的功能故障並不會導致缺乏足夠的資料來覆蓋系統。此外,90個日曆天通常足以進行檢修或維護。但是,考慮到在某些情況下可能無法在90個日曆天內恢復功能,該要求進一步規定,對於此類情況,該機構應向區域機構提送改正行動計劃 (CAP)並予以實施。這些行動被認為適合於提供可靠及充分的資料可用率。

          PRC-002-2 — Disturbance Monitoring and Reporting Requirements

          介紹歐盟ENTSO-E  2024年度工作計劃

          目錄

          i.1 我們是誰(Who we are) 8

          i.2 我們的使命(Our mission) 8

          i.3 我們的願景(Our vision) 8

          i.4 我們的價值觀(Our values) 9

          i.5 我們的貢獻(Our contributions) 9

          ii.1 政策背景… 10

          ii.1.1 電力市場設計改革… 10

          ii.2 適合(溫室氣體減排)55%( Fit for 55) 10

          ii.3 綠色協議產業計劃(Green Deal Industrial Plan) 11

          ii.4 電網的未來:加速歐洲的能源轉型… 11

          1.1 系統調度運轉指南(System Operation Guideline) 12

          1.2 電網法規緊急狀態及復電(Network Code Emergency & Restoration) 13

          1.3 同步區域及區域群組(Synchronous Areas & Regional Groups) 13

          1.4 與第三國TSO的協調(Coordination with 3rd country TSOs) 13

          1.5 歐洲意識系統(European Awareness System) 14

          1.6 風險準備規則(Risk Preparedness Regulation) 15

          1.7 共同電網模型(CGM)… 15

          1.8 區域協調中心(RCC) 15

          2.1 容量分配及擁塞管理指南(Capacity Allocation and Congestion Management Guideline) 19

          2.1.1 所有TSO(由 ENTSO-E支援)將執行以下工作:… 19

          2.2 內部能源市場規則招標區檢討(電力規則第14條第6款)… 20

          2.3 遠期容量分配指南(Forward Capacity Allocation Guideline) 21

          2.4 電力平衡指南(Electricity Balancing Guideline) 21

          2.5 協調跨區域容量分配過程(Harmonisation of Cross-Zonal Capacity allocation processes) 21

          2.6 歐洲平衡平臺(European Balancing Platforms) 22

          2.7 修訂提案 (a)歐洲平衡能源定價方法及 (b)自動頻率復原備轉容量(aFRR)平台執行架構… 22

          2.8 輸電調度中心之間的補償(Inter-Transmission System Operator Compensation) 23

          2.9 ITC機制的未來改進及變化(Future Improvements and Changes to the ITC Mechanism) 23

          3.1 歐洲十年電網發展計劃(Europe’s Ten-Year Network Development Plan) 24

          3.1.1 情景(Scenarios) 24

          3.1.2 離岸電網發展計劃(Offshore network development plans). 25

          3.2 歐洲資源裕度評估(The European Resource Adequacy Assessment) 25

          3.2.1 季節性展望(Seasonal outlooks). 25

          3.3 電網連接法規(Connection Network Codes) 26

          4.1 TP的實施符合更新的程序手冊(MoP v 3 r 4)(TP implementation to comply with the updated Manual of Procedures) 27

          4.2 TP架構處置之最終定案(Finalisation of the TP architecture implementation) 28

          4.3 CACM 2.0 要求之制定(Development of CACM 2.0 requirements) 28

          4.4 資料品質改進(Data quality improvements) 28

          4.5 為統計目的實施之新資料項目(Implementation of new data items for statistical purposes) 28

          4.6 TP策略(TP Strategy) 29

          4.7 ACER資料交換(ACER Data Exchange) 29

          5.1 數位化、電氣化與合作(Digitalisation, Electrification & Cooperation) 30

          5.1.1 ENTSO-E將於2024年參與以下歐盟之資助計畫(EU-funded projects):… 30

          6.1 電網法規需量反應(Network Code Demand Response) 31

          6.2 電網法規資通網絡安全(Network Code Cybersecurity) 31

          6.3 實施法案資料相互操作性(Implementing Acts Data Interoperability) 32

          6.3.1 聯合工作小組之任務(Tasks of the Joint Working Group). 32

          7.1 電網法規及指南(Network Codes and Guidelines) 33

          7.2 輸電及配電系統之運轉與規劃方面應用最佳實務合作… 33

          9.1 有關市場活動(Related to the Market activities) 34

          9.2 有關系統運轉(Related to the System Operatios) 35

          9.3 關於區域協調活動的監測及報告:(For the monitoring and reporting of RegionalCoordination activities) 35

          附件1 : 名詞縮寫表(Annex 1: List of Abbreviations)[略] 35

          附件2 : 成果報告之公布清單(Annex 2: List of Deliverables)[略] 35

          圖 1:區域協調中心(RCC)服務提供顯示會員國地理區域圖. 14

          2:由系統運轉區(SOR)建立之容量計算區(CCR)SOR 及區域協調中心(RCC)… 15

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          I.前言

          北美與歐洲(歐盟)互聯電力系統分別有北美電力可靠度公司(NERC: North American Electric Reliability Corporation)、及歐洲輸電調度中心合作協會(ENTSO-E)執行可靠度組織之工作。前(2022)年12月本部落格PO文「2023年度北美電力可靠度公司(NERC)職掌業務計畫預算組織簡介」介紹了NERC的業務計畫,去年2023/12/15瀏覽到「歐盟ENTSO-E 2024年度工作計劃(ENTSO-E Annual Work Programme 2024 Edition)」,我特地利用今年元旦假期將它摘譯分享,希望能給國內正打算遵照電業法規定成立之電業監督機構,把這全球最大的互聯電力系統兩大可靠度機構的執行工作,作為規畫執行工作項目之參考。

          II. ENTSO-E 2024年度工作計畫-新聞稿

          2022年12月15日歐盟ENTSO-E網站公布了2024年度工作計畫新聞稿如下:

          ENTSO-E(the European Network of Transmission System Operators for Electricity) 根據歐盟規則2019/943[REGULATION (EU) 2019/943]的要求,如期於2023/12/15公佈了歐盟內部電力市場(internal market for electricity)之年度工作計劃(Annual Work Programme)。

          工作計劃中列出之優先事項反映了賦予ENTSO-E法律授權如下:

          • 歐盟規則2022/869[REGULATION (EU) 2022/869]- 關於跨歐洲能源基礎設施指南(guidelines for trans-European energy infrastructure)
          • 歐盟規則2019/943[REGULATION (EU) 2019/943]-關於歐洲內部電力市場及相關電網法規與指南(Network Codes and Guidelines),
          • 歐盟規則2019/941[REGULATION (EU) 2019/941]-關於電業風險準備(risk-preparedness)、
          • 歐盟規則第347/2013號[REGULATION (EU) No 347/2013]-關於跨歐洲能源基礎設施指南(guidelines for trans-European energy infrastructure)、
          • 歐盟規則第543/2013號[REGULATION (EU) No 543/2013]-關於電力市場資料提送與公布(submission and publication of data in electricity markets)及、
          • 歐盟規則第838/2010號[Commission Regulation (EU) No 838/2010](2010年9月23日之)-制定有關輸電調度中心(TSO)之間補償機制指南。

          此工作包括電網法規資通網絡安全(network code Cybersecurity)、新電網法規關於需量反應之起草過程,以及既有電網法規與指引之修訂。

          每年,ENTSO-E都會公布工作計劃以徵求公眾意見。在工作計劃磋商期間收到的利益相關者意見有助於改進該計劃,因為大多數ENTSO-E活動都需要與市場參與者、電網使用者以及某些主題的配電調度中心(DSO: distribution system operators)之成功合作。

          今年,ENTSO-E交出了2024年年度工作計劃從2023/4/26至2023/5/7公眾預諮詢階段可交付成果清單,作為其提高採用過程透明度策略的一部分。

          ENTSO-E 遵守歐盟規則2019/943第31條規定,將2024年年度工作計劃提交給了 2023/7/5至2023/8/16的公眾諮詢。目的是讓利益相關方在準備年度工作方案時提交他們的意見及觀點。請點擊此處提交諮詢的版本,並在下方找到所收到意見的概述以及這些意見之處理方式。

          在今年的公眾諮詢期間,我們於2023/7/12與利益相關者舉行了一次公開網路研討會,就計劃的內容與不同方面交換意見。錄音和幻燈片可在此處獲得

          2023/12/14,ACER透過信函通知 ENTSO-E,他們認為2024年ENTSO-E年度工作計劃符合法規歐盟規則2019/943第30(4)條的要求,現階段不打算對 2024年年度工作計劃發表意見。

          「2024年年度工作計劃」的最終版本已於2023年12月15日公布。

          III.工作報告計畫-本文

          i. ENTSO-E 使命宣言(Mission Statement)

          ENTSO-E(the European Network of Transmission System Operators for Electricity),亦即歐洲輸電網路電力調度中心,係歐洲輸電調度中心(TSO)合作協會[the association for the cooperation of the European transmission system operators (TSOs)]代表35個國家的39家TSO成員負責歐洲電力系統的安全及協調運轉,該系統是世界上最大的互聯電力系統。除了在技術合作中發揮核心的歷史角色外,ENTSO-E也是各個TSO的共同喉舌(common voice)。

          ENTSO-E 彙集了 TSO 的獨特專業知識,透過維持燈火通明、實現能源轉型、以及促進內部電力市場的完美及最佳運轉,包括透過履行根據歐盟立法賦予 ENTSO-E 的任務,造福歐洲公民。

          作為歐洲TSO社區,ENTSO-E及其成員履行著共同的使命:確保泛歐層級所有時間範圍內互聯電力系統之安全,以及歐洲互聯電力市場之最佳化運轉與發展,同時實現再生能源發電及新興技術的整合。

          ENTSO-E在讓歐洲到2050年成為第一個氣候中和大陸(climate-neutral continen)方面扮演著核心角色,它透過建立一個安全、永續及負擔得起的系統,來整合預期的再生能源量,從而提供歐洲綠色協定一項重要貢獻。這一努力需要部門整合及所有行動者之間的密切合作。

          歐洲正在朝著永續、數位化、整合化及電氣化的能源系統邁進,該系統結合了集中式及分散式資源。

          ENTSO-E 致力於確保此能源系統以用戶為中心,並在運轉及開發時牢記氣候目標及社會福利。

          ENTSO-E承諾利用其獨特的專業知識及全系統視野,以維護系統安全的責任為後盾,為氣候中和的歐洲提供全面的路線圖。

          ENTSO-E  作為一個由共同責任團結在一起的 TSO社區,團結一致地行動

          作為獨立及中立的受管制機構之專業協會,ENTSO-E在明確的法律授權下行事,透過在安全、經濟、環境及績效方面最佳化社會福利來服務於社會之利益。

          ENTSO-E承諾以最高技術嚴謹性開展工作,並制定永續及創新的因應措施,為未來做好準備,並克服在氣候中及的歐洲,保持電力系統安全的挑戰。在其所有活動中,ENTSO-E都以透明的方式行事,並與立法及管制決策者以及利益相關者進行值得信賴的對話。

          ENTSO-E支援其成員之間在歐洲及區域層級的合作。在過去的幾十年裡,TSO採取了一些舉措,以加強他們在電網規劃、運轉及市場整合方面的合作,從而成功地為達成歐盟的氣候及能源目標做出了貢獻。

          為了執行其法律規定的任務,ENTSO-E的主要職責包括:

          • 制定執行標準電網法規(Network Codes)、平臺及工具,以確保電力系統及市場之安全運轉以及再生能源的整合;
          • 評估系統在不同時間範圍內之裕度(adequacy);
          • 協調歐洲層級基礎設施之規劃及發展[十年電網發展計劃(TYNDPs : Ten-Year Network Development Plans)];
          • 協調輸電調度中心(TSO)的研究、開發及創新活動;
          • 發發平臺,讓市場參與者透明共享資料

          ENTSO-E支援其成員在同意共同規則方面之執行及監督

          ENTSO-E係歐洲TSO的共同喉舌,為能源辯論提供專家貢獻及建設性觀點,以支援政策制定者做出明智的決策

          ii. 介紹

          為了應對嚴重的能源價格危機,歐盟(EU)設定了改革市場設計的目標,為了在未來危機中更加穩健的能源定價。

          與此同時,發展再生能源容量之推動導致了到2030年為歐洲建立獨立及綠色能源供應之雄心勃勃的目標。隨著2024年歐洲大選的臨近,決策者正在尋求在2024年年中歐盟委員會及歐洲議會任期結束之前敲定政策倡議協定。2022年,俄羅斯入侵烏克蘭以及隨後的天然氣供應短缺凸顯了改進歐盟能源政策關鍵要素的必要性:整合電力市場設計(integrated electricity market design)。在2022年全年實施了針對供應安全、高能源價格及加快再生能源基礎設施許可程序的緊急措施後,歐盟於2023年3月14日提議對現行制度進行有針對性的改革。

          電力市場設計改革提案修訂了2019年歐盟【電力指令(Electricity Directive)】、【電力規則(Electricity Regulation)】及【能源管制機關合作署(ACER: Agency for the Cooperation of Energy Regulators)規則】的部分內容,以保護消費者免受價格波動的影響,提高能源價格的穩定性及可預測性,並增加再生能源投資。這包括獎勵長期合約,如購售電合約(PPA)及雙向價差合約(CfD),增強了彈性的作用,並引入了賦予消費者權能的措施。

          2018年11月歐盟設定了2050年實現氣候中及經濟的目標。此外,作為實現氣候中及的中間步驟,歐盟還提高了其2030年的氣候雄心,承諾到2030年將溫室氣體排放量比1990年的水準至少減少55%。

          2021年6月《歐洲氣候法》通過後,2030年及2050年的減排目標均具有法律約束力。【適合55(Fit for 55)】包裹計劃(Package)包含一系列重要倡議(initiatives),旨在達成2030年目標。ENTSO-E特別關注其中一些倡議的立法發展:

          • 再生能源指令(RED III: Renewable Energy Sources Directive)之修訂:歐盟委員會提出了這項提案,到2030年將再生能源在歐盟整體能源占比(energy mix)中的目標提高到至少40%。歐洲議會及理事會於2023年3月非正式同意到2030年將再生能源在歐盟最終能源消費中的占比提高到 42.5%。
          • 能源效率指令EED: Energy Efficiency Directive)之修訂:擬議的規則提出了幾項規定,以加快成員國的能源效率工作,並在2030年將歐盟層級的最終能源消耗降低11.7%。歐洲議會及理事會於 2023 年 3 月 9 日達成了一項臨時協定。
          • 替代燃料基礎設施規則(AFIR: Alternative Fuel Infrastructure Regulation):此規則的主要目標是促進建立適當的基礎設施網路,以便為道路車輛或船舶使用替代燃料進行充電或加油。理事會及議會於 2023 年3月就該提案達成了臨時協定。
          • 氫氣與脫碳氣體市場包裹計劃(Hydrogen and Decarbonised Gas Market Package)此倡議旨在建立管制架構(regulatory framework),以實現低碳及再生氣體之整合。它包含專用氫氣基礎設施、市場及整合網路規劃之規定。理事會於2023年3月批准了其總體方法,而與歐洲議會的談判應於2023年晚些時候開始。

          歐盟委員會發起了一項倡議,以確保獲得能源轉型的關鍵技術。

          此提案係對歐洲關鍵材料及製造容量短缺之反應。2023年3月發佈的【凈零工業法案(Net-Zero Industry Act)】將電網技術(grid technologies)列為清潔能源轉型的策略。

          因此,電網技術將受益於許可便利化、新的公共採購規則及方式,來鼓勵熟練工作人力進入該行業。

          2023年9月7日,在歐盟委員會的贊助下,由ENTSO-E組織的「我們電網的未來:加速能源轉型(Future of Our Grids: Accelerating the Energy Transition)」論壇,在布魯塞爾舉行。在這次活動中,來自歐洲政策制定者、電網運轉業者及業界領導者的200多位領導人齊聚一堂,交流加速歐洲能源轉型所需之電網的機會與挑戰。

          討論的主題是:

          • 確保及調動必要的財務能力;
          • 政策及規則如何促進及加速電網投資;
          • 製造能力及技能的挑戰,以供應所有必要的電網元件;
          • 如何更好地讓當地社區及廣大公眾參與進來,以增加對電網基礎設施的支持。

          _____歐盟(EU)2019/943規則:涉及電力內部市場[REGULATION (EU) 2019/943 on the internal market for electricity]

          _____歐盟(EU)2019/941規則:涉及電力部門風險準備[REGULATION (EU) 2019/941 on risk-preparedness in the electricity sector]

          _____歐盟(EU)2022/869規則:涉及跨歐洲能源基礎設施指南[REGULATION (EU) 2022/869 on guidelines for trans-European energy infrastructure]

          _____歐盟(EU)No 543/2013規則(透明度規則):涉及電力市場資料之陳報及發佈[REGULATION (EU) No 543/2013 on the submission and publication of data in electricity markets (Transparency Regulation)]

          _____歐盟(EU) 2010年9月23日No 838/2010規則:涉及輸電調度中心(TSO)之間補償機制的指導方針[Commission Regulation (EU) No 838/2010 of 23 September 2010 on guidelines relating to the inter-transmission system operator compensation mechanism]

          第一章 系統運轉(System Operation)

          歐盟(EU)2017/1485規則[Regulation (EU) 2017/1485] 建立了輸電系統運轉指南(SOGL: Guideline on electricity transmission system operation),規定了如何透過變動性再生能源範例(paradigm)中的高效率電網運轉來確保供電安全之協調規則(harmonised rules)。

          輸電系統運轉指南(SOGL)及其衍生方法之執行,需要ENTSO-E及各TSO在泛歐洲、同步區域及區域層級承擔多項任務。 泛歐層級的工作由ENTSO-E推動,而同步區域的活動則由各自區域群組之各TSO推動。 為執行SOGL第14 (2)節,ENTSO-E將繼續與各TSO及區域協調中心(RCC: Regional Coordination Centres)合作,提供歐洲能源管制機關合作署(ACER: Agency for the Cooperation of Energy Regulators)預期資料。 根據SOGL第65 (4)節規定,ENTSO-E將於7月15日之前公布未來一年情景的共同清單,就像自2018年以來所做的那樣。

          ENTSO-E將履行協調運轉安全分析方法(CSAM: Methodology for coordinating operational security analysis )之第45(1)節規定的義務,該規定要求在網站上公佈定義每日協調安全分析(CSA: daily Coordinated Security Analysis)過程之主要里程碑的共同時間(T0至T5),這些時間由各TSO及RCC共同定義。隨著過程的進一步執行,如果需要修改目前的共同時間(預設時間),將會公佈新的共同時間。ENTSO-E將繼續根據CSAM第44條關於發展機率風險評估方法(probabilistic risk assessment methodology)之工作。2023年12月公布的下一份兩年期報告將說明此一方法之進展情況。2024年的工作將根據達成的進展繼續進行。關於共同電網模型(CGM: Common Grid Model)方法,ENTSO-E 將繼續對合併CGM方法進行公眾諮詢,旨在統一目前現有的三個版本。

          2024年,ENTSO-E 將繼續在必要時協調各TSO執行電網法規緊急狀態及復電 (NC ER: Network Code Emergency & Restoration),並解決需要跨境協調的潛在問題。ENTSO-E將與ACER保持聯繫,以監視NC ER的執行情況;特別是在2022年對暫停市場活動的國家架構進行了深入分析之後,包括對協調潛力的看法。成員國層級的發展情況將透過NC ER活動資料庫以及市場系統運轉利益相關者委員會定期進行溝通。

          根據與各區域群組(Regional Group)對應之同步區域(synchronous area)的特殊安排,ENTSO-E支援一臨時基礎或持續基礎區域提供行政及技術支援。ENTSO-E將繼續努力發展同步區域之間的相互協調及支援,利用高壓直流線路(HVDC)連接的功能來執行新服務。

          這項工作旨在協調短期及長期措施,來減緩歐洲大陸的頻率偏差,特別是與清晨及傍晚時段排程計畫變化相關的決定性(deterministic)頻率偏差。ENTSO-E還繼續支援波羅的海TSO與歐洲大陸同步區之間的同步計畫。2024年,將繼續制定同步運轉的相關程序及基本系統檢查。

          應歐盟委員會及能源共同體(EnC: Energy Community)秘書處的要求,各TSO 及 ENTSO-E的專家就EnC締約方將處置之調整立法提供了回饋。專職專家將繼續向歐盟委員會及EnC秘書處提供與調整後的立法的執行挑戰有關的有用回饋意見。

          英國(UK)及歐盟於2020年12月簽署的貿易合作協議(TCA: Trade Cooperation Agreement)規定,歐盟及英國TSO應根據能源專業委員會(Specialised Committee on Energy)的要求制定技術程序。

          2023年將繼續根據TCA第ENER.14、ENER.19 及附件 ENER-4章中預見的「多區域鬆散耦合(MRLVC: Multi-region loose volume coupling)」概念編製日前目標模型的進一步準備工作。2023年2月10日,歐盟委員會致函 ENTSO-E,要求提供更多資訊,以準備本技術程序。

          歐盟及英國TSO正在合作,目標是在2023年7月之前提供這些答案。2024年的工作將在專門委員會的要求下繼續進行。專職專家將繼續向歐盟委員會及EnC秘書處提供與調整後之立法的執行挑戰有關有用回饋意見,以及為締約方的成員TSO提供支援。

          ENTSO-E與託管機構(hosting entities)及軟體供應商合作,監視歐洲意識系統(EAS: European Awareness System)的開發及更新。根據 2021年1月8日歐洲大陸系統拆分的建議,ENTSO-E 將繼續執行將廣域計量系統(WAMS: Wide Area Metering System)資料進入EAS中。透過將相量測量(Phasor Measurement)資料整合到EAS中,各TSO調度員將獲得強化的頻率曲線、電壓曲線及歐洲電網中之角差可視化圖。

          西門子Power Spectrum 4(EMS軟體)技術更新(upgrades)之分析,將被執行預測該軟體的生命週期終止支援。將進行資料流技術的先導計畫(pilot project)及可行性研究,以評估該解決方案作為監視控制及資料蒐集(SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition)或能源管理系統(EMS: Energy Management Systems)軟體的替代方案,來更新EAS。也將研究硬體的更換及託管環境的虛擬化。

          EAS與ENTSO-E中央安全資訊與事件管理(SIEM: security information and event management)的連接將為EAS系統提供強化的IT安全度。提供無障礙的EAS培訓系統將確保TSO調度員在EAS系統的使用方面得到更好的訓練,以及充分利用現有資訊,讓他們能夠對歐洲電網做出更好的決策。

          區域協調中心(RCC)將能夠使用歐洲意識系統(EAS),以便為他們提供更好的資訊來執行其任務。EAS中共享的概覽及資訊變得更加重要,無論是作為RCC的區域及鄰近區域情況的概述。將來自平衡平臺(Balancing Platforms)MARI、PICASSO及TERRE的相關資料整合到EAS中,將有助於將資訊集中在一個地方(EAS不平衡圖),提供調度員全面性概覽。

          根據關於電力部門風險準備的規則(EU)2019/941之第6條[風險準備規則(Risk Preparedness Regulation)],ENTSO-E於2022年底啟動了風險準備方法(Risk Preparedness Methodology)的更新過程,該過程將於2024年獲得ACER批准。本次更新包括RCC在2022年更深入地建立區域電力危機情景識別過程。隨著風險準備方法的更新,識別區域電力危機情景的第二輪已於2023年開始,並將於2024年9月結束,並提送報告給EC及 ACER。

          共同電網模型(CGM: Common Grid Model)及運轉規劃資料環境(OPDE: Operational Planning Data Environment)是歐洲層級運轉協調及供電安全的關鍵推動因素。確保對泛歐互連系統電力潮流的更大可見性及洞察力,係加強電網安全、確保具有成本效益的運轉,以及增加歐洲各TSO及RCC之間的合作與協作之更廣泛努力的關鍵一步。CGM及OPDE的開發及執行由ENTSO-E級別的區域協調指導小組領導。

          CGM及OPDE的法律基礎體現在三項電網法規(Network Codes)中:SOGL(第 64 條)、容量分配及擁塞管理(CACM: Capacity Allocation & Congestion Management)規則(第 17 條)以及遠期容量分配(FCA: Forward Capacity Allocation)規則(第 18 條)。

          共同電網模型(CGM) 係電網法規(Network Codes)中多項服務協調的先決條件,包括協調容量計算 (CCC: coordinated capacity calculation)、運轉安全分析、停機大修計劃協調 (OPC: outage planning coordination) 及裕度分析(adequacy analysis)

          CGM 編輯各個TSO的個別電網模型(IGM: Individual Grid Models),涵蓋從即時前一年到即時前一小時的時間範圍。TSO的IGM 在經過品質評估及泛歐協力過程(alignment process)後,由 RCC接收,RCC 將它們合併為泛歐CGM,並回饋合併後的CGM回到系統。2024年,將進一步開展工作,以增加使用CGM的服務數量[OPC、短期裕度(STA)協調安全分析(CSA) 及 CCC]。

          區域協調中心(RCC: Regional Coordination Centres)係由各TSO擁有及任命的機構,負責完成六項任務CSA、CCC、OPC、STA、緊急應變及復電計劃、以及 CGM之建立。SOGL 正式確定了 RCC 的角色,並讓它具有法律約束力規定TSO從其中一個RCC採購至少五項核心任務。透過向 TSO 提出建議,RCC有助於提高系統運轉效率;最大限度地降低限電或大停電等廣域事件之風險,並透過確保向市場參與者提供最大的輸電之可用率來降低成本。清潔能源包裹計劃透過RCCs之建立,建立了一個區域合作強化架構。 系統運轉區(SORs: System Operation Regions)的TSO在2022年7月之前建立了RCC,並且正在努力完成【電力規則(Electricity Regulation)】第37.1條中RCC任務的實施。

          圖 1:區域協調中心(RCC)服務提供顯示會員國地理區域圖*

          * 區域協調中心(RCC)地圖。挪威及丹麥分別由NRCC及TSCNET提供服務;屬於中央電力運轉區(SOR)的國家接受TSCNET及Coreso的服務;義大利由Coreso 及 Selene-CC 提供服務;羅馬尼亞由Selene-CC及TSCNET提供服務。 (科索沃邊界在 RCC 服務地圖中標明,因為 KOSTT 於 2020 年與 ENTSO-E 簽署了連接協定。這一指認不妨礙關於地位的立場,並符合安理會第1244號決議及國際法院關於《科索沃獨立宣言的意見》。科索沃尚未由RCC提供服務。)

          圖 2:由系統運轉區(SOR)建立之容量計算區(CCR)、SOR 及區域協調中心(RCC)圖

          ENTSO-E 支持根據【電力規則(Electricity Regulation)】第37條制定及執行新區域協調中心(RCC)任務的提案,並與區域協調指導小組之利益相關者協商,該區域協調指導小組自2021年底以來根據【電力規則】第 30.1 e條成立。區域協調指導小組(StG ReC: Steering Group Regional Coordination)的主要目的是促進、協調及發展區域協調,尤其是在區域協調中心(RCC)及輸電調度中心(TSO)之間。

          StG ReC 架構係用來確保區域協調中心(RCC)、TSO、容量計算區域/電力調度區域(CCR/SOL)及 ENTSO-E 以及外部利益相關者之間有效率、透明及順利協作的平臺。

          對於RCC任務,如果TSO要求或在法律上要求採用泛歐(pan-European)或跨區域方法,則區域協調指導小組(StG ReC)應在TSO要求或在法律上要求的範圍內指導任務之業務需求、業務開發、執行、啟動及運轉。對於區域層級的RCC任務,StG ReC應促進區域及RCC之間的合作與協調,並監視這些任務的執行情況。

          系統運轉指南(SOGL)之RCC服務的執行仍在進行中:

          • 短期裕度(STA: Short-Term Adequacy)及 停機大修計畫協調(OPC: outage planning coordination ) 正在運轉,但將繼續更新;
          • 共同電網模型(CGM: Common Grid Model )已上線,(IGM: Individual Grid Model)由TSO透過運用計畫資料環境(OPDE: Operational Planning Data Environment) 提供給泛歐 CGM;
          • 將依照區域方法在各地區執行協調安全分析(CSA : Coordinated Security Analysis)及協調容量計算(CCC : coordinated capacity calculation);以及
          • 系統防禦計劃(system defence plans)及復電計劃(restoration plans)之一致性評估(NC ER第6條已經建立。

          ENTSO-E 積極參與STA(SO GL 第 81 條)、OPC(SO GL 第 80 條)及 CGM 服務的各個方面,而容量計算(CC)[容量分配與壅塞管理(CACM: capacity allocation and congestion management)規則第 25 條)及區域安全分析(CSA)(SO GL 第 75 條)服務係主要在各地區執行。電力規則(第59條,第30(1)(e)條及第30(2)條)規定,ENTSO-E將在監視及協調各區域性工作項目之執行方面發揮更積極的角色。

          除了電網法規及指南中定義的原始任務外,電力規則第37條第1款還定義了新的 RCC任務。ENTSO-E應為電網法規或指南中尚未涵蓋的新任務準備提議。

          具體而言,在執行新的區域安全協調中心(RCC)任務時,ENTSO-E 需要跨委員會工作,因為 RCC 任務的性質比原來的區域安全協調中心(RSC: Regional Security Coordinator)任務更廣泛。RCC架構將確保與其他委員會在提案的最終確定方面進行合作,StG ReC將在其相關情況下領導或監督執行:

          • 第37條第(1)款(g)項訓練及證照(Training and Certification):該提案已提送給ACER;實施階段已經開始,預計將持續到2024年,之後執行階段預計將持續到2026年。
            • 第37條第1款(h)項支援復電(Supporting restoration):預計將於2023年第三季度提送提案,並於2023年第四季度或2024年第一季度開始實施。第37條第(1)款(j)項及第37條第(1)款(k)項平衡容量之規模及採購(Sizing and procurement of balancing capacities):預計未來幾年將由RCC執行。第 37 條第 1 款第 (l) 項:TSO間結算(Inter-TSO settlement):如果 各TSO提出要求,將在適用的情況下執行。第37條第(1)款(o)項最大進入容量(Maximum Entry Capacity):歐洲資源裕度評估(ERAA: European Resource Adequacy Assessment)方法已獲得ACER的批准;產業化工具將於2023年開發,並應在2024年第二季度完成。
            • 第37條第(1)款(p)項:對新基礎設施的需求(The need for new infrastructures,),這與系統開發有關:預計將於2023年第四季度向ACER陳報提案;預計將開始實施十年電網開發計畫(TYNDP) 2026版本。

          區域安全協調中心(RSC : regional security coordinators) 係根據2008年自願倡議成立,其角色係依電網法規(Network Codes)正式確定。在電力規則(Electricity Regulation)中,自2022年7月1日起,RSC被RCC取代。電力規則進一步規定了RCC之設立、執行及績效表現之更詳細的規定。

          第二章 市場(Market)

          容量分配及壅塞管理指南(CACM: Capacity Allocation and Congestion Management Guideline)規則規定了在不危及系統安全的情況下,可以為單一日前耦合及單一日內耦合提供多少跨區域容量的方法,以及協調了歐洲日前及日內時間框架的運轉方式,以促進市場整體化及提高競爭力。CACM規則在泛歐層級的實施已基本完成。然而,這些方法的實施仍在進行中,並定期對方法進行修訂,以確保整個管制架構的一致性。此外,2022年啟動的市場設計改革可能會影響一些方法,這些方法必須進行調整以符合電力市場設計改革。以下段落說明了根據現有CACM規則,2024年要執行的 ENTSO-E及所有TSO任務。

          CACM的實施及其衍生的方法需要ENTSO-E及TSO在泛歐及區域層級完成幾項任務。泛歐層級的工作係由ENTSO-E推動,而區域活動則由各TSO所組成的各區域群促進,以及由ENTSO-E在臨時基礎上推動。

          • 演算法(Algorithm)[CACM規則第37條(Art. 37 CACM Regulation)]:根據 2020年1月30日ACER第04/2020號決定[ACER Decision No 04/2020]關於指定電力市場交易中心 (NEMOs: nominated electricity market operators)有關價格耦合演算法(price coupling algorithm)及持續交易匹配演算法(continuous trading matching algorithm)的提案[還納入了TSO及NEMO 關於一套共同要求(CACM規則第 37 條)及「電力規則」中規定的截止日期之提案]關於實施日前(Day Ahead) 中的 15 分鐘產品將在2024年繼續。計劃於2025年交付。ENTSO-E 將協調方法的更新,以允許15分鐘的產品上線。例如,對於排程交換方法(scheduled exchanges methodology)(CACM規則第43條),可以引入調整(adaptation)來最佳化計算時間。後備程序(fallback procedures)(CACM規則第44條)也可能是這種情況,以引入影子拍賣(shadow auction)的替代方案,在實施日內拍賣(Intraday Auctions)的背景下,影子拍賣在整個過程中需要時間。評估將確定如何將此時間返回給 Day Ahead 演算法計算。
          • 日內拍賣(Intraday Auctions)(CACM規則第55條): 根據ACER關於日內拍賣定價的決定,所有TSO及NEMO將在2023年進入日內拍賣的測試階段。計劃於2024年第二季度上線,比法定截止日期晚1年多。
          • 容量計算區域(capacity calculation region)(CACM規則第15條): 根據2021年5月7日關於決定(determination)CCR的ACER第04/2021號決定(ACER Decision No 04/202),在CCR評估及定義工作。 TSO 制定了該架構的第一部分,這是2023年容量計算報告的一部分。根據核心CCR中SOGL第76(1)條,該架構之應用將在第一版區域運轉安全協調實施後三個月內到期。
          • 容量計算區域的定義係將修訂,以考慮:
          • 法國與愛爾蘭之間即將到來的HVDC海底互聯線互通預計將在未來幾年內投入使用;及_
          • 根據 2023年7月17日ACER的要求,ITN-核心合併之日前時間框架。

          關於能源社區(EnC: Energy Community)國家的容量計算區域(CCR : Capacity Calculation Region),已概述預設CCR配置(configurations),將在2023年12月31日之前在EnC締約方中轉換。概述的配置可以隨時根據所有 TSO 的提案進行修改,並與 EnC TSO 協商制定,以及獲得ACER的批准。只有在對預設CCR配置進行調整/修正時,才需要所有TSO的提案。

          根據2020年11月24日之ACER第29/2020號決定,關於招標區檢討(BZR: Bidding Zone Review)過程中使用的方法及假設,根據電力規則第14(5)條,所有 BZR 地區(波羅的海地區除外)在2022年3月31日之前陳報了本地邊際價格(LMP: locational marginal prices)。這些已被用作ACER的輸入,以提出BZR的替代配置。ACER為BZR提供替代配置,觸發了北歐及中部歐洲BZR地區的BZR,該區域於 2022年8月8日才開始。

          在BZR過程期間,替代投標區配置係根據各種指標評估,包括整體經濟效率及社會福利、市場流動性、過渡成本及維護電網運轉安全之能力。在本次BZR中,ENTSO-E將領導關於轉型、流動性及交易成本之泛歐盟研究,協調不同的BZR地區,並處理利益相關者的管理及設想之公眾諮詢。

          該規則給TSO 12個月的時間來定案BZR。BZR過程的特性是前所未有的複雜性、規模及所需的工作量。參與的TSO仍然全力以赴並致力於這項工作,以及正在盡最大努力儘快完成這項工作。 有關時程表的最新估計將另行通知。由於所描述的演練之複雜性,儘管審查是在2022年8月啟動的,但BZR的工作將在2024年繼續進行。

          遠期容量分配(FCA: Forward Capacity Allocation)規則規定了長期範圍內跨區域容量計算及分配的規則。FCA規則之實施係在泛歐層級完成。然而,這些方法的執行工作仍在進行中,以及正在定期修訂這些方法,以確保整個系統的一致性。

          長程電力潮流機制分配處置(Long-Term Flow-Based Allocation implementation):為了及時實施長程電力潮流機制分配處置在歐洲核心(2025 年第一季度上線)及北歐 容量計算區域(CCR)(2025 年第一季度上線)中,所有 TSO 將繼續跟進單一分配平臺(SAP: single allocation platform)中規定之要求的處置情況[(SAP 要求-FCA 規則第49條)];壅塞收入分配(CID: congestion income distribution)方法(CID-FCA 規則第57條)以及為確保長期輸電權之可靠性及報酬而產生的成本分攤方法(FCA規則第61條)。

          根據FCA第51條的協調分配規則將根據每兩年期節奏進行修訂直到2025年3月,還將考慮實施長程電力潮流機制分配方法的必要變化。

          FCA修訂:在ACER就長期設計進行公眾諮詢(2022年6月)後,所有TSO及ENTSO-E 將準備為FCA規則之修訂貢獻出提案。由於尚未觸發該規則修訂的正式請求,因此工作架構仍有待確定。

          歐盟規則2017/2195[Regulation (EU) 2017/2195 ] 建立了電力平衡(EB: electricity balancing)指南(EB 規則),制定了詳細的電力平衡指南。EB規則的實施及其衍生的方法需要TSO在泛歐及區域層級完成多項任務。ENTSO-E促進了泛歐層級的工作。2024年,ENTSO-E 將繼續推進EB規則的實施。

          根據2023年7月9日ACER第11/2023號決定[ACER Decision No 11/2023]關於協調跨區域容量分配方法之TSO的提案,作為第一步,所有TSO都需要在2024年7月31日之前陳報對該方法的額外修訂;在獲得一些運轉資料後,預計將進行進一步的修改。此外,所有TSO將繼續根據EB規則第38(3)條與ACER決定的要求,實施協調的跨區域容量分配過程,以交換平衡容量或共享備轉容量。

          除了起草所有 TSO 及 ENTSO-E 方法並應要求支援區域方法外,ENTSO-E 還將繼續支援歐洲平衡平臺的實施及運轉。2022 年6月1日,自動頻率恢復備轉容量平臺(PICASSO)上線,2022年10月5日,手動頻率恢復備轉容量平臺(MARI)上線,完成了四個歐洲平衡平台的處置。在2024年期間,具有減損的TSO將繼續根據加入路線圖加入各自之平衡平臺。

          此外,在2024年,所有TSO將繼續致力於容量管理IT解決方案[所有 TSO 提出的所有平衡平臺的通用解決方案[以提高平台運轉的效率及穩固性。按照常規做法,ENTSO-E將至少組織一次關於歐洲平衡平臺的公開研討會。

          在2023年6月至9月期間,所有TSO 都針對評估高平衡能源價格之潛在緩解措施。根據這一評估,他們建議對兩個歐洲平臺之執行架構(IF)進行修訂,分別為:用於通過自動激發從頻率恢復備轉容量中交換平衡能量[EB規則第21條(Art. 21 EB Regulation)]、及用於交換平衡能量或運轉不平衡凈額過程的平衡能源及跨區域容量的定價方法[EB條例第30(1)條(Art. 30 (1) EB Regulation)]。

          按照常規做法,所有TSO將組織一次公眾諮詢及至少一次公眾網路研討會,以促進有關諮詢。重大的修訂提案預計將於2024年1月陳報。

          輸電調度中心之間的補償(ITC: Inter Transmission System Operator Compensation)協定係ENTSO-E與其成員TSO以及 KOSTT及英國國家電網ESO之間簽訂的多方協定。它提供了一個單一的架構,用於補償歐洲TSO與託管輸送電流相關的成本。ITC機制受電力規則第49條的約束。歐盟第838/2010號規則進一步規定了與ITC機制有關的指導方針及輸電充電的共同管制方法。

          輸電調度中心之間的補償(ITC)包括過境(transits)電網基礎設施的利用及過境線路損失。ITC基金係由所有電力輸入ITC締約方及所有電力輸出ITC締約方提供資金,包括向周邊國家收取之ITC締約方排程能源交換的費用。

          兩家TSO是ITC協定的資料管理中心,負責執行 ENTSO-E 及其成員TSO的法定任務。他們負責編製報告、不符合壅塞管理指南的方式容量分配報告、系統快照報告(Report on the Snapshots)、輸電線路損失報告、以及每月初步及最終結算通知,然後由ENTSO-E發送給ITC各方供其簽署。各資料管理中心都涵蓋一特定地理區域。2024年,與往年一樣,ITC各方提供並檢查用於計算年度周界費用之值,例如損失之成本、垂直負載及容量分配不符合CACM規則。ENTSO-E在其網站上公佈了周界費用及ITC過境線路損失資料報告。此外,ENTSO-E代表ITC締約方應ACER要求提供之資訊,ACER將這些資訊用於其對ITC的監視報告。

          鑒於2022年及2023年電力市場價格高,對ITC損失成本的影響,ENTSO-E及ITC TSO將與ACER及EC合作追蹤其對ITC機制的檢討。2024年的目標是在對當今ITC機制進行徹底檢討的基礎上實施商定的變革。

          此外,ENTSO-E及ITC TSO針對與歐洲委員會(EC)及能源社區(EnC)秘書處合作,完成對烏克蘭及摩爾多瓦加入ITC機制請求的審查。如果同意的話,2024年的重點將放在確保順利擴大到這些國家上。

          第三章 系統開發(System Development)

          TYNDP[電力規則第30(1)(b)條與第48條及(EU)規則2022/869關於跨歐洲能源基礎設施指南【TEN-E(Trans-European Networks energy infrastructure)規則]係泛歐盟十年電網發展計劃(pan-European ten-year network development plan),它提供了電力系統的長期願景,嵌入了多部門能源的觀點。它是歐洲電網規劃的基礎,也是有資格被標記為「共同/共同利益計畫(Projects of Common/Mutual Interest)」輸電計畫之基礎。它由ENTSO-E每兩年出版一次。

          2024年版TYNDP係計劃在2024年第三季發佈以徵詢公眾意見,並於2024年第四季陳報。TYNDP 2024係受新修訂的TEN-E規則約束的第一版。這意味著一些新穎之處,主要是開發一種新的成本效益分析(CBA:Cost-Benefit Analysis)方法,該方法於2023年4月提送給成員國、歐盟委員會及ACER,並將在TYNDP 2024中首次實施。TYNDP 2024的另一個重要新要求是制定離岸電網發展計劃(Offshore Network Development Plans)(更多資訊見下文)。修訂後的 TEN-E 也預見到將發布一份「基礎設施差距報告(Infrastructure Gaps Report)」,該報告已作為系統需求研究(System Needs study)出現在先前的 TYNDP 版本中。

          TYNDP為輸電電網開發(情景、系統用電需求、發展解決方案及計畫評估)提供了基準。泛歐系統的發展係與國家規劃用電需求協調及聯結,在相關情況下識別歐洲、區域及國家研究之間的協同作用,並利用TSO的區域及地方背景之專業知識。

          準備TYNDP的第一步是建立長期的歐洲完整能源情景。ENTSO-E 及歐盟天然氣輸送調度中心協會(ENTSOG)聯合開發的2024年情景工作於2022年開始,一直持續到2024年初,而利益相關者也積極參與。TYNDP 2024情景已經部分實施了2023年1月發布的ACER架構指南(Framework Guidelines)中所提出的建議,特別是透過成立情景外部技術諮詢小組(Scenarios External Technical Advisory Group.)與外部技術專家進行接觸。該小組將於 2023年第四季開始活動,並將就2024年的情景過程提供回饋,並納入2026年的過程。將於2024年初開始制定TYNDP 2026情景,將考慮完整的ACER架構指南。

          作為TYNDP的一部分,ENTSO-E有一項新的任務,即為各個歐洲海洋盆地(Sea basin)制定策略性離岸電網發展計劃。這些策略計劃「應提供有關離岸發電容量潛力及由此產生的離岸電網需求的高層次展望,包括對互聯線(interconnectors)、混合計畫(hybrid projects)、放射性連接(radial connections)、強化及氫基礎設施(hydrogen infrastructure)的潛在需求」(修訂後的 TEN-E,第 14.2 條)。

          另一部分將在1.5年後交出,將「展示成本效益及成本分攤應用於優先離岸電網走廊的結果」。(TEN-E,第15.2條)。歐盟委員會負責制定有關各自方法之指南,而與離岸發電容量及各自地區相關的責任則根據 TEN-E 規則在離岸優先廊道組成的成員國負責。

          第一版「離岸電網發展計劃」將於2024年1月公布。

          根據電力規則(Electricity Regulation)第23條,ENTSO-E 被要求每年執行一次歐洲資源裕度評估(ERAA: European Resource Adequacy Assessment) 。「資源裕度(‘Resource adequacy)」可以定義為淨可用資源與淨用電需求水準之間的持續平衡。ERAA根據最先進的機率分析(state-of-the-art probabilistic analysis),旨在對電力供應產生潛在不利影響之可能事件建立模型與分析。

          ERAA 2024將是ERAA的第四版,根據2020年10月2日能源管制機關合作署(ACER)第24/2020號決定(decision)批准的ERAA方法,以第一版ERAA 2021-2022 及 2023 為基礎。

          與先前的出版物相比,ERAA在方法上帶來了重大改進。ERAA的執行建立在ENTSO-E的進步經驗以及ACER的反饋的基礎上從其他利益攸關方處收到。

          與先前的出版物相比,ERAA 帶來了顯著的方法改進。 ERAA 的執行建立在 ENTSO-E之先進經驗以及ACER與其他利害關係人的回饋之上。

          ERAA 2024包裹計劃(ERAA 2024 package)將於2024年11月公布並供諮詢。它將包含研究結果,以及提供過程、輸入資料、主要假設及方法進展之說明。此公布計畫也建立在整個計畫時程表中與利益相關者之定期磋商及研討會的基礎上。

          ENTSO-E的冬季及夏季展望(Winter and Summer Outlooks)[歐盟規則(EU)2019/941第9(2)條]係電力供應安全風險之泛歐全系統分析。他們單獨或合作呈現了TSO對供應安全風險的看法以及為即將到來的季節計劃之對策。此分析每年進行兩次,以確保全面瞭解夏季及冬季,這些季節的天氣條件可能極端以及帶給系統限制。ENTSO-E在6月1日之前發佈夏季展望,在12月1日之前發佈冬季展望。每個展望都伴隨著對上一季事件的回顧。該檢討根據TSO的定性資訊(qualitative information),這些資訊介紹了過去一段時間內發生的最重要事件,並將其與上一期「季節性展望」中報告的預測及風險進行了比較。除了 TSO 採取的補救措施(remedial actions)外,還包括電力系統的重要或異常事件或情況。這些展望根據從TSO收集的資料及機率方法。與ERAA一樣,ENTSO-E對季節性展望使用共同資料庫及工具架構,包括氣候資料庫、泛歐市場模型資料庫及用電需求預測工具。

          2022年,「冬季展望」係特別針對解決能源危機,強烈優先關注資源與預測以及額外的敏感性研究。這也有望在2023年至2024年冬季以及2024年至2025年冬季出現,具體取決於歐洲能源市場的發展。

          三部電網連接法規(CNCs: Connection Network Codes):

          • 歐盟規則 2016/1388[Regulation (EU) 2016/1388] 建立用電需求連接(DC: Demand Connection)電網法規、
          • 歐盟規則2016/631[Regulation (EU) 2016/631] 建立有關發電機組併網規定(RfG :requirements for grid connection of generators)的電網法規
          • 歐盟規則2016/1447[Regulation (EU) 2016/1447] 建立關於高壓直流(HVDC)及直流連接電力園區模組併網規定的電網法規

          定義了系統使用者之技術能力(發電模組、 用電需求設施及高壓直流輸電系統)來提供在所有系統運轉情況下系統性支援性能(performance),從而有助於維護或復電系統安全,尤其是在發生異常超出範圍的突發事件時。

          根據 ENTSO-E 的執行監視報告、電力規則之新任務、TSO在國家執行中的經驗以及歐洲利益相關者委員會或其專家小組(EG: Expert Groups )討論的議題,ENTSO-E 已經為修訂電網連接法規(CNC)制定了詳細的高優先順序提案。2024年,ACER根據「電力規則」第60條於2022年啟動的CNC(僅限 NC RfG 及 NC DC)修正案的過程(包括提送 ENTSO-E 的提案,以及2023年底前ACER向歐盟委員會提出建議的預期里程碑)將意味著 ENTSO-E將在2024年與歐盟委員會合作,以完成過程。此外,ENTSO-E將以類比方式參與電網法規HVDC的修訂過程。ACER預計將於2023年底啟動對電網法規(NC)HVDC的修訂過程,並在2024年遵循與電網法規(NC) RfG 及電網法規(NC)DC 類似的路線圖(roadmap)。

          根據電網法規(NC) RfG 第58條、電網法規(NC)DC第56條及電網法規(NC)HVDC第 75條,ENTSO-E計劃在2024年繼續評估執行指南文件(IGD: Implementation Guidance Documents)之清單。IGD是不具約束力的報告,主要為TSO及其他系統運轉商使用,就技術及非技術問題提供指導及澄清,以期在適當情況下加強協調及及諧。修訂或建立新的IGD可能會支援即將到來的國家執行的修訂提案。

          此外,ENTSO-E 將繼續監視既有及新的歐洲標準,並按照電網法規(NC)RfG第7.3.f 條、電網法規(NC)DC第6.3.f條及電網法規(NC)HVDC第5.3.f條的規定提供相關建議。持續的差距分析將繼續支持整體電網連接法規(CNC)評估,觸發一些標準的修訂,並實現標準與電網法規之間的更好一致性。

          此外,ENTSO-E將執行電網法規(NC)第59.2條及電網法規(NC)HVDC第76.2條規定的年度過程,並由ACER在2017年3月14日關於電網法規(NC)RfG 及電網法規(NC) HVDC的信函中要求,涉及收集並向ACER提送TSO及配電調度中心(DSO)有關已安裝發電容量及HVDC系統合規性(及仍然不合規)之資訊。

          第四章 透明度規則(Transparency Regulation)

          歐盟規則543/2013[Regulation (EU) No 543/2013]關於在電力市場陳報及發佈資料[透明度規則](Transparency Regulation)規定了資料提送及發佈的標準,亦即ENTSO-E透明度平臺(TP: Transparency Platform)。

          根據透明度規則第5條規定的要求,為了促進提送協調的資料給平臺,ENTSO-E制定了一套程序手冊(MoP: Manual of Procedures),內容包括技術指南,其中詳細闡述了資料定義及與資料交換相關之技術細節。

          在發電、用電、輸電及平衡方面之市場相關基本資訊係發佈在TP上,這些資訊通過各種來源收集,諸如TSO、電力交易所及其他第三方,包括單一日內耦合(Single Intraday Coupling)、單一分配平台(SAP: Single Allocation Platform)及歐洲平衡平台(European Balancing Platforms)。

          根據歐盟規則 543 / 2013[Regulation (EU) No 543 / 2013] 的要求,TP的MoP已於 2023年進行了修訂及更新。新版本包括對連續分配及北歐電力潮流機制出版物的修訂。在修訂區域長期容量計算方法後,到2024年底,至少在北歐及歐洲核心CCR的長期明確分配中將實施以電力潮流量為基礎的分配。

          在這兩個區域,從長期來看,從凈轉供容量(NTC: Net Transfer capacities)轉向基於電力潮流量的方法,從方法修正到新的IT發展或新的過程具有不同的影響。這些修訂將影響目前的資料發佈,並將在ENTSO-E TP上產生新的資料發佈要求,使用者將從中受益。因此,TP需要能夠在計畫上線時相對應地處理及公佈基於電力潮流的參數。預計到2024年第一季度,TP的這些修訂將付諸實施。

          隨著圖形使用者介面(GUI: Graphical User Interface)及後端架構(back-end architecture)的改進,來處理不斷增加的資料公佈,儲存在透明度平臺(TP)中的完整資料集將透過幾個主要版本遷移到更新後之平臺。

          最後一個處置將透過增強的功能及託管能力帶來更高之強固性(robustness),而不會對資料提供者或終端用戶產生任何技術影響。

          CACM指南修訂草案指出了ENTSO-E TP的新出版要求。預計將與所有輸電調度中心(TSO)及指定電力市場交易中心(NEMOs: Nominated Electricity Market Operators)合作制定新出版物的方法。

          儘管由於能源危機,該過程被擱置,但預計到2024年,新的公佈要求將導致TP的新處置。

          備忘錄(MoU: Memorandum of Understanding)之更新已於2023年完成,包括對既有品質要求的升級,以及因平衡IF及英國脫歐而修訂之資料項目增加新的品質要求。根據更新後的備忘錄,ENTSO-E將繼續監視TP資料提供者提送的資料之品質及完整性。

          統計資料入口網站(Statistical Data Portal)中的資料項目將在TP上處置。這一變化將取代含有匯整運轉資料的既有報告,並將能夠提送及公佈主要用於統計目的之資料。

          對透明度平台(TP)的出版要求不斷增加,TP用戶數量不斷增加,這要求制定 TP 的願景及策略,以進一步為凈零做出貢獻,以及更好地讓TP有資格成為專家、政治及廣大公眾的顧問。預計2023年在這方面所做的工作將在2024年實施。根據透明度平臺外部普查後,ENTSO-E內部同意的TP願景及2030年策略,一個新計畫將於2024年開始,以重新發明目前的TP App。

          該計畫的範圍是確認新TP移動APP的要求/範圍(第1階段:探索)以及實施需求(第2階段:實施)。為了徵集需求/範圍,需要相關利益相關者參與進來,以及他們的建議需要在2024年由計畫團隊收集及評估。TSO 專家及 ENTSO-E透明度使用者群組的相關方將被諮詢收集之要求。此APP的IT開發計畫於2025年進行。TP行動APP計畫係取決於資源的優先順序及可用性。

          根據歐盟規則2019/943第30(1)、30(2) 32 條[Articles 30 (1), 30 (2) and 32 Regulation (EU) 2019/943][原歐盟規則714/2009第8(8)、8(9)及9(1)條],以及CACM第82(4)(5)條及FCA第63(3)條,ENTSO-E應提供給CACM及FCA資訊清單中包含的ACER資料,根據 ACER 及 ENTSO-E 之間的協定。一旦其各自CCR中的容量計算方法符合CACM及FCA,各TSO應將這些資料項提送給 ENTSO-E。ENTSO-E將提供給ACER資料以完成其監視活動。

          透明性平台(TP)已經建立起來,以適應不同CCR提送的資料,這些資料是CACM資訊清單的一部分。隨著更多容量計算方法在不同的CCR中上線,在TP及ACER上將有更多資料來自各自的TSO。為了便於提供FCA有關TP的資訊清單中的資料,TP的功能將得到擴展。

          隨著TP的IT開發完成,TSO將能夠提送FCA關於TP資訊清單所需的資料。與CACM資訊清單中的資料類似,隨著越來越多的長期容量計算方法在不同的CCR中上線,FCA資訊清單中的資料量將增加,並在TP上提供。

          作為CACM及FCA資訊清單的一部分,為滿足資料提供要求而提送的TP資料僅與ACER共用,用於其監視活動而不公開。

          第五章 研究與開發(Research & Development)

          根據電力規則第301(i)條[Art. 30 (1)(i) Electricity Regulation,]的法律規定,ENTSO-E 的研究、開發及創新(RDI: Research, Development, and Innovation)活動涉及協調 TSO 的研究、開發及創新規劃,以及透過有效的研究計劃部署這些計劃。2024年,ENTSO-E 將發佈其2024年至2034年期間的新版RDI路線圖(Roadmap)。這份長期規劃文件指定了TSO為支援歐盟2030年的能源及氣候目標以及到2050年的氣候中和而要達到的里程碑。RDI 2024-2034年路線圖是上一版本(RDI 2020- 2030 年路線圖)的直接延續。然而,新版本將與「2030年能源及氣候政策架構」保持一致,涉及過去四年中確定的TSO的優先事項、技術進步及新需求。這種演變確保了TSO的RDI努力能夠共同制定的優先目標,以確保永續、負擔得起及安全的電力系統。

          RDI 2024-2034年路線圖將重點關注與數位化、能源系統的深度電氣化及最先進技術的整合相關主題。雖然仍然以2020年確認的6項RDI旗艦1(RDI Flagships 1)為基礎,但新的RDI路線圖將在其計劃中進一步研究系統層級的彈性需求、部門(如運輸、電熱或氫氣)智慧整合的挑戰及機會、穩定度管理所需之新方法,以及數位化可以為電力系統帶來的解決方案。

          後者支持實施歐盟能源系統數位化行動計劃,該計劃除其他目標外,還涉及促進對數位能源基礎設施之投資,以及加強能源系統的資通網絡安全及韌性。因此,ENTSO-E及歐盟DSO機構將在2024年致力於為數位開發及解決方案制定一個共同架構:

          歐洲電網複雜虛擬模型之數位孿生(digital twin),來提高電網的效率及智慧性。此外,ENTSO-E也將與跨歐洲研究及創新領域的政策制定者、管制機關及利益相關者維持強有力的合作,以加強利益相關者之參與。ENTSO-E參與了歐盟認可的歐洲能源轉型智慧網路技術與創新平臺(ETIP SNET: European Technology & Innovation Platforms on Smart Networks for Energy Transition Platform)以及歐盟委員會(EC)策略能源技術(SET: Strategic Energy Technology)計劃架構下的其他活動。

          2024年,ENTSO-E將繼續促進歐洲視野(Horizon Europe)電話會議之提案,以及促進TSO與策略性利益相關者一起參與歐洲RDI計畫、HVDC及DC技術之SET計劃以及ETIP SNET。

          1. OneNet(2020-2024是同類計畫中規模最大的計畫,擁有72個合作夥伴,其中14個是TSO,其主要目標是開發一個開放及彈性的架構,讓歐洲電力系統更智慧、更高效率。此計畫旨在研究如何最有效地將當地彈性市場(flexibility markets)與批發市場(wholesale markets)聯繫起來,重點在輸電調度中心(TSO)與配電調度中心(DSO)之協調。OneNet繼續在INTERRFACE及CoordiNet計畫中所做的工作,讓彈性平臺(flexibility platforms)更接近於商業環境之部署。
          2. IntNET(2022-2025)由12個合作夥伴(包括 ENTSO-E 利益相關者 E.DSO 以及佛羅倫薩管制學院)組成,旨在為歐洲能源服務的相互操作性(interoperability)活動建立一個共同的知識庫,並開發一個全面且公認的相互操作性成熟模式。
          3. 3TwinEU計畫(2024-2026)係一新計畫,涉及15個歐盟國家的77個合作夥伴,其中12個TSO直接參與該計畫,另外2個作為協同機構。TwinEU計畫旨在建立一個適應性強的泛歐聯合數位孿生生態系統(digital twin ecosystem),來實現基礎設施的可靠、韌性及安全運轉,同時促進新的商業模式,加速歐洲再生能源的部署。

          第六章 新的電網法規、指南及規則(New Network Codes, Guidelines and Regulations)

          2023年3月9日,根據歐盟規則2019/943第59(9)條[Article 59 (9) of Regulation (EU) 2019/943],歐盟委員會要求歐盟配電調度中心(DSO:Distribution System Operators)機構與ENTSO-E合作,根據歐洲管制機構合作署(ACER)需量反應架構指南(ACER Framework Guideline on Demand Response)提送一份有關需量反應電網法規(Network Code)之提案。

          在2024年3月提送給ACER最終提案之前,兩個協會(ENTSO-E及DSO)將應舉行公眾諮詢,之後將由歐盟委員會(European Commission)進行審查。

          ENTSO-E 及歐盟 DSO 機構還也將合作建立實施該新電網法規之架構,其中將包括兩個協會的新任務,亦即監視職責及重大進一步協調方法。

          2021年7月23日,歐盟委員會要求ENTSO-E與歐盟DSO機構密切合作,並根據電力規則第59(9)條[Article 59 (9) of Electricity Regulation],提送一份有關跨境電力潮流之電網法規資通網絡安全(NCCS: Network Code on Cybersecurity)方面的提案,包括風險評估規則、共同最低要求、規劃、監視、通報及危機管理,在2022年1月14日前提送給ACER。ACER於2022年7月6日提送了修訂後的NCCS,與ENTSO-E及歐盟DSO機構協商,隨後委員會就通過授權法案(Delegated Act)進行了審查程序。

          在2024年期間,本電網法規範圍內的所有機構都應執行活動以遵守法律義務。

          對於ENTSO-E而言,在與歐盟DSO機構的密切合作下,這主要,但不限於,意味著下列活動:

          • 資通網絡安全風險工作小組聯合主席;
          • 支援ACER發佈不具約束力的績效指標;
          • 制定資通網絡安全風險評估方法;
          • 制定資通網絡安全事件分類量表方法;
          • 支援各機構發展處理檢測資通網絡安全事件之能力;
          • 執行可行性研究,以開發一種共用事件之通用工具;以及
          • 準備用於執行資通網絡安全練習之範本。

          ENTSO-E係智慧電網專案小組專家組 1 編輯小組的一部分,該小組正在制定關於相互操作性(interoperability)要求及資料使用程序的實施法案,歐盟委員會將根據歐盟指令2019/944第24(2)條[Article 24 (2) of Directive (EU) 2019/944]的要求採用。第一個實施法案(implementing acts)涉及一般相互操作性要求以及計量及用電量資料。它於2022年起草,預計將於2023年第二季生效。第二個實施法案涉及用戶切換主資料及需量反應主資料。

          此法案目前由歐盟委員會領導的編輯小組制定,ENTSO-E參與其中。它預計將於2024年生效。特別是,第一項實施法案的草案設想在ENTSO-E及歐盟DSO機構之間建立一個聯合工作小組(Joint Working Group)。此聯合工作小組必須與所有相關利益相關方合作,包括國家管制機構、消費者協會、電力零售商、歐洲標準化組織、服務及技術供應商以及設備與元件製造商的代表。

          聯合工作小組的主要任務包括:

          1. 制定指南來協助會員國通報國家實務;
          2. 收集會員國提供的有關實施參考模型之國家實務報告;
          3. 將國家實務報告公佈在可公開獲取的儲存庫中,並應保持最新狀態;
          4. 協助歐盟委員會監視第一項實施法案中包含的參考模型之實施情況,以及由於管制、市場或技術變化而進一步發展的情況;及
          5. 應歐盟委員會的要求,支援歐盟委員會制定相互操作性要求以及非歧視性及透明程序,以使用用戶轉換、需量反應及其他服務所需的資料(註1)。

          (註1) ENTSO-E目前參與由歐盟委員會(EC)領導的編輯小組,負責制定第二項實施法案,涉及主資料、用戶切換、需量反應及其他服務。一旦第一項實施法案生效並成立了聯合工作小組,ENTSO-E將不再參與編輯小組;聯合工作小組將接管這一起草工作。

          第七章 輸配電合作介面(Cooperation on theTransmission & Distribution Interface)

          歐盟規則2019/943[Regulation (EU) 2019/943]要求歐洲輸電調度中心協會(ENTSO-E: European Network of Transmission System Operators for Electricity)與歐盟配電調度中心機構(EU DSO: European Distribution System Operators Entity )及各配電調度中心(DSOs)合作。本著這種精神,2022年1月ENTSO-E及歐盟DSO機構簽署了一份備忘錄,進一步說明這種合作的原則。本備忘錄涵蓋本章所述的下列領域,以及輔以每年更新的具體共同工作計劃。

          ENTSO-E將繼續與歐盟DSO機構合作,制定歐洲需量端彈性(demand-side flexibility)架構(見第6章)。ENTSO-E 也努力與歐盟DSO機構在修訂現有電網法規及指南方面保持一致。在實施「電網法規-資通網絡安全」方面,雙方將繼續合作(見第6章)。

          根據歐盟規則2019/943第55(2)條[Article 55 (2) of Regulation (EU) 2019/943,],ENTSO-E將加強與歐盟DSO機構輸配電系統規劃及運轉相關的各個領域之合作。在系統規劃方面,除了共同的情境構建外,ENTSO-E還將進一步讓DSO參與2024及2026十年電網發展計畫(TYNDP)。它旨在交流及推廣TSO-DSO合作的最佳實務,以促進國家層級的電網發展。兩個協會還將共同制定新的實施法案,並維護資料相互操作性及使用之參考模型(見第6章)。

          有關研發方面,ENTSO-E將在2024年繼續與歐盟DSO機構合作,執行歐盟能源部門數位化行動計劃,包括制定電網數位孿生架構。此外,ENTSO-E與歐盟DSO機構也可以臨時組織一系列專題研討會,專注於規劃及運轉問題,以及就實現碳中和歐洲電力系統的 ENTSO-E 願景等主題更具前瞻性之討論。

          第八章 相互操作性及資料(Interoperability and Data)

          ENTSO-E 開發及維護電子資料交換(EDI: Electronic Data Interchange)資料庫及共同電網模型交換標準(CGMES: Common Grid Model Exchange Standard)資料庫。這些收集了標準化電子資料交換之協調及實施的文件與定義,以實現歐洲電業參與者之間的相互操作性。

          ENTSO-E也維護及開發資料交換協調所需的工具。根據電力規則第30(1)(k)條[Art. 30 (1)(k) of the Electricity Regulation],ENTSO-E應有助於建立相互操作性要求以及非歧視性透明的資料使用程序。

          2024年的主要活動將包括開發共同資訊模型(CIM: Common Information Model)及實施指南,以支援電網法規及清潔能源包裹計劃所需的資料交換;制定國際標準;更新CGME;維護協調的角色模型,參與聯合工作小組以及促進資料相操作性實施法案與使用之開發、執行與監視;,正如DESAP所預見,協助共同能源資料空間及數字孿生討論;執行電力規則第55(2)(a、b、c)條[Art. 55 (2)(a, b, c) of the Electricity Regulation]及電力指令第24條[Art. 24 of the Electricity Directive];以及TSO-RCC社區的訓練活動。

          第九章 監視及通報活動(Monitoring and Reporting activities)

          所有有關NEMO及TSO將提供年度報告給管制機關,來解釋根據CACM規則第80條[Art. 80 of the CACM Regulation]建立、修改及運轉單日前及日內耦合的成本。此外,還將根據「電力平衡EB規則第23條」[Art. 23 of the EB Regulation]準備年度報告,以及將專注於建立、修改及運轉歐洲平衡能源平臺之成本。

          此外,ENTSO-E將公布年度市場報告,概述歐洲TSO與其利益相關者合作,在實施CACM規則、FCA規則及EB規則方面所達成的工作。這些規則旨在整合歐洲電力批發及平衡市場。

          此外,根據電力平衡規則第59(2)(a)條[Art. 59 (2) (a) of the EB Regulation]公佈詳細的兩年期平衡報告(biennial Balancing Report)。平衡報告說明了泛歐、區域及國家層級平衡市場之設計及實施。它還強調跨境平衡容量採購、方法的制定及協調、平衡能源平臺及不平衡結算協調過程。

          ENTSO-E 繼續履行委員會規則2017/1485(SOGL)第15條[Art. 15 of the Commission Regulation (EU) 2017/1485 (SOGL)]有關事故分類量表(incident classification scale)的報告義務及系統運轉指南(SOGL)第16條[Art. 16 SOGL]關於負載頻率控制年度報告之通報義務。

          ENTSO-E 將根據SO GL第17條提供年度區域協調評估報告(Annual Regional Coordination Assessment report)。在SO GL中,根據第17條[Article 17 of SO GL],ENTSO-E有義務公布關於區域協調評估的年度報告。該報告旨在記錄RCC服務之實施及運轉監視。它包含區域協調中心(RCC)提供的服務的關鍵績效指標(KPI: Key Performance Indicators)。只要某項服務尚未完全實施,RCC就可以使用此報告來顯示遺留服務是否到位、由那些內容組成以及根據管制架構實施服務之進展。此外,各RCC將根據電力規則第46條(Art. 46 of the Electricity Regulation)公布有關RCC活動的報告。本報告涵蓋了RCC的運轉績效、成本及缺點。

          附件:

          附件1 : 名詞縮寫表(Annex 1: List of Abbreviations)[略]

          附件2 : 成果報告之公布清單(Annex 2: List of Deliverables)[略]

          參考資料:

          ENTSO-E Annual Work Programme   2024 Edition – ENTSO-E’s work on legal mandates

          . https://www.entsoe.eu/publications/general-publications/awp/

          介紹歐盟ENTSO-E「識別區域電力危機情景的方法」更新提案

          目錄

          目錄     1

          鑒於(Whereas)  5

          1條 範圍及檔案架構     8

          2條 定義及解釋     8

          3條 引發事件之要求(Requirements for initiating events)  9

          4 跨境依賴性要求(Requirements for cross-border dependencies)  9

          5 區域電力危機情景及候選情景要求(Requirements for regional electricity crisis scenarios and scenario candidates)  10

          6  提供資訊ENTSO-E 及相關 RCC之義務,以支援識別電力危機情景及候選情景 (Article 6 Obligation to provide information to ENTSO-E and relevant RCCs to support the identification of electricity crisis scenarios and candidate scenarios)  11

          7條 方法概述     13

          8條 電力危機情景可能性及影響評估(Evaluation of the likelihood and impact of an electricity crisis scenario)  13

          9條 跨境依存關係評估(Evaluation of cross-border dependencies)  14

          10條 電力危機情景的風險等級評估及等級(Evaluation of the risk rating and ranking of an electricity crisis scenario)  14

          11條 建立區域電力危機候選情景清單(Establishing a list of regional electricity crisis scenario candidates)  15

          12條 編製評估用區域電力危機情景清單(Compiling a list of regional electricity crisis scenarios for evaluation)  15

          13條 區域電力危機情景評估 (Evaluation of regional electricity crisis scenarios)  16

          14條 區域電力危機情景排名(Ranking of regional electricity crisis scenarios)  17

          15條 報告最相關區域電力危機情景(Reporting on the most relevant regional electricity crisis scenarios)  17

          16條 更新方法及電力危機情景 (Update of the methodology and electricity crisis scenarios)  18

          17條 敏感資訊的處理(Handling of sensitive information)  18

          18條 方法公佈(Publication of the methodology)  19

          19條 語言(language)  19

          I.1 電力危機情景可能性量表     20

          I.2 電力危機情景影響量表     20

          I.3 電力危機情景風險等級     21

          I.4 界依賴性等級     23

          I.5 區域電力危機情景等級範例(Example of regional electricity crisis scenario rating)  23

          IV.1 電力危機候選情景的說明     28

          用於全面說明電力危機候選情景清單(Checklist to use for a comprehensive description of the electricity crisis scenario candidate)  30

          IV.2 ENTSO-E對區域電力危機情景的說明(Description of regional electricity crisis scenarios by ENTSO-E)  31

          IV.3評估區域電力危機情景對國家影響(Evaluation of national impact of the regional electricity crisis scenarios)  31

          對區域電力危機情景進行全面影響評估時要考慮的清單(Checklist to consider for a comprehensive impact evaluation of a regional electricity crisis scenario) 32

          .

          .

          .

          . 前言

          歐洲輸電調度中心協會(ENTSO-E)繼2023/4/28-2023/6/30期間公告「識別區域電力危機情景的方法更新提案(Update proposal for the Methodology for Identifying Regional Electricity Crisis Scenarios)」公開公眾諮詢(public consultation)後,2023/11/3又將上次諮詢意見結果納入更新修正第二版再次公告公開公眾諮詢到2023/12/5截止。

          二. 2023/11/3 公告概述

          2020年,歐盟能源管制機關合作署(ACER: Agency for the Cooperation of Energy Regulators )根據歐洲議會與理事會關於電力部門風險準備(risk-preparedness)的規則(EU)2019/941第5條(RPR, RP規則)首次批准了「識別區域電力危機情景的方法(Methodology for Identifying Regional Electricity Crisis Scenarios)」(RP 方法)。該方法為TSO如何識別電力危機候選情景以及如何將其評估為區域電力危機情景奠定了架構。

          風險準備規則(RP規則)第5條授權 ENTSO-E 更新及改進 RP 方法「[…]在獲得重要新資訊時」。因此,根據與歐盟電力協調組(ECG : Electricity Coordination Group)的接觸,在建立區域電力危機情景的下一個週期之前,ENTSO-E決定開始RP方法的更新及改進過程。

          本次諮詢係RP方法更新提案的第二次公眾諮詢(public consultation)。您可以在此連結後面找到第一次公眾諮詢。在第一次公眾諮詢期間收到的意見已經得到處理,並對提案進行了相應的修改。第一次及第二次公眾諮詢的結果將在第二次公眾諮詢結束後進行整合及發佈。

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          相關資料

          三. 「識別區域電力危機情景的方法」ENTSO-E擬議內容

          鑒於(Whereas)

          • 本文件係根據2019年6月5日歐洲議會及理事會(European Parliament and of the Council)關於電力部門風險準備(risk-preparedness)的「規則(Regulation)(EU)2019/941第5條識別區域電力危機情景的方法(methodology for identifying regional electricity crisis scenarios)」,並廢除了指令2005/89/EC[RP規則(RP Regulation)]。它在下文中被稱為「方法論(methodology)」。
            • 此方法由歐洲輸電調度中心協會[以下簡稱(ENTSO-E: European Network of Transmission System Operators)]與輸電調度中心(TSO)及區域協調中心(RCC)合作開發,並納入了利益相關者的意見,作為《RR規則》第5(5)條要求之公眾諮詢的一部分。它考慮了RP規則中設定的一般原則及目標以及相關的歐盟法律架構,特別是:
              • 2019年6月5日歐洲議會及理事會關於內部電力市場共同規則及修訂指令2012/27/EU 之指令(EU)2019/944(OJ L 158,2019年6月14日,第125-199頁)。[電力指令(Electricity Directive)];
              • 2019年6月5日歐洲議會及理事會關於內部電力市場的規則(EU)2019/943(OJ L 158,2019年6月14日,第 54-124 頁)。[電力規則(Electricity Regulation));
              • 2017年8月2日的委員會規則(EU)2017/1485建立了輸電系統運轉指南(OJ L 220,2017 年 8 月 25 日,第 1-120 頁)。[系統調度指南(SOGL)];
              • 2019年6月5日歐洲議會及理事會關於建立歐盟能源管制機關合作署(ACER: Agency for the Cooperation of Energy Regulators)的規則(EU)2019/942(OJ L 158,2019年6月14日,第 22-53 頁)。(ACER規則)
              • 2022年12月14日歐洲議會及理事會關於在整個歐盟實現高度共同網路安全的措施的指令 (EU)2022/2555(OJ L 194,2016年7月19日,第 1-30 頁。(NIS2 指令);
              • 2017年11月24日歐盟委員會規則(EU)2017/2196,關於建立電力緊急情況及恢復網路代碼,(OJ L 312,2017 年 11 月 28 日,第 54-85 頁)。[電網法規(Network code)之系統緊急情況及復電);
              • 規則(EU)2017/1938 關於保障天然氣供應安全的措施,以確保與天然氣中斷情景保持一致,(OJ L 280,2017 年 10 月 28 日,第 1-56 頁);
              • 2017年9月13日關於協調應對大規模資通網絡安全事件及危機的歐盟委員會建議(EU)2017/1584;
              • 2019年4月3日關於能源部門資通網絡安全的歐盟委員會建議(EU)2019/553;
              • 2019年3月26日委員會建議(EU)2019/554 5G 資通網絡安全;
              • 歐洲議會及理事會2022年12月14日關於關鍵機構韌性及廢除理事會指令2008/114/EC之指令(EU)2022/2557(CER 指令),考慮到轉換期至2024年10月;
              • 2013年12月17日歐洲議會及理事會關於聯盟公民保護機制的決定第1313/2013/EU 號(OJ L 347,2013 年 12 月 20 日,第 924-947 頁)。
            • RP規則的目標是確保在歐盟內進行最有效及最高效率的風險準備。為此,「RP規則」旨在透過確保危機情況下風險評估的一致性,在會員國之間建立信任。在區域及國家兩層級識別風險情景時,需要採取共同辦法,以實現一致性。邁向共同方法的第一步是在區域層級識別電力危機情景,這應透過應用這種方法來實現。
            • ENTSO-E應使用該方法識別區域層級最相關的電力危機情景(包括跨境依賴關係),並按照「RP規則」第6條的要求,至少每四年更新一次區域電力危機情景。國家電力危機情景應至少根據「RP規則」第5(2)條所述的風險進行識別,並應與根據「RP規則」第6(1)條識別的區域電力危機情景一致,按照「RP規則」第7條的要求。因此,國家主管機關將按照「RP規則」第10條的要求,利用區域危機情景建立風險準備計劃。為清楚起見,指出「RP規則」第7條及第11條最終規定了主管機關應採用的國家情景的法律要求,並且這種方法無意超越或抵觸這些要求。
            • 電力危機跨境影響之減輕係超出了此方法的範圍。這種緩解措施屬於主管機關根據「RP規則」第10條制定的風險準備計劃的範圍。如本方法所述,會員國在評估區域電力危機情景時應包括已經採取的緩解措施。
            • 在區域層級識別電力危機情景需要 ENTSO-E 與「RP 規則」第 6 條中定義的利益相關者密切合作。因此,在識別區域電力危機情景的各個階段,都包括與ECG、RCC、主管機關及管制機關的磋商。TSO 及 RCC 在支援 ENTSO-E 實施此方法方面發揮著重要作用。ENTSO-E應與TSO及RCC協商,以識別及評估區域危機情景。TSO可以尋求主管機關及管制機關的支援,以評估國家層級的可能性及影響。
            • 會員國主管機關及TSO也應與會員國的其他相關機關建立有效的合作,以支援對電力危機情景的評估。為了獲得ENTSO-E制定的區域電力危機情景的所有相關資訊,該方法假定在國家層級充分共享資訊。據瞭解,這包括與其他機關協商的主管機關,至少包括執行理事會指令2008/114/EC(歐洲關鍵基礎設施指令)的國家機關、根據指令(EU)2022/2555(NIS2 指令)負責電網及資訊系統安全的國家機關,以及在適當情況下之國防機關。
            • 根據「RP規則」第6(1)條,ENTSO-E可以將與識別區域電力危機情景有關的任務委託給RCC。 具體而言,該方法委託RCC評估跨境依賴性及其對執行任務的系統運轉區域的影響。
            • 「RP規則」第5(3)(c)條要求模擬同時發生的電力危機情景。在這方面,以模型為基礎的模擬支援一致的影響評估,這在評估同時發生的具有連鎖效應的區域危機情景時尤為重要。然而,由於已知及潛在之未來電力危機情景的多樣性,並非所有電力危機情景都可以利用以模型為基礎的模擬進行全面評估。在這種情況下,可能需要專家判斷,來決定如何在評估中使用模擬。
            • 根據「RP規則」第21條,塞普勒斯沒有義務參與本方法所述區域電力危機情景的識別,直到它們與另一個會員國直接連接。
          • 電力危機情景的評估及排序方法在第2章(第7條至第10條)中定義;
            • 第3章(第11條至第15條)定義了識別最相關的區域電力危機情景的過程,包括第6條要求的利益相關者參與;
            • 附錄(附錄一、二及三)構成本方法的組成部分,應與其規定一併閱讀。
          • 所有相關機構之角色及責任係被指定做為第3章(第11條至第15條)過程說明的一部分,包括:
          • ENTSO-E的角色,與TSO、RCC、小組及主管機關密切合作,識別每個地區最相關的電力危機情景,包括根據RP規則第6(1)條可能將任務委託給RCC;
          • 根據「RP規則」第6(1)條,在此過程中與ECG、RCC、主管機關及管制機關密切合作的要求;
          • 根據 RP 規則第 6(2)條,ECG 在可能建議 ENTSO-E 提送的區域電力危機修正案方面之角色。
          • 就本文件之目的,應適用「RP規則」第2條中的定義。
          • 就本文件之目的,下列附加定義也適用:
            • 可能性(likelihood)」是指某事發生的機會;
            • 影響(impact)」是指特定電力危機情景的評估後果;
            • 風險等級(risk rating)」是指電力危機情景的可能性與影響評估等級的組合;
            • 預期未供電能(EENSs: expected energy not-servedS)」是指在受影響地區(即控制區、系統調度運轉區域或這些因素的組合)中,由於供應側、需量側及電網資源不足,預計不能供應終端用戶之電量,作為直接後果,在特定電力危機情景「s」之持續時間內;
            • 預期未供電能百分比(或EENSs%)」的計算方法是將預期未供電能除以受影響地區的估計年度總用電量;
            • 會員國總用電量(energy consumption of a Member State)」是指在該會員國之所有TSO運轉控制區域內的年度總用電量;
            • 失載期望值(或LOLEs : loss of load expectation)代表受影響地區在由於特定的電力危機情景「s」期間而資源不足以滿足用電需求之預期小時數。
            •     「電力危機情景(electricity crisis scenario)」係指對一件事件、一系列事件、或事件組合、以及它們的演變將(或預期)導致電力供應安全度之惡化,影響社區或整個社會之描述。電力危機情景可能與多個地區或子群有關,也可能包括兩個或多個地區或子群的一部分;
            • 區域電力危機(regional electricity crisis)」是指一個以上會員國同時發生「RP規則」第2(9)條所定義的電力危機之當前或迫在眉睫的情況;
            • 「區域電力危機候選情景(regional electricity crisis scenario candidate)」係指任何利益相關者識別的對至少一個會員國產生影響並可能影響其他會員國之電力危機情景,因此,在評估後,可以將其列入相關區域電力危機情景清單;
            • 事件(event)」是一組特定環境之發生或變化;
            • 引發事件(initiating event)」係指可能導致電力危機的事件;引發事件可能是瞬時的,也可能隨著時間的推移而演變,可能嚴重到足以單獨導致電力危機,或者可能導致既有的關鍵電網情況變成為電力危機。
          • 根據「RP規則」第5(2)條,在發展區域電力危機情景時,至少需要將附錄II中列出的危害視為引發事件。
          • 在區域電力危機情景及電力候選情景中,應識別跨境依賴性關係。
          • 如果一個會員國採取的預防措施、補救措施或緩解措施之影響有可能在另一個會員國引起危機,則應視為發生跨境依賴性。 
          • 在識別跨境依賴性關係時,至少應考慮以下幾點:
            • 透過電力系統傳播的依賴性關係,例如多條(超過 N-1)互聯線(interconnectors)或電氣鄰近的內部線路之不可用、發電不可用或缺乏域度。
            • 透過電力市場傳播的依賴性關係;
            • 透過供應鏈傳播的依賴性關係,包括其他會員國的一次能源及設備;
          • 跨境依賴性應依照第9條的規定進行評估。
          • 電力危機候選情景必須至少滿足以下準則,才能被列入根據第11條第(2)款與利益相關者協商的候選情景清單,或者在磋商期間由利益相關者提出新的候選情景:
          • 它足夠具體,可以單獨說明受影響的TSO 控制區之後果;
          • 它需要清晰及明確;
          • 它必須具有區域相關性,可能影響到一個以上的會員國。
          • 電力危機候選情景必須至少滿足以下準則,才能被列入根據第11條第(2)款與利益相關者協商的候選情景清單,或者在磋商期間由利益相關者提出新的候選情景:
          • 在根據第13條及第14條評估及排名之前,根據第12條提送由利益相關者輸入之情景清單中包括的各區域電力危機情景,應至少滿足下列附加準則
            • 它支援在區域及國家層級電力危機情景之一致性評估及排名;
            • 它支持根據「RP規則」第10條的要求建立風險準備計劃,包括預防及緩解措施。
          • 每個區域電力危機候選情景應至少包括下列資訊:
          • 情景名稱;
          • 情景說明,包括可能的持續時間;
          • 情景可能相關的年份之季節;
          • 前提條件及引發事件;
          • 引發事件之可能提前預警; 
          • 情景之演變;
          • 對會員國可能產生的直接及間接跨境影響之說明;
          • 在可能的情況下,列出防止或減少影響的可能措施及其預期持續時間,包括運轉性、非市場機制、及跨境措施。
          • 除第3款所列項目外,各區域電力危機情景還應包括下列資訊:
          • 評估過程中所使用的先決條件及假設,包括預期持續時間;
          • 評估情景所需的輸入資料來源
          • 可用的評估方法及工具清單及何處可取得,包括以模型為基礎的模擬工具及其他定量及定性評估方法;及
          • 過去相關參考危機或事件之清單,例如 ENTSO-E 事件分類量表(ICS: Incident Classification Scale)專家小組報告;
          • 各 TSO[1]及 RCC 都應根據國家及歐盟有關處理敏感資訊之政策及規則,與 ENTSO-E 及相關 RCC 共用情景及候選情景資訊(包括敏感資訊)
          • 提供給ENTSO-E及相關RCC的資訊應足夠詳細,讓ENTSO-E(及RCC,如適用)能夠識別、模擬區域電力危機情景。如果ENTSO-E及RCC認為所提供的資訊不足以識別、模擬及量化區域電力危機情景,則有權要求提供更多詳細資訊
          • TSO、RCC、ENTSO-E、管制機關及其他第三方之間已經共享的資訊,來確保依照SOGL、NCER 及其他規則的要求執行運轉或規劃任務,不應被視為第16條所述的敏感資訊
          • 在無法獲得資訊的情況下,ENTSO-E及相關RCC應根據其掌握的最佳資訊提出假設,以便對所有會員國的電力危機情景進行評估(包括酌情進行模擬)
          • 根據「RP規則」第5(3)(a)條,區域電力危機情景的識別及評估應考慮所有相關的國家及區域情況,包括分組。
          • 區域電力危機情景之相關性應根據其風險等級。  
          • 根據「RP規則」第5(3)(d)條,區域電力危機情景之風險等級應透過對其可能性及影響的評估以及根據「RP規則」第5(3)(b)條的跨境依賴性評估來決定。
          • 應使用適當的資訊及技術,應用定量或定性技術或兩者的結合,評估每種電力危機情景的可能性、影響及跨境依賴性。定量技術通常應優於純粹的定性技術。所使用技術的選擇應有充分的理由。        
          • 除非另有說明,否則應按照「RP規則」第5(3)(c)條的要求,在模擬同時發生的電力危機情景時,應使用技術。這應包括跨境影響。
          • 對於此方法批准後之首次情景評估,可以使用以模型為基礎的模擬來模擬有限數量的情景,這些模擬根據用於提供其他 ENTSO-E 及/或 RCC 任務的適應工具、資料集及方法。模擬情景的數量將在未來的週期中擴大。
          • 對電力危機情景可能性的評估應至少包括以下要素:
            • 考慮一件引發事件(或多重引發事件的組合)之預期發生頻度;
            • 對每種危機情景的可能性進行分類,範圍從「極不可能」到「非常可能」,對應於附錄I.1中所示的可能性範圍;及
            • 記錄可能性分類之推導方式,以便在更新或驗證分析時進行回溯。
          • 對電力危機情景影響的評估應至少包括以下要素:
            • 預期未供電能百分比(EENSs%)及失載期望值(LOLEs)之估計值;
            • 附錄I.2對每種危機情景的影響(從「微不足道」到「災難性」)進行分類。EENSs%及LOLEs應獨立分類;及
            • 影響分類的推導應記錄在案,以便在更新或驗證分析時進行回溯。
          • 根據「RP規則」第5條第(3)款(b)項,應依照附錄1.4中的技術,透過評估每種電力危機情景之跨境依賴性來評估跨境風險的相互作用及相關性。
          • 在評估與每種電力情景相關的國家風險等級時,應將跨境依賴性視為加重因素。
          • 跨國界依存關係之評估方法應與影響評估所採用的方法一致。如果採用以模型為基礎的模擬進行影響評估,則應根據模擬結果評估跨國界依賴性關係。
          • 每個電力危機情景之風險等級,按「低」到「極高」的等級分類,應依照附錄I.3所示的表格進行評估,使用根據第8條方法進行的可能性及影響評估;
          • 此危機情景風險等級與第9條及附錄I.4中說明的跨境依賴性等級相結合,用於識別相關的區域電力危機情景。
          • ENTSO-E與RCC、TSO[2]及小組密切合作,應透過審查及更新RP規則第6條下上一輪週期識別的既有區域電力危機情景,開始識別區域電力危機候選情景的過程。為了引發此過程,應透過電力協調組(ECG: Electricity Coordination Group)的請求對小組進行自我識別。其他具有相互援助技術能力的會員國集團可能也參與其中。根據這次審查,並考慮到附錄II中的危害及引發事件,ENTSO-E應建立一個區域電力危機候選情景清單,其中包括以下資訊: 
            • 既有區域電力危機情景之清單;
            • 對既有區域電力危機情景之建議更新及更改,包括可能合併某些情景;
            • 建議之新的區域電力危機候選情景,如果更新的區域電力危機情景未涉及這些候選情景,或者不能與這些情景合併;此類候選情景可由RCC或TSO與其相關主管部門合作提出;及
            • 識別了區域電力危機情景候選組,這些候選組可以合理地預期會同時合併,並且可以合併到組合情景之模擬中。
          • 根據 RP 規則第 6(1)條,ENTSO-E 應就建議的區域電力情景候選清單與 ECG、區域協調中心、主管機關及管制機關進行磋商。如果清單上的情景無法擴展以解決這些問題,磋商應允許利益相關者提出額外的電力危機候選情景。
          • 在就區域電力危機候選情景進行磋商後,ENTSO-E 應與 RCC、TSO 及小組密切合作,根據第2章(第7條至第10條)中的方法編輯一份區域電力危機情景清單進行評估。
          • 區域電力危機情景清單應包括一項建議,說明將依照第7條第4、5及6款對那些情景進行定量評估,包括:
            • 根據第9條第(1)款(d)項所識別的組別,可以合理預期會同時發生的情景清單,以及這些情景可以合併的清單;
            • 用於模擬這些的技術及可能的工具;
            • 負責進行模擬的機構,例如ENTSO-E或RCC;
            • 模擬所需的輸入資料,包括既有資料及需要收集的資料;
            • 模擬所需的假設及前提條件;及
            • 模擬的預期結果以及這些結果將如何支持根據第8條及第9條進行的評估;
          • 考慮到「RP規則」第6(1)條,ENTSO-E在對區域電力危機情景進行評估之前,應列出區域電力危機情景清單及建模假設,供ECG輸入。
          • 根據「RP規則」第5(3)(a)條,ENTSO-E應與TSO、RCC及小組密切合作,根據第12條識別的假設及方法評估識別的區域電力危機情景。
          • ENTSO-E 及授權的 RCC 應使用識別的先決條件、假設及技術對第12條識別的區域電力危機情景進行模擬 。
          • 根據第12條所識別的每個區域電力危機情景,應由TSO在國家層級予以評估,包括驗證以模型為基礎的模擬結果,增加必要的資訊,以便在國家層級全面瞭解及分析每個區域危機情景。TSO應與其主管機關合作,並為每個電力危機情景提供單一及完整的評估。屬於同一會員國的 TSO 應與該會員國內的其他TSO進行協調。如果按照第(2)款進行了以模型為基礎的模擬,則在評估中應考慮這些模擬的結果。
          • 對於每個會員國,TSO應根據第8條中定義的方法,以及按照附錄I中提供的等級標準,具體說明每個區域電力情景的可能性及對電力系統的影響。
          • 對於每個會員國,關於每個區域電力危機情景,TSO應根據第7條、第8條及第9條評估其嚴重度(severity)及跨境依賴性。
          • 此評估應包括:
            • 對於每個會員國及地區,TSO(s)及RCC(s)應具體說明每種情景的可能性及對電力系統的影響並與依據第7條第(3)款及第(4)款所提供的等級量表(附錄I)一致;
            • 對於每個會員國及地區,ENTSO-E、TSO 及 RCC 應根據第8條及第9條評估風險及跨境依賴性。
          • ENTSO-E 應使用附錄IV.2中的範本提供區域電力危機情景及必要資訊給TSO進行國家影響評估。
          • 在收到用於國家影響評估之區域電力危機情景後 6 周內,對於各會員國、TSO 應根據附錄 IV.3 提供完整的國家影響評估範本關於評估國家對區域電力危機情景的影響給ENTSO-E。
          • ENTSO-E應審查評估之完整性及一致性。ENTSO-E 可將跨境依賴性關係的審查委託給RCC。如果發現不一致之處,ENTSO-E應與相關方聯繫來糾正它們。
          • ENTSO-E在TSO及RCC的支援下,應依據下列程序對區域電力危機情景進行排名:
            • 收集每個會員國的可能性及影響評估,並評估區域影響(第2段);及
            • 根據它們的相關性對區域電力危機情景進行最終排名。
          • ENTSO-E應首先根據第12條評估區域電力危機情景。然後,ENTSO-E應採用以下步驟來評估每個區域危機情景的區域影響:
            • 計算跨境依賴性關係之國家等級及國家影響等級;及
            • 將區域危機情景的等級之計算,為所有會員國利用跨國界依賴性關係的國家等級加權之國家影響等級之總數。
          • ENTSO-E應根據區域危機情景的相關性對區域危機情景進行排序:根據第3款進行計算的結果,為每個情景分配一個數目。數目越高,區域電力危機情景之相關性就越大。
          • 根據 RP 規則第 6(2)條,ENTSO-E 應提送給TSO、RCC、主管機關、管制機關及 ECG最相關的區域電力危機情景。
          • 此提送應採用由ENTSO-E準備的單一報告表格,該報告提供了「RP規則」第2(16)條中定義的每個地區的情景排名清單,並可能包含與子組有關的可用資訊。
          • 每個區域電力危機情景之相關性應根據附錄 I 的等級表示。最相關的情景應是得分最高的情景。
          • 每種情景均應根據第5條所述的要求通報。

          一. 根據「RP規則」第6(3)條,ENTSO-E應每四年更新一次區域電力危機情景,除非環境需要更頻繁地更新。由於區域風險評估發生重大變化,或發現以前未納入區域電力危機情景之重大風險(例如,關於氣候變化的新研究楬櫫各種水文氣象災害的頻度或嚴重度顯著增加,可能會觸發更新),因此ENTSO-E可能會觸發更新。為此,應根據ENTSO-E的要求,在過程中說明應採用方法。

          二. 根據「RP規則」第6(2)條的規定,ECG還可以建議在第1款所述的四年期限結束之前修改區域電力危機情景。

          三. 本方法第7條至第15條所述的方法、流程及時程表應適用於區域電力危機情景之更新。

          ENTSO-E 應根據「RP 規則」第5(7)條的要求更新及改進此方法。 

          • TSO及國家主管機關應充分詳細地傳達公開的國家風險資訊,以便ENTSO-E評估是否存在區域風險。
          • 在 2024年10月17日之前,指令 2008/114/EC 適用於能源部門、及輸電系統之某些部分可以被識別為敏感的關鍵基礎設施。自2024年10月18日起,歐洲議會及理事會 2022年12月14日關於關鍵機構之韌性的指令(EU)2022/2557及廢除理事會指令 2008/114/EC(CER 指令),應適用。

          因此,建立了以下原則:

          • 保密性:
            • 依本方法接收、交換或傳送的任何機密或敏感資訊應遵守 ii、iii 及 iv 中規定的專業保密條件;
            • 專業保密義務適用於受本方法規定約束的任何自然人或法人;
            • 自然人或法人在履行職責過程中收到的機密資訊不得洩露給任何其他人或機構,而不影響國家法律、本方法之其他規定或其他相關歐盟規則所涵蓋的情況;
            • 在不影響國家法律涵蓋的情況下,根據本方法收到機密資訊的管制機關、機構或個人只能將其用於履行本方法下的功能。
          • 出版
            • 為清楚起見,披露資訊的擁有者有權決定那些(如果有)披露的資訊可以在 ENTSO-E 之外傳達,以及以何種格式傳達給誰;
            •  
          • 根據「RP規則」第5(7)條,ENTSO-E應在ACER批准後,不得無故拖延地在其網站上公佈更新方法的最終版本。
          • 根據「RP規則」第5(7)條的要求,更新後的方法也將在ACER網站上公佈。Article 19
            Language
          • 在區域層級識別電力危機情景的方法之參考語言應為英語。

          根據第7條第(4)款,既有的歷史資料可用作評估電力危機情景可能性的輸入,其中預計未來影響該資料的因素不會發生變化;或者,在可能的情況下可以考慮預測。如果沒有此類資料,則可以根據使用專家判斷的定性評估來估計可能性。根據第8條第(2)款(c)項,評估可能性所採取的方法應記錄在案,以備將來參考。

          為了對電力危機情景的可能性進行分類,使用以下六步分類量表:

          電力危機情景的影響應根據目前對系統的瞭解及至少未來四年的預期變化進行評估。

          使用五步驟分類量表來評估影響(impact)。使用了兩個不同的影響次元(dimensions of impact)(EENSs% 及 LOLEs)。在風險等級評估中獨立處理這些,如附錄I.3所示:

          會員國層級的電力危機情景風險等級的分類係透過結合可能性等級(likelihood rating)及影響等級(EENSs% 及 LOLES)來進行的,如下列的可能性影響矩陣所示。風險等級從低到極高不等,中、高、極高為中等風險等級。例如,如果可能發生某種危機,並且具有嚴重的 EENSs%( Expected energy not served)影響及輕微的失載期望值(LOLEs)影響,則該情景將被評估為具有高風險。

          為了合併及計算多個會員國之後果,上述危機情景風險等級之指定值,如下表所示:

          第3條及第8條說明了必須考慮的跨國界依賴性關係。對於每種情況,應使用以下量表評估跨境依賴程度:

          人們普遍認為,當使用定性評估方法時,將利用TSO在其自身電網上的專業知識,並與各自系統運轉區域之區域協調中心(RCC)協調,估計本地事件對其他TSO的影響。收集這些資訊是為了補充跨境依賴性等級,特別是在同一會員國不同邊界的情況不相似的情況下。

          1. 電力危機情景風險等級(𝐶𝑟𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑆𝑐𝑒𝑛𝑎𝑟𝑖𝑜 Risk 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔)(附錄I.3)及跨境依賴性等級(𝐶𝑟𝑜𝑠𝑠 𝐵𝑜𝑟𝑑𝑒𝑟 𝐷𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑐𝑦 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔)(附錄I.4)之值(values)係用來使用下列公式計算該情景的國家風險等級:

          國家風險等級(𝑁𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 Risk 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔)  = 危機情景風險等級  × 跨境依賴性等級

          然後,一個區域危機情景風險等級係被評估為特定區域所有國家風險等級之總數。結果數值僅用於情景風險的相對排名。下述提供了根據三個國家情景等級之區域危機情景等級計算範例(使用附錄I.3及I.4中的值)。請注意,在下表中,CBD是跨境依賴性(Cross Border Dependency)的縮寫。本表中的數值是第13條中國家情景評估的預期產出。如下例所示,區域風險等級的計算應符合第13條的規定

          在識別區域電力情景及候選情景時,至少應考慮以下與系統裕度、系統安全度及燃料安全度相關的危害:

          • 「危害(Hazards)」定義在歐盟委員會人員工作文件最新版「歐盟可能面臨的自然及人為災害風險之跨部門概述,在可能解決或影響災害預防的不同政策領域採取連貫的方法,以及適當考慮氣候變遷之可能影響」中,以確保與歐洲議會及理事會 2013年12月17日關於聯盟公民保護機制(UCPM:Union Civil Protection Mechanism)的第 1313/2013/EU 號決定保持一致,該決定經第 2019/420 號決定修訂。
          • RP規則第5(2)條中定義的危害,擴展如下:
          • 罕見及極端的自然災害,包括:
            • 氾濫(flooding);
            • 乾旱及隨之而來的缺水(drought and associated water shortage)
            • 極端天氣(包括暴風雨、極端大風、冰風暴、降雪、強降水、颶風、寒潮、熱浪);[ extreme weather (incl. storms, extreme winds, ice storms, snowfall, heavy precipitation, hurricanes, cold spells, heat waves)]
            • 森林火災(forest fire);
            • 地震及火山事件(seismic and volcanic activities);
            • 傳染性威脅,包括大流行(infectious threats, incl. pandemic);
            • 太空天氣危害(space weather hazards)。
          • 超出N-1安全準則之意外危害,以及特殊的意外事件,包括:
            • 多個電網元件同時失靈;
            • 由於人為疏失違反 N-1準則導致的意外(無意):
              • 操作過程中的疏失;
              • 維修過程中的故障或疏忽;
              • 一系列電網元件製造之品質不合格。
          • 間接危害(consequential hazards),包括惡意攻擊及燃料短缺的後果:
            • 惡意攻擊(malicious attacks):
              • 恐怖主義/破壞事件(terrorism / sabotage);
              • 資通網絡攻擊(cyberattack);
              • 市場之操縱 (manipulation of the market)。
            • 發電燃料供應中斷;
              • 天然氣供應中斷,至少考慮歐洲輸氣調度中心協會( ENTSO-G: European Network of Transmission System Operators for Gas)根據歐洲議會及理事會規則(EU)2017/1938第7條制定的情景
              • 其他燃料供應鏈中斷
            • 非電力有關的工業事故(例如化學品外洩、坍塌、爆炸、氣體洩漏、輻射、運輸中斷);
            • 非電力有關的關鍵基礎設施中斷(包括水及食物供應,垃圾及污水收集,燃料供應,不包括發電燃料,電信);
            • 對電力供應安全有重大影響之電力市場失靈(例如,一個或多個利益相關者的投機或未能履行其義務);
            • 核能/輻射事故。

          附註: 預計對於許多會員國及TSO來說,上述一些危害將無關緊要,而對於其他一些會員國來說,它們將相關,但與電力危機情景無關。上述給出的清單旨在説明會員國及TSO作為一份清單,根據該清單檢查電力危機候選情景及區域電力危機情景的覆蓋範圍是否完整。任何TSO都不需要(也不期望)提供涵蓋上述所有內容的電力危機候選情景清單,但應與國家風險評估保持一致。

          下表摘要了第 3 章(第 11 條至第 15 條)中定義的角色及責任,亦即「責任方(R: responsible)」、「支援方(S: supporting)」、「諮詢方(C: consulted)」及「通知方(I: informed)」。此表是該方法的規範性部分;如有疑問,應參考此表來澄清角色及職責。

          在電力危機情景識別及評估過程中,應使用下列電力危機情景說明範本。「列(Columns)」應解釋如下:

          • 「項目(Item)」包含所需資訊的定義;
          • 「要提供的資訊(Information to provide)」必須由相關資料提供者填寫。

          以下所有範本「欄位(fields)」均為必填項,必須由提供者填寫。對於每個項目,都需要一個易於理解的一般說明,而不指出確切的位置、設備、量測等,一個數值範圍係比較可取的精確數值。

          第IV.2及第IV.3段提供了核對清單(Check lists),作為對每種設想進行全面說明的工具。必須遵循它們,以確保不遺漏情景之一個重要面向。某些問題可能會導致提供者不分享敏感資訊,但可能有助於提供者對給定的危機情景影響進行自我評估。

          對於第 5 條及第 11 條中提到的每個電力危機候選情景,資訊必須遵循以下範本

          用於全面說明電力危機候選情景之清單(Checklist to use for a comprehensive description of the electricity crisis scenario candidate)

          如第13條所述,提供給TSO作為評估區域電力危機情景之資訊必須遵循下列範本。附錄 IV.1中列出的其他資訊以及在第3章所述的過程中識別的其他資訊應包括在內,以便它能夠支援TSO 評估。對於每個TSO來說,情景必須足夠詳細及具體,以便單獨評估相關性。

          根據第13條評估區域電力危機情景的相關資訊應遵循以下範本。下列的清單將用來確保評估之全面性。

          對區域電力危機情景進行全面影響評估時要考慮的清單(Checklist to consider for a comprehensive impact evaluation of a regional electricity crisis scenario)

          會員國層級的危機情景等級:

          跨境依賴度等級:

          Proposed Methodology for Identifying Regional Electricity Crisis Scenarios

          Update proposal for the Methodology for Identifying Regional Electricity Crisis Scenarios – European Network of Transmission System Operators for Electricity – Citizen Space (entsoe.eu)

          Update proposal of Methodology for Identifying Regional Electricity Crisis Scenarios – European Network of Transmission System Operators for Electricity – Citizen Space (entsoe.eu)

          EUR-Lex – 32019R0941 – EN – EUR-Lex (europa.eu)


          [1] 對於馬爾他的具體情況,在沒有 TSO 的情況下,DSO 是負責向 ENTSO-E 提供信息的實體

          [2] 對於馬爾他的具體情況,如果沒有 TSO,ENTSO-E 應與 DSO 合作

          介紹ERCOT每月資源裕度展望(MORA)

          報告月份:2024年1月

          報告日期:2023 年 11 月 1 日

          目錄

          1. 免責聲明(Disclaimer) 3

          2. MORA發佈時程表(MORA Release Schedule) 3

          3. 資料更正(Data Corrections) 4

          4. 報告內容(Report Contents) 4

          5. 簡介(Introduction) 4

          6. 風險展望要點及資源裕度量測(Risk Outlook Highlights and Resource Adequacy Measures) 4

          7. 每小時備轉容量可用容量之風險評估 (CAFOR:Hourly Risk Assessment of Capacity Available for Operating Reserves)… 5

          8. 決定性情景(Deterministic Scenarios):1 月每月尖峰負載及最小負載小時之典型情況… 7

          8.1 情景選擇(Scenario Selection) 8

          9. 值得注意的資源發展(Notable Resource Developments) 10

          10.  2024年一月 機組容量表… 12

          11. 機率備轉風險模型(PRRM)百分位數結果(Probabilistic Reserve Risk Model (PRRM) Percentile Results). 13

          12. 背景(Background) 14

          12.1 備轉容量之可用容量(CAFOR: Capacity Available for Operating Reserve)14

          12.2 風力及太陽能容量值14

          12.3 機率建立模型(Probabilistic Modeling) 15

          12.4 具有大負載的運轉共置資源(Operational Co-located Resources with Large Loads) 16

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          壹.前言

          近來參加一些有關台電備轉容量、備用容量問題討論,尤其台灣太陽能及風力發電逐漸增大,如何因應前述問題?近日剛好瀏覽到美國再生能源風力佔比最大與太陽能出力其次的孤星德州電力調度中心(ERCOT)2023/11/1公布明年1月份的「每月資源裕度展望(MORA: Monthly Outlook for Resource Adequacy)」。初步發現它們系統供電最吃緊的是早上8點太陽能才要開始發電時,及第二個小時是下午5點太陽能出力歸零之際。跟國內所強調的「夜間尖峰」不盡相同?台灣會不會也跟德州一樣?值得我們深思?它們的資源裕度採用機率與決定性(備用容量率、備轉容量)兩種發法評估相輔相成。值得我們參考?茲摘譯分享如下!

          貳.本文

          1. 免責聲明(Disclaimer)

          本 ERCOT 報告係根據德州電力調度中心(ERCOT)市場參與者、ERCOT 及 ERCOT 顧問提供的資料所編撰的。資料可能包含錯誤(errors)或在報告公佈後不久就過時了(obsolete)。ERCOT不作任何明示或暗示之保證,包括對適銷性(MERCHANTABILITY)或適用於任何特定用途之任何保證,以及不對其準確性(ACCURACY)或其對任何特定用途的適用性或適當性承擔任何及所有責任。本 ERCOT 報告包含所有缺陷。本報告的任何用途之特定適用性及其準確性應由為本報告提供資料的各個ERCOT市場參與者確認。

          2. MORA發佈時程表(MORA Release Schedule)

          MORA 發佈目標係每個月的第一天,如果第一個工作日是週末或公休日,則為下一個工作日。每月資源裕度展望(MORA: Monthly Outlook for Resource Adequacy)在報告月份前兩個月發佈;例如,8月份的MORA報告將在6月初發佈,如果發現重大資料錯誤,ERCOT可能會發佈MORA報告的一次或多次修訂版本。ERCOT建議讀者在月中左右查看修訂報告的發佈情況。有關修訂報告之一項或多項資料更正的資訊將在下框中摘要列出。

          3. 資料更正(Data Corrections)

          4. 報告內容(Report Contents)

          5. 簡介(Introduction)

          MORA報告採用兩種方法來評估即將到來的評估月份資源裕度(resource adequacy ):

          • 決定 ERCOT 在每月尖峰負載日可能面臨緊急情況之的風險:具體來說,在一段時間內,它可能需要發佈能源緊急警報(EEA: Energy Emergency Alert)或開始指令限制用電(controlled outages)來維持電網可靠度。此評估是透過使用ERCOT的機率備轉風險模型(PRRM)之機率建立模性來完成的。(有關詳細資訊,請參閱「背景」標題(Background tab)。
          • 給定一組預先決定的電網情況[決定性情景(deterministic scenarios)],評估可提供一組代表性小時足夠的備轉容量(operating reserves)之資源容量水準。MORA決定性情景的重點是典型的電網情況,因為PRRM考慮了當電網面臨典型電網情況時之風險。

          決定性情景允許人們衡量個別電網情況如何影響一系列固定結果,而機率模擬則量化結果的不確定性並對其進行可能性估計。這些方法相輔相成,為ERCOT地區的備轉容量短缺風險提供了更豐富的展望。

          6. 風險展望要點及資源裕度量測(Risk Outlook Highlights and Resource Adequacy Measures)

          備轉容量短缺風險(Reserve shortage risks)早晨時段最高,此時為每日系統負載通常最高點(上午 8 點以前)以及正好是太陽能出力升載之前與之中的期間。由於系統負載增加,第二尖峰負載發生在晚上 9:00 以前左右,所以傍晚時段也存在備轉容量一些更高的風險,。

          • 機率模型化模擬結果顯示,ERCOT 在上午 8 點系統尖峰負載時段必須宣告能源緊急警報(EEA)的風險增加(約7.6%);如果發生與冬季風暴艾略特(Winter Storm Elliott)相似的天氣條件,風險將增加到 20.6%。
          • 在典型的電網條件下,決定性情景(deterministic scenario)指出,在上午8:00以前,應該有足夠的發電容量來滿足預期的尖峰負載。
          • 尖峰負載小時的月別容量備用容量(capacity reserve margin)(以百分比表示)為43.7%備用容量公式:[總資源<Total Resources>/(尖峰負載<Peal Demand>緊急資源<Emergency Resources>)-1]*100
          • 可調度裝置容量佔總容量的比例為61%。尖峰負載小時(上午 8 點)的可調度容量與可用總容量之比為83%。後一項量測有助於指出電網依賴可調度資源來滿足尖峰負載的程度。

          7. 每小時備轉容量可用容量之風險評估 (CAFOR:Hourly Risk Assessment of Capacity Available for Operating Reserves

          下表提供了備轉容量(Operating Reserves)的可用容量每小時的機率,將以處於水準表示下列狀況:

          (1) 系統正常狀況,

          (2) 能源緊急警報(EEA)之高風險,以及

          (3) ERCOT 可能需要下令限電的高風險。

          作為解釋這些機率的指南,ERCOT認為EEA機率低於10%,表示每月尖峰負載日的備轉裕度風險(reserve adequacy risk)較低。請注意,此機率預測並非旨在預測特定的備轉容量結果。

          下列第二表代表了【嚴重冬季風暴事件<severe winter storm even>】情景,其中1月份的尖峰負載(78,307MW加上大型彈性負載< Large Flexible Loads >)反映了與冬季風暴埃利奧特(Winter Storm Elliott.)期間所經歷相當的天氣條件之影響。與天氣相關的火力機組及風力機組停機,也假設冬季風暴艾略特的容量,與火力發電因氣候化標準(weatherization standards)假設影響而減少之容量。

          最後,電池儲能容量的貢獻反映了在風暴期間為尖峰負載時段提供服務的預期可用率。

          8. 決定性情景(Deterministic Scenarios):1 月每月尖峰負載及最小負載小時之典型情況

          [上表附註說明]

          [1] 上午 8:00 及下午 5:00 的負載值來自 ERCOT 假設 1月平均天氣情況之每月負載預測。比平均情況更冷或更暖將分別導致更高或更低的預測負載。此值考慮了由於屋頂太陽能預測之負載減少。

          [2] 「背景」標題中包含「大彈性負載」調整的說明。

          [3] 可調度資源包括核能、燃煤、燃氣、生質能及儲能。不可調度的資源包括風力及太陽能。在此上下文中,可調度意味著資源可以根據 ERCOT 調度指令增加或減少出力

          [4] 上午 8 點及下午 5 點的風力及太陽能值代表了機率備轉風險模型(PRRM) 中使用的每小時合成出力曲線的第50個百分位值。有關詳細資訊,請參閱「背景」標題。

          9. 值得注意的資源發展(Notable Resource Developments)

          • 一部353MW(冬季額定)燃氣汽力機組的業主取消了該機組之「暫停運轉通知(Notice of Suspension of Operations)」。此機組目前預計將於2024年1月恢復運轉。
          • 2023/10/2 ERCOT向利益相關者發出了在 2023-2024 年冬季尖峰負載季節增加 300萬瓩(3,000 MW)備轉容量(operating reserves)採購提案邀請書(RFP: Request for Proposal),預計從 2020/12/1以來目前封存的可調度發電資源及最近除役的可調度資源中採購。得標的資源預計將在2023/12/1至 2024/1/9之間開始其目標服務。
          • 有關此 RFP 的更多資訊,請參閱下面的新聞稿及市場通知連結

          [上表附註]:

          [1] 運轉資源是指ERCOT已批准電網並聯或全面商轉之資源。可以在「資源詳細」表中找到每個資源類別的機組級別詳細資訊。

          [2] 裝機容量額定值係根據發電機組在設備製造廠家規定的正常持續運轉條件下可產生之最大出力。

          [3]  運轉機組之預期可用容量(Expected Available Capacity)考慮了高溫季節性持續能力額定、間歇性再生能源的每小時容量貢獻估計、計劃除役、由於同地負載導致的減載、不可用的可切換發電資源 (SWGR)、封存容量、以及預期的專用網络(PUN)發電機淨輸出到電網。對於計劃中的計畫,預期可用容量係根據開發商報告的最大容量,並考慮了由於重新更新或升級大於1MW計畫而導致的凈變化,以及指定自限設施的總MW注入量的既定限制。可以在資源詳細資訊表中找到這些每個資源群組的機組等級之詳細資訊。

          [4] 包括被視為間歇性資源的小水力機組(川流式 DG 水力機組)

          [5] 計劃資源係指 ERCOT 預計在每月第一天之前批准電網並聯或指定「模型就緒日期(Model Ready Date)」(對於小型發電機)的資源。

          10.  2024年一月 機組容量表

          ERCOT 「2024年1月-機組容量表」在原報告中共有26頁(機組編號從4至1488),茲濃縮成代表性一頁如下表,以供參考。

          [附註]

          • 由於計劃中的重新翻修(再生)/升級(repower/upgrade)計劃而導致的容量變化,在收到及ERCOT批准更新的資源登記系統資訊後反映在運轉機組的額定容量中。涉及MW容量變化的既有資源的併網請求在「發電併網計畫代碼(Generation Interconnection Project Code”)」列(column)中用代碼表示。
          • 對於電池儲能[儲能資源(ESR: Energy Storage Resources)],當月尖峰負載小時的預期貢獻係根據假定可供調度的電池儲能量,考慮了ESR機隊的每小時平均高持續限制及充電狀態
          • 在建立報告時已批准進行初始同步的規劃計畫之容量係假定為在本季可用,而不管其預計的商轉日期如何。
          • 已經提出最大季節性持續額定容量的規劃計畫(Planned projects)將代替線上資源整合與持續運轉-互聯服務系統(RIOO-IS: Resource Integration and Ongoing Operations – Interconnection Services)中輸入的容量
          • 裝置容量額定值係根據發電機組在設備製造商規定的正常持續運轉條件下可以發出的最大電力。這些額定反映了資源整合及持續運轉-資源服務系統(RIOO-RS: Resource Integration and Ongoing Operations – Reources Services)中的最新資訊。

          11. 機率備轉風險模型(PRRM)百分位數結果(Probabilistic Reserve Risk Model (PRRM) Percentile Results)

          12. 背景(Background)

          請注意,冬季風暴情景也考慮了由於嚴重風暴事件導致的故障停機的增加量。用在機率備轉容量風險模型(PRRM)中之合成風力發電輪廓考慮為正常可用率情況。

          特定風力及太陽能容量值的每小時容量貢獻(Hourly capacity contributions)來自於為目前場站及預計在月初發電的規劃場站準備之每小時合成發電輪廓(synthetic generation profiles)。 每個場站都有多條發電輪廓曲線,代表自1980年以來每個歷史天氣年的每小時發電量。這些發電輪廓用於發展機率備轉風險模型的每小時機率分佈。 以便查找每小時可用發電。

          對於MORA之發展,ERCOT 使用ERCOT內部發展的模型,稱為機率備轉風險模型 (PRRM: Probabilistic Reserve Risk Model)。 該模型使用蒙特卡羅模擬技術產生10,000 個備轉容量的可用容量 (CAFOR) 結果。 該模型包含每小時風險變量(variables),這些變量是根據歷史資料及預測假設的負載及特定資源容量,表示為每小時或每日機率分佈。

          風險變數包括以下內容:

          • 每月尖峰負載 – 尖峰負載變數與系統平均溫度機率分佈呈負關聯。(對於冬季月份,模型為模擬選擇的溫度越低,選擇的尖峰負載就越高。)該模型也使用多重正常化的每小時負載曲線來模擬每小時範圍內的負載;負載曲線反映歷史每月尖峰負載日的實際每小時負載。
          • 風力發電 – 每小時機率分佈適合每小時合成發電輪廓。輪廓曲線係為各個運轉及規劃的風場所發展將風力出力聚合到系統值。這些輪廓曲線反映了自1980年以來的天氣年份變化。每小時機率分佈之間的時間相關性用於模擬每小時風速持續效應。
          • 太陽能發電 – 每小時的機率分佈適合每小時的合成發電曲線,就像風力一樣。 每小時機率分佈之間的時間相關性用於模擬每小時太陽輻照度持續效應。
          • 低環境溫度曲線 – 德州範圍內的每小時平均低溫範圍(冬季月份)。 低溫機率分佈與尖峰負載及寒冷天氣相關的火力機組停機機率分佈相關。
          • 根據正常天氣的典型故障 – 根據過去三年評估每月歷史記錄之每日故障停機容量範圍。 在冬季月份,主要冬季風暴期間的停機事件被排除在機率分佈之外。
          • 與極端天氣相關的火力機組停機事故 – 在冬季月份,機率分佈反映了一系列每日非計畫性天氣相關停機發電量,範圍從零MW到冬季風暴烏里(Winter Storm Uri)期間觀察到的最大量。 機率分佈與低環境溫度曲線相關。

          目前服務於鄰近電網的可切換發電資源(SWGR:Switchable Generation Resources) – 機率分佈係根據最新 ERCOT-SPP(西南電力池)協調計劃中西南電力池被指定為「控制方(Controlling Party)」的那些 SWGR[此計劃與提供給ERCOT的「SWGR不可用容量之通知(Notices of Unavailable Capacity for Switchable Generation Resources)」一致] 。該變數被視為模型中能源緊急警報前(Pre-EEA)可用資源,並假設如果ERCOT 請求解決能源緊急情況,則該SWGR容量為可能可用。

          • 剩餘非同步互聯線轉供電力(Remaining Non-Synchronous Tie Transfers) – 此模型使用最近容量、系統負載及備轉容量 (CDR: Capacity, Demand and Reserves) 報告中引用的 高壓直流(HVDC) 互聯線容量貢獻量作為基本容量。 機率分佈代表 ERCOT 能源緊急情況期間可用的剩餘轉供能力(remaining transfer capability)。 此變數係被視為模型中Pre-EEA可用資源。
          • 由於天氣化而減少與天氣相關的停機事故成功率(Weather-related Outage Reduction Success Rate due to Weatherization) – 此模型使用三角機率分佈來反映停機減少發電量的百分比範圍,目前設定為最可能值 85%,最小值及最大值分別為 80%及 90% 。 隨著實際成功率資料隨時間的累積,機率分佈將被修改。

          此模型也包括幾個與機率分佈無關的資源變量,但它們是動態的,因為它們的容量值依賴於模型計算之其他變數值。 其中包括以下內容:

          • 電池儲能容量貢獻(Battery Energy Storage Capacity Contribution) – ERCOT 根據對SCADA持續高極限(HSL: High Sustained Limit) 及充電狀態 (SOC: State of Charge)資料的分析來計算電池儲能容量貢獻。 在正常運轉條件下,模型假設尖峰負載小時(上午 8 點)的容量因數(capacity factor)為54%。對於與冬季風暴艾略特(Winter Storm Elliott)相當的冬季風暴事件,模型假設尖峰負載小時的容量因數為38%。 所有小時的值均根據2023年1月代表性一天觀察到的SOC; 對於嚴重的冬季風暴條件,這些值是根據2022年12月23日觀測到的充電狀態(SOC)。
          • 遞增需量反應(Incremental Demand Response) – ERCOT 負載預測模型考慮了歷史需量反應影響。 模型選擇反應高負載條件下額外反應量。 一旦每小時負載超過給定的高百分位值,模型就會選擇一個固定量。 這些量是根據ERCOT市場分析與驗證部門(Market Analysis & Validation Department)工作人員所執行的分析。
          • 專用電網 (PUN: Private Use Network) 發電機淨輸入量 – PUN 發電機輸入量來自過去三年評估月份的歷史高持續限值資料。 當模型選擇極低的溫度時,模型也將增加PUN發電機容量的增量,這指示出系統壓力條件以及 PUN 所有者從高市場價格獲利的機會。

          由於大型彈性負載 (LFLs: Large Flexible Loads) 的新湧入,實施了更好地考慮這些負載的尖峰用量之臨時解決方案。 新的臨時方法利用了過去三年中每年平均實際反應能力(PRC:Physical Responsive Capability)最低的7小時。 此方法係將歷史負載區價格與 ERCOT決定(且產業支持)的比特幣挖礦損益平衡成本估計進行比較。 這項盈虧平衡成本估計為76美元/仟度(MWh),係根據過去3個一月 Antminer S19 比特幣挖礦設備的平均經濟效益。 如果LFL個自負載區的歷史負載區價格低於盈虧平衡門檻值,則根據 LFL 計畫的內部追踪,一月負載最高用電量估計為現場觀察到的最大用電量。

          如果歷史負載區價格大於損益平衡門檻值,則假定 LFL 被完全削減(curtailed ),並且僅消耗負載最大能力的 3%。 3% 的假設考慮了ASIC 礦機的閒置消耗功率及現場必要的輔助冷卻電力。 將分析的21小時中之每個 LFL[包括並置 (co-located)及獨立負載]估計消耗量進行總結,然後求平均,以計算總估計平均消耗量。

          參考資料:

          Monthly Outlook for Resource Adequacy (MORA) Reporting Month: January 2024 Report Date: November 1, 2023  ERCOT網站

          簡介「改進演進中電力系統之資源裕度評估指南」

          目錄

          i-1 本文的目標讀者是誰?… 2

          i-2 資源裕度(RA)之主要構成要素是什麼?… 3

          i-3 傳統資源裕度(RA)評估面臨那些新挑戰?… 3

          i-4 韌性是否應該成為資源裕度評估的一部分?… 4

          i-5 可以改進 RA 評估的關鍵建立模型實務有那些?… 5

          i-6  RA評估中的這些技術變化可能如何影響其他過程?… 6

          i-7  RA在規劃過程中之最佳實務是什麼?… 6

          1.1 動機… 7

          1.2 分析架構… 8

          1.3 目標及組織結構… 10

          2.1 定義裕度… 11

          2.2 韌性之處理(Treatment of resilience) 12

          3.1 資源裕度(RA)定義… 15

          3.2 目標及追蹤指標 (Target and tracking metrics) 16

          3.3 方法、模型、及資料(Methods, models, and data) 17

          4.1 方法摘要(Summary of the methodology) 20

          4.2 研究結果摘要(Summary of findings) 22

          5.1 負載服務商(LSE) IRP中RA方式的檢討之摘要… 24

          5.2 輸電規劃中RTO及ISO資源裕度(RA)方法之普查… 26

          5.3 規劃過程中資源裕度評估之路線圖… 27

          5.3.1 資源裕度(RA)之時間解析度(Temporal resolution for RA) 28

          5.3.2  RA指標及目標… 29

          5.3.3 天氣資料… 30

          5.3.4 資源裕度之負載預測… 31

          5.3.5 變動性再生能源(VRE)之特性描寫… 33

          5.3.6 輸電及市場交易… 34

          5.3.7 RA 建立模型以及與規劃過程之整合… 36

          5.3.8 可信容量(Capacity credit) 37

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          最近閱讀到一篇美國能源部(DOE: Department of Energy)為了近年氣候變遷所導致的大停電事件以及變動性再生能源佔比大幅增加帶給電力系統可靠度與韌性的影響,DOE電網佈署辦公室(Grid Deployment Office )特別委託勞倫斯柏克萊國家實驗室(LBL: Lawrence Berkeley National Laboratory)研究「改進演進中電力系統之資源裕度評估指南(A Guide for Improved Resource Adequacy Assessments in Evolving Power Systems)」提出的報告,覺得這篇整理舊觀念及展望新觀念很能引起大家共鳴的文章!也帶來許多我們需要改變的概念?諸如:

          • 每日尖峰負載發生時間,可能不再是電力系統供電最吃緊的時刻…; 從長遠來看,使用淨系統負載被認為是一種替代方案…;
          • 歷來的資源裕度(備用容量、備轉容量)只專注一點的容量(Capacity)是不夠的…而系統可能還需要在預定時間段內(面)供應足夠的能量(energy)…以及足夠的輔助服務(ancillary services)及彈性(flexibility)來維持系統運轉可靠…;
          • 韌性並不等同於可靠度…;
          • 不假設用電負載始終處於供應狀態,而是承認在可容忍之風險情況下可能存在發生電力短缺…這種風險並不意味著確實會出現電力短缺,但可能需要採取緊急措施來減輕或消除潛在的電力短缺…;

          因此,特別摘譯報告本文,分享大家,詳細全文包括附錄,請參閱原文!

          重大天氣事件曾經導致美國廣大地區大規模停電。在許多情況下,係由於發電與輸電停電事故高於預期、或在短期負載或變動性能源資源發電等預測偏差混合一起發生,導致電力系統沒有足夠資源(包括備轉容量)來滿足用電需求。電力系統利用其供應側及需求側資源來滿足電力需求的能力稱為資源裕度(RA: resource adequacy)(NERC,2011)。 能源轉型向高度脫碳及變動性能源(VRE: Variable Renewable Energy )滲透率較高之電氣化電力系統需要修訂資源裕度評估,來確保電網保持可靠,並可能需要新類型的評估來確保其彈性。

          本文識別並評估了傳統資源裕度評估實務中的議題,以及調整這些實務可能如何影響及依賴既有的規劃及採購制度安排。 本文結論提出了技術性制度路線圖,允許管制機關在垂直整合(vertically-integrated)電力公司轄區以及電力自由化解制重組(restructured)電力公司轄區的系統規劃部門及電力調度中心修改一系列構成要素的資源裕度實務。更具體地說,本文提供了以下問題的答案:

          1) 本文的目標讀者是誰?

          2) 資源裕度的主要構成要素是什麼?

          3) 傳統的 RA 評估面臨那些新挑戰?

          4) 韌性是否應該成為資源裕度評估的一部分?

          5) 可以改進 RA 評估的主要模型化實務有那些?

          6)  資源裕度(RA) 評估中的這些技術變化可能如何影響其他過程?

          7) 資源裕度(RA)在規劃過程中的最佳實務是什麼?

          本項工作迎合了兩種不同的閱眾:

          • 管制機關、政策制定者及市場設計者將了解演進中的電網如何促使需要檢討資源裕度的基本面向。 第3章中最近發展之摘要應該易於了解基本的技術挑戰,第5章應該提供有關所需變更如何將與IRP中及ISO/RTO所發展的既有規劃過程相互作用之見解。 這些利害關係人可能也對規劃過程中韌性之處理的最新進展感興趣,如第 2 章所述。
          • 具有技術傾向的系統規劃者、研究人員、分析師及其他利害關係人可以從第1章及第2章中提供的裕度之組織架構與討論中受益。第4章及附錄A中的技術分析應該與這些閱眾相關,來學習關於更詳細的RA評估模型在複雜性及精確性方面的優勢。 這些利害關係人也可能從審視第5章中受益,其中將 RA 評估結果納入規劃及採購實務提出了新的挑戰。

          資源裕度是電力系統的一項屬性,但這個術語也用於有關追蹤、評估及達成裕度的過程。 鑑於缺乏既有的組織架構,我們建議分解裕度為五項主要構成要素或活動(見圖 ES-1)。

          圖ES-1 本文資源裕度發展架構

          前三項構成要素本質上是技術性的。 如何定義裕度(adequacy); 用來追蹤裕度及設定目標之指標; 所採用之資料、方法及模型一直是近期研究的焦點。 裕度評估轉化為採購決策方式-以及這種轉化在實際 RA 性能中的潛在作用-受到較少的關注。 本文探討了評估-到-採購過程的一些面向。 最後,建議的RA架構提供了第五項新構成要素針對採購資源之裕度性能的追溯性評估,來提供它們的容量認證(capacity accreditation)、基礎資料需求、及建立模型方法。 資源裕度(RA)過程在受管制轄區(傳統垂直整合電力公司)及有組織的市場(iso/rto)中的將受益於將建立模型過程「錨定(anchoring)」到極端天氣事件、資通網路攻擊、及其他威脅、以及常規運轉挑戰下的資源性能之現實。

          表 ES-1 顯示了傳統 RA 評估中新出現的挑戰之範例,這些挑戰源自於 (i) 電力系統向脫碳的演變以及 (ii) 氣候變遷引發的極端天氣事件。

          表ES-1 傳統資源裕度評估面臨之新挑戰

          我們根據(1)與資源裕度(RA)參與者的訪談及 (2)對最近新技術文獻的回顧,彙編了對目前資源裕度(RA)評估實務(第 3 章)之批判性評論。 我們發現:

          • RA 可能需要擴展到容量裕度(capacity adequacy)之外,以確保與儲能等能源有限資源相關之能源裕度(energy adequacy)、以及輔助服務裕度(亦即系統中足夠的升載及降載能力)。 人們普遍同意將能源裕度與容量裕度結合起來,但尚不清楚其他系統需求的評估是否應該在 RA 評估中執行,還是作為個別的過程執行。
          • 所有研究及受訪者一致認為,根據一年或季節的尖峰時段或幾個選定的最高負載時段進行 RA 評估是不夠的,因為尖峰負載需求時段可能不再是預測電力系統最緊澀的時間。 按時間順序每小時(Chronological hourly)模擬是目前的最佳實務。
          • 諸如失載期望值 (LOLE: Loss of Load Expectation)、失載小時值(LOLH: Loss of Load Hours)、失載事件次數 (LOLEv: Loss of Load Events) 及失載機率 (LOLP: Loss of Load Probability) 等傳統指標因其「預期值(expected-value)」性質而受到批評。他們專注於電力短缺之單一特徵以及典型應用中的粗空間解析度(coarse spatial resolution)。
          • 目前資源裕度實務的一個重要缺點是所使用的指標及模型不能反映系統調度運轉及失載之經濟準則(economic criteria)。 然而,觀察家一致認為,引入經濟準則來決定裕度水準,會帶來與評估不同用戶、季節及最終用戶之失載相關的重大挑戰。
          • 需要改進天氣依賴性及天氣資料的代表性,注意當前實務的一些缺點,這些缺點可能會阻礙在高風力及太陽能未來與氣候變遷情況下之適當的RA 評估。

          一般普遍接受的韌性(resilience)定義是「準備及適應不斷變化的情況以及承受電力中斷並迅速恢復的能力。 韌性包括承受故意攻擊、事故或自然發生的威脅或事件並從中恢復之能力」(EOP,2013)電力系統的規劃過程係開始努力發展評估電力系統韌性之指標及方法的需求。 我們認為從組織架構的角度來看,資源裕度評估可以可行地擴充到包括韌性。 或者,如果可以使用普遍接受的韌性指標,則可以使用 RA 評估所使用的相同基本架構來開發特定韌性之評估。 無論那種情況,韌性評估都應補充既有的資源裕度評估,以確保電力系統的整體可靠度及韌性。

          我們審視了幾家在美國大陸規劃發電及/或輸電基礎設施之民營及公共機構的規劃及 RA 報告,來尋找涉及韌性評估的既有實務(第 2 章)。 我們發現,在規劃分析中,沒有系統性處理極端天氣及其他災害的成本、韌性的益處及韌性指標,也沒有系統性處理為了資源裕度目的之韌性指標、方法及結果。

          本文分析了RA 模型選擇對估計RA 結果的影響,為管制機關及規劃部門提供高層次及概念性的見解,了解那些電力系統運轉細節包括在根據模型的RA評估中很重要(第4 章及附錄A) 。

          我們發現,使用多年的天氣及VRE 性能資料、輸電限制的執行以及短期間儲能調度之模型對 RA 評估的精確性有很大影響(表 ES-2)。 我們發展了電網經濟運轉的簡化代表,並比較使用這種代表的 RA 評估是否比傳統 RA 評估中使用非經濟調度假設更精確。 我們發現,忽視電力系統運轉經濟目標的非經濟調度方式在透過詳細的運轉策略增強時可以產生相當準確的 RA 評估。 這意味著目前不代表電力系統經濟調度的方法可能仍然足以代表RA評估之資源,只要它們處置足夠的運轉資料來描述系統性能特徵。

          表ES-2 運轉細節在RA評估之影響

          此外,我們發現獲取特定事件電力短缺特徵的新RA指標應該用作傳統指標的補充,更能獲取不同建立模型假設對 RA 結果之影響,以及更能描述系統預防特定高影響電力短缺之能力。 更一般地說,根據電力短缺的持續時間、季節及程度對電力短缺進行分類,可能是 RA 評估改進的一個有希望之領域。

          RA 評估通常嵌入電力公司及電力調度中心所發展之更廣泛的規劃過程之中。 反過來,規劃過程是一系列管制機關及/或市場設計的一部分,來支援採購實務,以確保電力系統維持負擔得起、可靠、韌性及可持續—典型的市場競爭之優先事項。 這些關係產生的相互依賴性引發了一個問題:資源裕度評估的技術變化,包括指標、資料、模型及方法,將如何影響規劃過程及更廣泛的制度背景。

          重要的是要知道,最近的工作所建議之資源裕度的技術變化(i)可能需要規劃及採購實務的上游變化才能成功實施,(ii)由於高解析度天氣、負載及發電機性能資料之可用率、以及輸電系統之高解析度代表,可能建立強化規畫過程之機會。第 5 章介紹了改進 RA 評估及規劃實務所需的變更及機會。

          我們查看資源整合規劃(IRP)報告以及電力調度豬心/區域輸電組織 (ISO/RTO) RA評估。 我們利用這些資訊提出了資源規劃及輸電規劃中資源裕度評估之演進中電業標準路線圖(表 ES-3)。 此路線圖係根據適用於RA評估主要構成要素之三項基準:

          • 第一項基準確認了機構在可靠度評估中需要實施的最低限度之基本步驟。

          • 第二項提議基準對應於業界目前之最佳實務。

          • 第三項建議基準採用前瞻性視角來確認目前很少(如果有的話)機構正在實施的RA 評估前瞻實務(frontier practices)。

          此路線圖描述了實施最佳或前瞻實務的潛在挑戰。 例如,使用多項裕度指標將需要新的方法來選擇達成為每項指標設定之全部或部分目標的組合。 同樣,使用反映氣候變遷情境的前瞻性縮小天氣資料需要模型之平行發展,讓負載及再生資源能夠響應這些天氣輪廓,而不是依賴歷史值。 這種對負載及資源的更全面的代表將分別對垂直整合及 ISO/RTO轄區的整合資源及輸電規劃過程產生影響。

          表ES-3 RA評估最佳實務納入規畫過程之路線圖

          最近加州及德州的極端天氣事件給當地電網帶來了壓力,電力調度中心(ISO)不得不採取緊急措施以避免大範圍的限電。 導致這些結果之因素眾多且複雜。 然而,大家認識到需要改進這些系統中採用的規劃過程,以識別資源不足以及採購足夠的容量。 隨著全球即將發生電力系統更依賴天氣的轉變,以及氣候變遷讓歷史性能不再那麼重要、極端天氣變得更加不確定,這種需求變得更加突出。

          資源裕度(RA: Resource adequacy)係指電力系統利用其供應側及需求側資源滿足電力需求的能力(NERC,2011)。 RA 評估是規劃過程的基石,以確保電力系統達成規定的可靠度水準。

          供應側資源傳統上是可調度的並且具有可預測的每小時容量因數(capacity factors)。 在這種情況下,如果有足夠的容量來滿足預測的尖峰用電需求,再加上備用容量來對沖預測用電需求的不精確、意外停機及其他運轉上偏差,則此電力系統將是資源充足。 規劃備用容量(PRM: planning reserve margin)係設定在,至少大致反映了相當於每年最大失載小時數可靠度基本標準,之水準。

          至少有三個原因,這種過時的資源裕度定義可能不適用於變動性再生能源(VRE)滲透率較高的電力系統。 首先,這是一個不好的(poor)描述,尖峰負載係發生在系統最吃緊(緊澀)期間:系統要麼滿足用電負載要麼更普遍的是從一種狀態快速轉移到另一種狀態。 其次,能源發電變得與滿足尖峰需求的容量一樣不確定,因為每月及年度能源發電可能隨著時間的推移而發生很大變化。 最後,與傳統電力系統相比,高變動性再生能源(VRE)系統的輔助服務要求(尤其是升降載容量)要大得多。 此外,目前資源裕度之定義並不反映與系統韌性相關的任何偏好或標準,因為它們僅反映了對系統可靠度之偏好。

          本文的貢獻之一是發展了一個全面性分析架構,其中涵蓋了RA的技術面與制度面結合(圖 1.1)。 迄今為止,有關資源裕度的大部分工作都集中在與正確獲取與模擬電力系統可能導致電力需求短缺之緊澀期相關的技術方面。 事實上,這些技術評估只是導致容量資源的取得及性能之過程的一個構成要素,並且受到特定制度及管制安排的管轄。 本文中提出的架構區分了 RA 的五個構成要素,它們描述了從規劃到採購之資源裕度過程的結果。 該架構有四個目的,包括:

          • 整合影響電力系統資源裕度評估及採購之技術性及制度性決策,以支持管制機關、政策制定者及市場設計者了解它們的依賴性。
          • 確認在資源裕度架構的不同構成要素之間建立依賴關係的主要決策點。 這些依賴性使決策者能夠了解資源裕度評估及採購的結果如何依賴特定構成要素範圍之外的定義。
          • 建立資源績效的追溯性評估,幫助規劃部門精進資源裕度評估中所使用的資料、方法及模型,以及識別其性能可能偏離資源裕度規劃過程的制度設計。
          • 協助不同的利害關係人根據他們在資源裕度架構的五個構成要素中所扮演的角色進行協調及合作。

          資源裕度架構的主要目標係了解致力於重新檢驗用於評估資源裕度之技術方法的新興工作可能如何影響電業重組(restructured)(電業自由化)及非重組(傳統垂直整合電力公司)轄區的既有制度設計或與其發生衝突。

          圖1-1 本文資源裕度發展架構

          此架構的第一個構成要素涉及建立資源裕度的可執行定義。 NERC 將資源裕度定義為「供應側及需求側資源滿足總電力需求(包括損失)的能力」。 此定義的歷史處置幾乎完全集中在尖峰時段,或一小部分最高尖峰或淨需求時段。 本部分探討了RA的處置可能需要如何演進,包括潛在的擴充以涵蓋電力系統之韌性。

          第二個構成要素描述了分別用來設定應透過採購滿足的資源裕度目標、及追蹤給定系統之裕度狀態的目標與追蹤指標。 為了這兩個目的而選擇的指標會在技術上及制度上影響資源裕度過程之結果。

          第三個構成要素是指執行RA評估所需的方法、模型及資料。 過去幾年,由於極端天氣事件擾亂了全國各地的電力系統,方法及模型受到了廣泛注意。 此構成要素說明了最小與理想的建立模型及方法論方式,以及對電力系統資源裕度產生嚴格評估的方法。 此外,尚未深入探討適當運算這些模型所需的資料需求,以及本要素明確討論了資料可用率如何限制建立模型性能及結果

          第四個構成要素主要是制度性的,是指不同轄區採用的機制來採購RA評估認為必要的容量資源。 在非重組轄區之電力公司係垂直整合的,其機制係利用資源整合計劃(IRP)支持的資源資本支出之管制機關批准。 在強制容量市場(ISO-NE、NYISO 及 PJM)下運轉的轄區中,其機制係前瞻性的容量拍賣,它們的設計得到 ISO/RTO 發展的 RA 評估支持。 最後,一些轄區設有區域電力池或促進負載服務商(LSE)雙邊協議來達成履行 RA 義務。 這三種機制可能會受到 RA 架構之其他要素的技術變化影響。 識別這些變化是本文的核心貢獻之一。

          第五構成要素反映了追溯性(retrospective)評估之必要性,讓管制機關、規劃部門及電力調度中心能夠評估技術性資源裕度目標如何轉化為管制義務及容量市場設計。 有多種技術性及非技術性原因導致實際資源性能可能與構成要素 2 及構成要素 3 中發展的RA評估結果有所不同。因此,此要素可作為控制機制來確保 RA 評估考慮實際系統性能。 與前四個構成要素相比,目前規劃過程中並未對資源裕度評估進行追溯性評估。

          本文達成了許多目標,包括:

          • 最近文獻之摘要,這些文獻研究了資源裕度評估需要納入的技術性變革,來精確地、嚴格地描述高度依賴VRE 之近期未來脫碳電力系統的可靠度狀態。
          • 評估韌性指標、方法及過程與資源裕度之潛在整合,作為將韌性有效整合到電力系統規劃中的一種方式。
          • 資源裕度評估資源如何在實際調度情況下根據在經濟調度電力系統內,利用獲取資源可用率會被改進之評估。
          • 資源裕度評估方法的複雜性及可用率之間之權衡分析。 採用技術上更複雜的方法可能會導致更精確的資源裕度評估,但會使評估過程更難以實施,並且對利害關係人來說透明度較低。
          • 透過專注資源規劃、電力池及有組織的市場,將技術性變化置於更廣泛之制度背景下,從而彌合既有差距。 然後,讀者能夠根據資源裕度評估方面之進步,確認調整目前規劃及採購過程可能需要採取的管制及政策變化。

          本文係根據資源裕度架構之五個構成要素來組成的。 第 2 章深入探討第 1 構成要素:資源裕度(RA)的定義,重點在於如何將韌性被視為其範圍的一部分。 第 3 章透過摘要RA的既有工作並利用提供有助於這項工作之指標及建立模型方法的新展望來討論第2構成要素及第3構成要素。 第 4 章報告了深入的技術性分析,該分析應用了專門適應的發電成本模型來評估RA,與決定使用經濟調度來確認資源可用率的相關性。 本章也探討了其他幾個感興趣的變數對 RA 評估經竊度之影響。 最後,第 5 章將資源裕度方面的技術性發展置於更廣泛的制度環境中,將評估轉化為採購,顯示這些制度過程可能需要如何演進。

          這項工作迎合了兩種不同的閱眾:

          • 管制機關、政策制定者及市場設計者將了解演進中的電網如何促使人們需要審視資源裕度的基本面向。 在第 3 章中最近發展的摘要應該易於理解基本的技術性挑戰,第 5 章應該提供有關所需變更如何與 IRP 及 ISO/RTO 中發展的既有規劃過程相互作用的見解。 這些利害關係人可能也對規劃過程中韌性處理的最新進展感興趣,如第 2 章所述。
          • 具有技術傾向的系統規劃部門、研究人員、分析師及其他利害關係人可以從本章及第2 章中所提供的組織架構及裕度之討論中受益。第4 章及附錄A中的技術性分析應該與這些閱眾學習相關關於更詳細的RA評估模型在複雜性及精確性方面的益處。 這些利害關係人也可能從審視第 5 章中受益,其中將 RA評估結果納入規劃及採購實務提出了新的挑戰。

          本章討論資源裕度(RA: resource adequacy)的概念及其在電力系統規劃過程中的處置,並重點介紹資源裕度應如何考慮電力系統的韌性(resilience)。

          資源裕度是一個概念,說明了以足夠的供/需側資源滿足用電需求的能力(NARUC,2021)。

          • NERC對裕度的定義更加詳細及精確,並闡明了資源裕度(Resource Adequacy)是可靠度的一項構成要素[另一項是運轉可靠度(Operating Reliability)(以前的安全度Security)]。正如 NERC 最新的長期可靠度評估所報告的那樣,裕度是「電力系統考慮系統元件的計劃性及預期非計劃性停電在內,始終滿足電力消費者總電力及電能需求的能力。」。(NERC,2021 年)。
          • 國家再生能源實驗室(NREL)在其機率資源裕度套裝軟體(PRAS: Probabilistic Resource Adequacy Suite)模型的文件中提供了更精確之定義,該模型指出:「如果電力系統已購買了足夠的資源(包括發電、輸電及需量反應),從而由於資源不可用或輸電限制而採用緊急措施(例如非自願限電)的風險足夠低,則此電力系統被認為是資源充足的」。(Stephen,2021 年)。

          PRAS中的定義以四種重要方式精進了典型的裕度概念。

          • 首先,它並不假設用電負載始終處於供應狀態而是承認可容忍之風險情況下可能存在發生電力短缺。
          • 其次,它提到這種風險並不意味著確實會出現電力短缺但可能需要採取緊急措施來減輕或消除潛在的電力短缺。
          • 第三,它詳細說明了可能需要實施這些緊急措施的原因,包括資源的可用率及對負載供應電力之能力。
          • 最後,它使用「採購」一詞反映了需要將裕度評估轉化為透過採購發電、輸電、儲能及/或需量端資源來解決電力不足的機制。這些精進之所以重要,是因為它們更加精確及具體,也還因為它們告知應如何進行評估及其最終目標是什麼。

          裕度評估的新穎處置已經認識到,資源裕度是一個隨空間及時間尺度變化的系統屬性。例如,歐洲資源裕度評估方法的最新變化要求評估歐盟、成員國及個別投標區層面當前及預計用電需求水準之裕度(ACER,2020)。同樣,加州電力調度中心(CAISO) 具有系統、本地及彈性的資源裕度要求規定。NERC及西北電力與保護理事會(NWPCC)制定的大多數區域資源裕度評估都有一個明確的時間尺度,展望未來三到五年,考慮不同水準的承諾資源及政策目標,並報告該時期裕度的演變。

          繼續精進資源裕度定義的新原因可能包括追蹤彈性及輔助服務需求以及同一裕度過程內的容量需求。資源裕度側重於滿足用電需求的容量,但包含大量能量受限的儲能(energy-constrained storage)可能需要設定及追蹤額外的能量裕度(energy adequacy)或備用容量(reserve margin)指標。雖然人們對電力系統的這些不斷變化的需求達成了一致意見,但資源裕度(resource adequacy)是否應該是將這些需求內部化的過程,或者是否需要新的規劃程序來確保在電力系統中的容量(capacity)、能量(energy)、彈性(flexibility)及輔助服務(ancillary service)等供應充足,這是一個懸而未決的問題。

          韌性係電力系統中的一項新興概念(concept),沒有普遍接受之指標(metrics)、方法及處理過程來反映系統規劃過程中的韌性(NARUC,2019)。韌性的一項普遍接受的定義是「準備及適應不斷變化的系統情況以及承受系統擾動並從中快速恢復之能力。系統韌性包括忍受系統蓄意攻擊、事故或自然發生的威脅或事件(EOP,2013)並從中恢復的能力」。美國國家科學院(National Academies of Sciences)發現:「韌性並不等同於可靠度。雖然減少大面積、長時間停電的可能性很重要,但韌性系統係一項承認可能發生此類停電、準備處理它們、在發生時將其影響降至最低,並能夠快速復電以及從經驗中吸取教訓以改進未來效能(performance)」(美國國家科學院,2017 年, 第10頁)。

          對電力系統與資源裕度評估相關之幾個方面的變動性之處理,讓它們有可能至少將韌性的某些方面內化。反對將韌性納入資源裕度的一個論點是,後者之過程側重於風險而不是不確定性。奈特(Knight 1921)的技術性定義規定,風險是結果未知的情況,但控制結果的機率是已知的。相反,不確定性之特徵是未知的結果及這些結果發生的潛在機率。這就是為什麼在實務中,不確定性是透過偶發事件(contingency)及緊急(emergency)程序來管理的,一旦知道不確定的事件或變數及其影響(例如對地震的反應),電力調度中心就可以在短期基礎上利用這些程序。

          電力系統的規劃過程開始努力應對擴大風險管理過程之需求,這些過程已經形成了資源裕度評估,來納入韌性。這主要是由於氣候變遷對影響電力系統供需狀況的天氣樣式的影響。我們檢討了在美國大陸規劃發電及/或輸電基礎設施之幾個民營及公營機構的規劃文件,以瞭解是否以及如何將韌性納入規劃過程(參見附錄 8.2 中的機構清單)。

          我們發現,執行資源規劃的電力公司認知到韌性之重要性,但我們在它們分析中沒有發現極端天氣及非天氣事件的成本、韌性效益、及韌性指標的系統性處理。一些機構會指出某種資源具有韌性效益,但沒有努力量化這種效益或將其置於以韌性為基礎之規劃方法的背景下。這種定性處理的例外是普吉特海灣(Puget Sound)能源公司及加州各電力公司,他們分別分析了一部分資源及整個投資組合的韌性效益。其中一些機構為負載指定了特殊的「極端天氣」情境。旨在捕捉 90% 及以上的情況,儘管執行隨機評估的機構在其裕度分析中隱式評估負載機率分佈的尾部。

          區域規劃機構及可靠度組織不執行資源規劃(resource planning);他們負責輸電(transmission planning)規劃或根本沒有規劃。但是,所有這些組織都將資源裕度評估作為其規劃或可靠度評估過程的一部分。與電力公司一樣,這些機構都沒有發展出韌性指標、方法、及結果的系統性處理。但是,其中一些組織簡要討論了韌性問題。MISO 及 ISO-New England 提出了可能改變未來電網運轉的新問題以及有望增強電網韌性的技術(例如,引入全黑啟動功能或以變流器為基礎的資源,引入 VER、HVDC 及 FACTS 設備),但它們都沒有說明如何在未

          來的系統規劃或運轉中考慮這些問題。西北電力協調理事會(NWPCC)考慮韌性是提高能源效率的一種益處,並建議它們的區域技術論壇調查研究量化彈性(flexibility)及韌性(resiliency)對能源效率措施的價值的方法,作為它們未來研究之用。西部電力協調理事會(WECC)討論了極端事件的增加趨勢及用電需求變化分佈之政策變化,並建議將極端天氣事件(例如熱浪)納入其未來分析的可能性。最後,NERC的2021年長期可靠度評估沒有明確地對韌性進行建立模型,但除了對備用容量、能源風險及變動性能源整合的分析外,還包括對極端天氣事件對每個電力可靠度組織的潛在影響的分析。事實上,在NERC的報告中,「韌性」一詞出現了9次,而「可靠度」及相關術語則出現了424次,這表明要有效地將韌性整合到電力系統分析中,還有很多工作要做。

          我們對現有組織的規劃分析及裕度評估的檢討結果顯示,缺乏對韌性的系統處理。將韌性納入電力系統規劃可能會受益於與透過資源裕度分析執行的可靠度評估相提並論,來協助開發從他們知道如何執行之分析中擴展的方法。在表 2.1 中,我們指認了可靠度及韌性評估的四個步驟。其中三個步驟在可靠度及韌性方面都是通用的。這些步驟包括:

          1) 選擇感興趣的變數或事件。若是資源裕度,這些是常見且眾所周知的,例如負載、發電及輸電基礎設施停電事故以及變動性再生資源出力。若是系統韌性,透過歷史分析支援利益相關者過程,可以用來選擇感興趣的特定事件

          2) 評估變數或事件對電力系統之影響。資源裕度執行電力系統運轉之簡化及重複建立模型,來識別用電需求可能超過供應的情況。韌性評估可能使用相同的模型框架,但重點專注一組有限的罕見、高影響事件,這些事件遠遠超出正常運轉條件,並且難以指定的機率。

          3) 利用評估的結果為決策提供資訊。資源裕度評估將失載風險(risk of loss of load)與可靠容量水準(levels of firm capacity)聯結起來,從而將投資決策與風險聯接起來。韌性評估可以補充這一決策過程,可利用不確定性下的決策作為讓韌性評估具有可執行性的工具(Stanton 及 Roelich,2021 年)。利益相關者過程對於評估韌性干預措施的效益及其成本權衡可能很重要。

          元件相關描寫變數或事件之發生可能性的特徵,韌性評估係不需要,因為它們的機率分佈是未知的。然而,該表顯示,當前資源裕度評估的主要要素可以在補充過程中重新部署,來內化韌性在電力系統規劃及決策中。

          表 2.1 電力系統可靠度及韌性的類似處理步驟

          隨著資源裕度定義的不斷精進及演變,資源裕度評估之技術構成要素,包括指標、方法、模型及資料也在不斷演進。關於資源裕度評估(RA)的現有技術性工作對捕捉那些嚴重依賴變動性再生能源、儲能及需量側資源演變中的電力系統之緊澀狀態,已經診斷出並確認了當前評估之局限性。表3.1報告了傳統上用於資源裕度評估的方法及資料的假設(左欄),以及隨著電力系統的脫碳及氣候變遷導致天氣模態的變化,這些假設如何失效或可能失效(右欄)。本章擴展了這些新出現的挑戰以及文獻中確定的因應這些挑戰的做法。第 4 章深入探討了一個相對研究不足的具體方面:如何更準確地表示電力系統的運轉情況,以反映有助於系統裕度的實際資源可用率?

          表 3.1 傳統資源裕度評估的新挑戰

          檢討是否應將運轉上細節納入資源裕度評估的部分動機與讓評估大大複雜化的趨勢有關。正如之前關於整合資源規劃的研究所指出那樣,隨著時間的推移,規劃過程往往會變得越來越複雜,管制機構及受管制機構都會增加分析層面、擴大範圍及更全面的情境、及其他方面等(例如 Carvallo 等人,2019 年,2018 年)。有關如何讓這些過程更簡單的工作相對較少(例如,透過刪除可能已經過時或未被證明有用的分析或要求),並且很少對使用更複雜的技術方法評估RA的利弊進行評論。一個明顯的衡量是,隨著研究變得越來越複雜,管制機構、政策制定者、用戶及其他非技術利益相關者在理解這些過程的資料、方法及結果方面變得越來越具有挑戰性。更複雜的研究是計算密集型的,這增加了運轉它們的財務及時間要求。本研究沒有深入研究增加複雜性及提高RA評估準確性之間的詳細平衡,但確實確定了何時可能存在這些權衡,並檢查那些方法選擇對估計RA指標有意義。

          最近有少量文獻試圖批判性地檢討現有的資源裕度實務,診斷不斷發展的電力系統中的潛在問題,並提出技術及(在某種程度上)制度解決方案。我們專注於由從業者或顧問與規劃機構及管制機構密切合作(而不是學術文獻)開展的研究,以獲取根據美國電力系統現實的建議。本章引用的論文包括Cigre (2018)、ESIG (2021)、Fazio and Hua (2019)、Frew (2018)、Gramlich (2021)、Lannoye and Tuohy (2020)、Mauch et al. (2022) 及 NERC (2018)。我們透過對研究人員、顧問、管制機構及 ISO/RTO 工作人員的訪談來補充這篇文獻檢討,這些訪談在本報告的開頭就得到了認知。我們根據第1章中介紹的RA框架組織主題及實務的介紹。

          一般來說,迄今為止的研究沒有批評資源裕度的定義,儘管如第2章所述,該定義已經過改進,使其意圖更加具體。一些觀察家評論說,裕度的實際實施歷來只專注容量(capacity),但這種關注可能需要演進(ESIG,2021;Frew,2018 年)。主要建議是,裕度可能不僅需要專注供應側或需求側資源來滿足給定時間的需求,而且系統可能還需要足夠的輔助服務(ancillary services)及彈性(flexibility)來維持可靠度以及在預定時間段內供應的能量(energy)。一個懸而未決的問題是,資源裕度是否應是評估系統中是否存在足夠的輔助服務及彈性的過程,或是應在平行過程中單獨評估這些需求。

          一個有趣的提議指出,資源裕度側重於擁有足夠的資源來滿足規定的用電需求水準,並具有一定的風險——也就是說,資源的存在是為了滿足用電需求(Cigre,2018)。此建議顯示,需求面彈性及反應能力的演變促使了一個互補及對稱的定義:有足夠的彈性需量在任何時候吸收注入系統的電力。在明確考慮分散式發電及儲能時,後一個補充定義尤為重要,並表明需要一種新的範式,將大容量電力系統的裕度與配電系統的容量裕度結合起來,以吸收這些電力注入。

          隨著資源與配電系統規劃整合的不斷演進,當相對較大一部分用戶用電需求可能在本地得到滿足時,大容量電力系統本身的裕度可能變得不那麼有意義。對於歷來不瞭解配電系統規劃及採購流程的電力調度中心( ISO) 及區域輸電組織( RTO) 來說,這將尤為複雜。探索聯合配電-幹線電力系統裕度架構如何在技術及制度上發揮作用–特別是考慮到透過配電網路評估分散式資源可交付性的挑戰–是一個新興的研究領域。

          資源裕度評估圍繞著一些技術指標進行整合。失載期望值(LOLE: Loss of Load Expectation)量測事件期間的數量,其中事件期間是發生一件或多件電力短缺事件的特定期間(日、月及年)。失載小時(LOLH: Loss of Load Hours) 及失載事件 (LOLEv: Loss of load events) 等互補指標分別計算每年的預期短缺小時數及每年的預期短缺事件數量。LOLE 通常用作目標設定指標,歷史上的值為 10 年內 1 個事件日,通常(且錯誤地)解釋為每年 2.4 小時(Stephen 等人,2022 年)。這些頻率 (LOLE, LOLEv) 及失載持續時間 (LOLH) 指標由累積失載指標補充,即預期未供電量(EUE),該指標反映了由於一年的電力短缺事件而導致的累積未能供電能量。

          正如我們將在第 4 章及附錄 A 中檢討的那樣,RA 評估的一些處置依賴於失載機率 (LOLP),該機率可以從重複模擬中計算出來,這些模擬從主要變數的機率分佈中獲取其值,也稱為蒙特卡羅分析。使用 LOLP 的規劃者通常使用5%的年度 LOLP,這是未來一年出現一件或多件任何持續時間或規模的電力短缺的可能性。

          LOLP 是一個聚合指標,它摘要了一個複雜而廣泛的分析過程的結果,該過程對當前電力系統的電力短缺進行了數千次測試。此過程不適合用於確認維持裕度之投資的最佳容量擴充模型。然後,大多數規劃人員將 LOLP 粗略地轉換為規劃備用容量 (PRM: planning reserve margin),此備用容量可以安排為容量擴充模型,以限制其不滿足尖峰用電需求,而是滿足尖峰用電需求加上餘裕。這種餘裕為系統在不確定性下維持可靠度提供了「緩衝」 ,並允許容量擴充模型選擇滿足 PRM 限制的最低成本資源組合。

          LOLE、LOLH、LOLEv 及 LOLP 指標由於其「期望值(expected-value)」性質、對單一類型電力短缺的關注,以及典型應用中的空間解析度而受到多種方式的批評(見表 3.2)

          表3.2 對共同資源裕度指標的批評

          最後,目前資源裕度實務的一個重要缺點是用來評估裕度的指標及模型沒有反映經濟準則。 前面介紹的典型指標是根據電力短缺之特徵來制定技術準則,而不是它們的經濟影響。 這意味著對於整個電力系統願意支付多少費用來實現一定程度的可靠度並沒有明確的協議; 成本包含在裕度目標及實際結果的選擇中。 同時,觀察家們一致認為,引入經濟準則來決定裕度水準會帶來重大挑戰。 例如,限電價值(VOLL: value of lost load)用於決定限制多少負載在經濟上是有效的,但該值很難計算,因為它因用戶(或至少跨不同用戶群體)、跨地區、跨時間而異。 透過先進計量電表基礎設施,為每個用戶或用戶群組提供客製化的可靠度服務可能是可行的。 然而,需要將用戶等級可靠度選擇轉化為系統等級裕度結果,並確保用戶等級可靠度選擇不會出現新的公平問題。

          也許並不奇怪,大多數資源裕度評估之診斷、批評及建議都與方法、模型及資料組成成分有關。

          所有研究及受訪者一致認為,依據一年或季節的尖峰用電小時或一些選定的最高用電小時進行資源評估(RA)是不夠的。 原因是尖峰用電需求發生時間,可能不再是預測電力系統供電最吃緊的時間,因為停電事件、負載及變動性能源(VRE)發電都依賴著天氣模式。 從長遠來看,使用淨系統負載被認為是一種替代方案, 儘管它有糾結著實際不相同的負載與變動性能源機率分布之嚴重缺點。

          一種建議的做法是在一年中的每個小時運算蒙地卡羅模擬(Monte Carlo simulations),其中該模型將與天氣相依的負載之隨機實現(stochastic realization)與VRE、水力發電、發電及輸電停電以及其他變量的隨機實現進行比較,來決定是否就會出現電力短缺。 然後,這個過程將運算數百或數千個「測試」年,以涵蓋廣泛的可能的隨機實務。 這些蒙地卡羅運算可以是非順序的(每個小時被認為獨立於其他時間)或按時間順序(在任何給定的小時內,系統的狀態繼承自前一小時)(Stephen,2021)。建議使用按時間順序排列的蒙地卡羅方法來獲取電池儲能及水庫水力發電等能源有限資源的運轉情況,以及需量反應及其他負載彈性(flexibility)措施等時間相依資源的運轉情況。

          然而,在所有這些情況下,RA 評估工具都運轉這些資源來減少電力短缺或未供能源(unserved energy),這並不是電力系統中運轉資源的方式。 事實上,機組解併聯(unit commitment)及經濟調度係幹線電力系統的兩大運轉項目,可以極大地了解在給定時間內資源的實際可用率及狀態。 為了滿足這項需求,本文在第 4 章及附錄 A 中調查研究了在資源裕度評估中使用經濟調度邏輯的影響。

          目前的許多 RA 評估都簡化了輸電系統,通常假設沒有輸電限制的銅板模型。 輸電能力(Deliverability)研究通常由電力調度中心(ISO)及區域輸電組織(RTO)執行來決定售電公司(load serving entity)為滿足其資源需求而考慮的資源是否按預期水準及時間確實可用。 然而,這些研究並不用於規劃目的,因此不是資源裕度評估的構成要素。 在資源裕度評估期間忽略輸電限制會產生幾個後果:(1) 它妨礙了對輸電停電事故的適當表示,特別是在電網最脆弱的區域,(2) 不允許評估轄區內資源的可輸送性,可能低估了電力不足,且(3)不允許考慮相鄰系統的可靠度益處。 擴展 RA 評估中的輸電系統代表模型將讓模擬在計算上更加複雜,並且還可能需要鄰近系統的代表模型,以致擴展整個檢討研究的範圍。

          一些觀察家對從用戶負載中減去分散式資源來代表資源應滿足裕度目的的淨負載(net load)的做法持批評態度,特別是在分散式資源滲透率較高的國家地區。一方面,他們認為分散式資源具有與負載不同的獨特風險狀況。更重要的是,就屋頂光電而言,與電業規模光電高度關聯。 另一方面,將分散式資源與負載混淆不允許識別每個資源可以為系統提供的彈性。 有人提出了一個想法,將用戶用電需求明確地分為彈性(flexible)及非彈性兩部分,以努力改善 RA 評估中的負載處置。

          許多觀察家強調需要改進天氣依賴性及天氣資料之代表方式,並關注當前做法的一些缺點,這些缺點可能會阻礙未來在高風力及太陽能以及氣候變遷的情況下適當的RA評估。 首先,大多數模型使用馬可夫鏈(Markov chains)來表示發電機及輸電停電,其故障率彼此獨立且與系統中的其他變數無關。

          最近 2019 年太平洋西北地區的熱浪及 2021 年德州烏里(Uri)冬季風暴的經歷顯示,用與天氣相依的故障取代這些不相關的故障之重要性。 其次,天氣相依負載模型的使用並沒有擴展; 讓負載及發電依賴相同的天氣模式將更好地取得它們的運轉相關性及系統的實際需求。 最後,人們認識到,使用歷史天氣模式可能無法正確反映未來在氣候變遷下將如何演變天氣之模式。 將需要具有高度空間及時間解析率的天氣資料集(datasets),可用於前瞻性裕度評估。

          由於變動性再生能源(VRE)及儲能在現代電力系統中的占比(滲透率)不斷提高,資源裕度評估(RA)評估對運轉不確定性及一系列調度決策的組合,包括機組的調度排程及儲能裝置之充電及放電,變得越來越敏感。 因此,為了準確評估電力系統的RA,可能需要使用調度模型來模擬系統的時序運轉(chronological operations)。 在本章中,我們根據現有的發電成本模型(Prescient)發展了一項 RA評估架構,來模擬假設系統的電力調度並分析其對RA評估的影響。 最重要的是,我們調查研究了以更複雜但計算量更大的方式來代表電力系統運轉之下列各方面的如何重要,以便準確估計系統的資源裕度評估(RA)性能:

          • 多重年度資料(Multi-year data)
          • 輸電限制(Transmission limits)
          • 儲能調度(Storage dispatch)
          • 非經濟火力發電調度(Non-economic thermal dispatch)
          • 運轉成本(Operational cost)
          • 短期預測誤差(Short term forecast err)

          本章為非技術性民眾提供了我們的方法及研究結果的高階摘要。 如需了解更多詳細資訊,完整分析請參見附錄 A。

          由於變動性再生能源(VRE)及儲能在現代電力系統中的占比(滲透率)不斷提高,資源裕度評估(RA)評估對運轉不確定性及一系列調度決策的組合,包括機組的調度排程及儲能裝置之充電及放電,變得越來越敏感。 因此,為了準確評估電力系統的RA,可能需要使用調度模型來模擬系統的時序運轉(chronological operations)。 在本章中,我們根據現有的發電成本模型(Prescient)發展了一項 RA評估架構,來模擬假設系統的電力調度並分析其對RA評估的影響。 最重要的是,我們調查研究了以更複雜但計算量更大的方式來代表電力系統運轉之下列各方面的如何重要,以便準確估計系統的資源裕度評估(RA)性能:

          • 多重年度資料(Multi-year data)
          • 輸電限制(Transmission limits)
          • 儲能調度(Storage dispatch)
          • 非經濟火力發電調度(Non-economic thermal dispatch)
          • 運轉成本(Operational cost)
          • 短期預測誤差(Short term forecast err)

          本章為非技術性民眾提供了我們的方法及研究結果的高階摘要。 如需了解更多詳細資訊,完整分析請參見附錄 A。

          「Prescient」 是美國桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)開發的掏裝軟體(software toolkit),用來模擬電力系統運轉調度(Watson 等人,2020)。 它透過開發結合機組解併聯最佳化及調度最佳化之日前及即時(day-ahead and real-time)模擬週期架構來模擬電力系統之經濟調度。 日前模擬(day-ahead simulation)係處置作為單一機組解併聯最佳化來決定與預測負載及再生能源發電相關的每日系統調度運轉。 之後,即時模擬(real-time simulation)則由一系列按時間順序排列的每小時經濟調度問題組成,這些問題根據實際負載、實際再生能源發電量以及日前機組解併聯方案所決定之機組解併聯狀態重新最佳化每日系統調度運轉。 每個小時的模擬都使用前一小時之後的系統狀態作為初始條件來模擬跨時間調度限制。

          鑑於 Prescient 本質上是一個發電成本模型,我們進行了一些修改,將其轉換為 RA 評估調度模型。 這些修改使得模型的計算負擔減輕,從而可以在大規模蒙特卡羅模擬中多次求解。 首先,我們以日前模擬中的線性優先次序模型來取代機組解併聯問題。其次,我們使用簡化的輸電模型來代表透過輸電網路在區域之間的電力潮流。 第三,我們透過將儲能運轉決策嵌入日前調度問題中來對儲能運轉建立模型,以決定系統在即時調度期間嘗試遵循之充電狀態目標。

          我們應用我們的RA評估模型到根據IEEE 可靠度測試系統 – 電網現代化實驗室集團 (RTS-GMLC:Reliability Test System – Grid Modernization Laboratory Consortium)的案例研究上(Brrows 等人,2020)。 IEEE RTS區域涵蓋南加州、內華達州及亞利桑那州的沙漠地區。 它旨在作為一個平台,根據給定的電力系統拓撲、負載義務及發電資源,分析電力系統運轉策略及問題。 我們對原始RTS資料做了一些修改(附錄A.2中有更詳細的說明),以便產生易於處理的案例研究,從而進行有趣的RA評估。 我們案例研究中的區域及簡化的輸電網路如圖 4.1 所示。

          為了調查系統運轉之六個方面的模型代表如何影響系統 RA 指標估計,我們運算了許多情境(附錄 A.3 中有更詳細的描述),這些情境在下列方面有所不同:

          • 多重年度資料:我們模擬超過隨機產生500年次運轉情況資料之電力系統運轉案例,其中包括時間序列的負載、風力出力、太陽能出力及隨機火力發電機停機。 我們檢查了系統的RA效能對特定資料年份之敏感度。
          • 輸電限制:我們運算區域之間有或沒有限制電力潮流的輸電限制之場景。
          • 儲能調度:在某些情境下,儲能係運轉在即時階段期間,以滿足在日前調度問題中外部定義或最佳化的充電狀態目標。 在其他情境下,儲能被視為一種免費資源(當再生能源發電量過剩時充電,放電則降低火力發電機的出力)或作為備轉容量(僅當負載超過可用發電容量值時才放電,否則盡可能充電)。
          • 非經濟火力發電調度:在火力發電機係不經濟調度的情境下,我們考慮根據其可靠度或隨機性優先排序調度。
          • 運轉成本:我們將非經濟調度方式的情境與根據邊際發電成本調度機組的情境進行比較,來降低總運轉成本。
          • 短期預測誤差:我們將具有完美日前預測的情境與即時運轉條件可能與預期不同的情境比較。

          根據每個情境的結果,我們計算RA指標,包括 LOLE、LOLP、LOLEV 及 EUE。 透過比較不同情境下這些指標的估計值,提供深入了解系統的估計RA 效能如何敏感或穩健,係給模型建立者做成有關如何代表電力系統運轉選擇。除了上述 RA 指標之外,我們還檢查了每個情境中失載 (loss of load) 事件的完整分佈,包括它們在一年中出現的時間、持續時間以及它們在許多模擬年份中的變化性。 這有助於強調是否需要新的RA指標作為傳統指標的補充,以獲取電力短缺的其他重要特徵。 最後,我們計算每個情境中的總發電成本,以評估具有卓越 RA 效能的情境是否傾向於相當高的發電成本。

          在本分析中,我們建立了機率資源裕度評估(RA)的技術架構,並用它來研究如何對電力系統運轉建立模型的主要選擇如何影響所獲得RA指標價值。 如表 4.1 所示,結果可幫助我們區分對任何準確的RA評估至關重要的運轉細節及計算繁重但不會顯著影響RA評估的細節。 附錄 A.4 中詳細情境結果提供在表 4.1中之結論摘要。

          表 4.1 RA評估上運轉細節之衝擊

          使用我們的技術性資源裕度(RA)框架的案例研究探索得出了一些高階發現(high-level findings):

          • 首先,忽視經濟目標的非經濟調度方式在與詳細的運轉策略相協調時可以產生相當準確的RA 評估。
          • 其次,代表火力發電機組及儲能機組之詳細時間順序運轉,對於精確的RA 評估至關重要,但由於計算複雜度較低,簡化的調度模型可用作篩選工具(例如,識別關鍵時段)。
          • 多重年度資料對於獲取系統情況的年內變化非常重要。
          • 忽略將輸電限制納入RA 評估可能會導致傳統「期望值(expected value)」RA 指標的大幅低估。 然而,針對個別事件特徵的替代指標的實驗顯示,忽略輸電限制不會掩蓋最主要的電力短缺事件。
          • 獲取特定事件電力短缺特徵之新RA指標應被用作傳統指標的補充,以更好地獲取不同建立模型假設對RA結果之影響,以及更好地說明系統防止特定高影響電力短缺之能力。

          第5章  資源裕度評估的改變對規劃過程之影響

          本報告指出,隨著電力系統移轉到更高佔比水準的變動性再生能源及能源有限之儲能資源,同時試圖維持可靠及任性來對抗氣候變遷,傳統的資源裕度假設及實務需要不斷演進。 資源裕度(RA )評估通常嵌入電力公司及電力調度中心所制定的更廣泛之規劃過程中(圖 5.1)。 反過來,規劃過程是一系列管制及/或市場設計的一部分,來支援採購實務,以確保電力系統維持負擔得起、可靠、韌性及永續。 這些關係產生的相互依賴性引發了一項問題:資源裕度評估包括指標、資料、模型及方法之技術變化,將如何波及與要求規劃過程及更廣泛制度環境中的變化要求。

          圖 5.1 資源裕度評估、規劃與更廣泛的制度背景之間的過程關係

          本章探討不斷變化的 RA 標準及實務可能影響用於定義電力系統投資之規劃實務,聚焦受管制電力公司制定的整合資源規劃(IRP)以及區域輸電組織(RTO)與電力調度中心(ISO) 制定的輸電規劃。 資源裕度是IRP過程的一個構成要素(Carvallo 等,2021),也是 ISO 及 RTO 的主要責任。

          • IRP:資源規劃單位發展IRP 來確定滿足未來用電負載的最低成本資源組合。 如果電力公司IRP 選擇不符合基本可靠度標準及期望值的首選投資組合,那麼作為採購及資本投資工具的 IRP 作為一個過程將會有根本性缺陷。 相反,如果電力公司超出可靠度標準,他們可能不會購買成本最低的系統,違反了 IRP 的核心原則。 可靠度及可承受性之間的緊張關係使得 RA 及投資組合最佳化成為 IRP 的兩個關鍵構成要素。
          • ISO/RTO這些機構被強制診斷、追蹤、以及確保其運轉的幹線電力系統符合相當可靠度目標。 這些強制任務的主要構成要素之一係這些機構發展的輸電規劃過程,但它們也執行確保可靠度所需的資源裕度評估。 許多 ISO 及RTO 已處置容量市場建構,將其 RA 評估及規劃過程結果轉化為裕度採購可靠資源。

          資源及輸電規劃部門(在某些情況下,它們的管制機構)面臨的挑戰是,考慮到正在轉型的電業對其 RA準則的當前狀況了解,如何更新納入規劃過程的 RA 評估。 許多既有之 RA 指標及過程已為 IRP 及輸電規劃過程的利害關係人所熟知及理解。轉向新的及更複雜指標及建立模型工具,對於這些過程中的大多數參與者來說可能是一個挑戰。為了解決這個問題,本章提出了資源及輸電規劃中資源裕度評估的演進電業標準之路線圖(表 5.1)。 規劃部門、州管制機構及其他利益相關者將使其機構與每個資源裕度構成要素的基準相匹配,並確認其RA評估實務之潛在改進。

          本章開始摘要了六個不同的投資者擁有的電力公司(IOU) 如何在其最新IRP 中執行資源裕度分析,並摘要補充了四家ISO及區域規劃機構正在發展RA評估來支持其輸電規劃過程。

          本小節報告了位於美國太平洋、西部山區及東南地區的六家負載服務機構 (LSE: load-serving entities)(售電公司) 陳送資源的整合資源計畫(IRP: integrated resource planning )中隱含的 RA 評估方法。我們選擇了不在ISO/RTO轄區下運轉的機構(公司),例如他們完全依賴資源裕度評估來選擇可靠容量資源。 收集到的資料按照我們的架構摘要,報告所採用的指標及目標以及一般建立模方式–資料、方法及模型(見表 5.1)。 各機構(公司)的詳細檢討報告在附錄 C.1。

          表 5.1 六家電力公司資源整合計畫(IRP)的公司資源裕度(RA)指標、目標及模型之概要

          表 5.1 中摘要的負載服務機構(售電公司) (LSE) 的案例研究顯示,這裡檢查的大多數 LSE 都採用了可靠度指標及目標,主要專注在LOLE上,有幾個案例使用LOLP。 許多LSE以此指標為基礎,導出相對應的等效計畫備用容量指標。 PSE 採取了額外步驟來發展及報告多個可靠度指標,包括預期未供電量(EUE)、失載時間(LOLH)、失載期望值(LOLE) 及失載事件期望次數 (LOLEv)。

          這些LSE採用了複雜的建立模型工具,以確保未來的組合滿足更多的資源裕度目標。 LSE通常有一套模型,通常包括:(1)容量擴張模型,確認新資源增加之最低成本組合; (2) 機率建立模型工具,可產生大量運算隨機分析,來為風險做更好的規劃; (3) 發電成本模型,對一年中的每小時建立模型來確保電力系統的連續運轉性及系統相互依賴性。 這些模型按順序使用,並且在某些情況下迭代使用,以獲得達成可靠度準則的首選最低成本組合。

          獨特的區域差異導致電力公司的建立模型需求存在著一些差異。 在太平洋西北地區,普吉特灣能源公司及波特蘭通用電力公司利用精細建立模型工具來指導他們在水力資源豐富的地區利用市場交易的實務。 在西南部,土桑電力公司調查研究了其系統的升降載能力,來滿足太陽能資源豐富的地區預期的大升降載能力。

          本小節報告了三家電力調度中心(ISO)資源裕度(RA)實務之摘要:中陸電力調度中心(MISO)、新英格蘭電力調度中心(ISO-NE) 及 PJM電力調度中心之所以被選擇上, 是因為它們將容量市場部署為可靠容量採購機制。 此外,我們還調查了西北電力與保護理事會(NPCC),它是一家非ISO 機構,但該理事會對西部互聯系統發展了複雜的資源裕度評估,特別專注水力發電。 收集到的資料按照我們的框架摘要,報告指標以及所採用的目標及一般建立模型方式–資料、方法及模型(見表 5.2)。 每家機構的詳細研究報告於附錄 C.2。

          表5-2 區域輸電組織(RTO)及電力調度中心(ISO)及其他區域在輸電規劃中對資源裕度方式之概覽

          電力調度中心(ISO)/區域輸電組織(RTO) 及其他區域之資源裕度(RA)方式在技術上與負載服務商(LSE) RA 分析在許多方面相似,但也存在一些重要差異。 ISO/RTO規劃的全區域轄區通常大於單一LSE。 LSE 規劃通常涉及發電資源的採購。 相較之下,ISO/RTO不採購發電資源,而是建造輸電系統並管理各自轄區內的市場運轉。 ISO/RTO 比執行整合資源計畫(IRP)的LSE更強調資源裕度之輸電方面,尤其是可輸送性(deliverability)。

          ISO/RTO採用的指標及RA目標與LSE指標及目標類似。 RTO及ISO執行RA建立模型來評估該地區未來的電力需求、未來的資源增加以及對輸電系統的相對應影響。 所採用的建立模型方式與 LSE 類似,商業軟體工具及專有開發之使用者組合也相似。 預期的差異是,ISO/RTO確實需要將其 RA建立模型結果轉化為可透過容量市場或雙邊安排方式採購的備用容量之容量; IRP將其RA需求轉化為容量,成為優先選擇組合的一部分。

          本章提出了資源規劃及輸電規劃中資源裕度評估的演進電業標準之路線圖(roadmap)。 此路線圖係根據適用於資源裕度(RA)評估主要構成要素之三項基準(benchmark):

          • 第一項基準確認了機構在可靠度評估中需要處置的最基本之必要步驟。 未能達成這項最低標準意味著,鑑於脫碳電力系統面臨的新挑戰,所採取的步驟不足以來執行可靠度評估。
          • 第二項提議基準對應於業界目前最佳實務。 此標準係規劃部門應該執行或努力實施的標準,來確保RA評估實務跟上電力系統之趨勢,並納入最準確的資料、方法、工具及結果報告。
          • 第三項建議基準採用前瞻性視角來確認目前沒有或很少有機構正在實施的資源裕度(RA)評估做法,但隨著電力系統的不斷演進,他們可能需要在未來推行這些做法。 我們將這些稱為前瞻實務(frontier practices)

          下列的表 5.3 摘要了我們提出的路線圖的主要發現。 州管制機構及規劃部門可以將其現有實務與每項資源裕度構成要素的三個基準之一匹配,並考慮在他們的規劃過程中嵌入的RA評估之潛在改進。 表中的大多數主題都適用於整合資源既劃(IRP)及輸電規劃過程,儘管我們確認了此主題更具體地適用於IRP的少數案例。

          5.3 將資源裕度(RA)評估最佳實務納入規劃過程之路線圖

          作為一個基本前提,資源裕度是電力負載供應商(LSE)利用其可用資源以合理的容忍風險滿足其負載之能力。 資源裕度中「滿足用電負載」的實際解釋隨著時間的推移而演變。 早期的方式著重於測量系統滿足單一尖峰負載的能力。 尖峰負載期間通常發生在炎熱的夏季月份或寒冷的冬季期間,一些雙尖峰電力公司對這兩個季節都進行了RA分析。 這個時代的電力資源主要是可調度的火力資源及水力資源。 如果電力公司有足夠的資源來滿足季節性尖峰,加上合理的備用容量,那麼它就被認為能夠滿足全年剩餘時間的負載。 2000 年代初期的整合資源計畫( IRP) 是這種達成資源裕度的單一尖峰負載方法的範例。

          隨著轉向再生太陽能、風力及儲能資源之更高佔比,電力公司不能再假設滿足尖峰負載的能力就意味著滿足一年中所有其他時間的RA。 任何RA評估都有一項基本的限制,即忽略一年中的任何時間。 電力公司至少應確認系統「緊澀 (stress)」時間的子集,並將這些時間包含在其 RA 評估中。 這種方法的典型處置繼續專注尖峰負載,但涵蓋了最高負載或淨負載時間的一小部分。 將評估重點放在部分時間的機構可能也希望發展方法來識別一年中的關鍵時間,這些時間不一定是最高負載時間。 例如,在評估中包括夏季傍晚時間,將捕捉到太陽能發電迅速下降的期間,以及它們帶來的 RA 挑戰。

          最低標準可能會在變動再生能源( VRE) 滲透率相對較低的情況下得到合理的結果,但當系統的關鍵時間開始時,它將會是不夠的,取決於與負載相關的其他變數。 我們認為電業最佳實務的首選方式,係要求電力公司計劃利用其完整的再生能源、儲能、火力、水力及需量側資源組合來滿足全年每小時的負載。 完整的 8,760 小時分析有助於獲取晝夜循環、季節性天氣模式、以及其他影響資源裕度因素之間的複雜相互依賴性。 我們樣本調查中的所有電力公司都評估在一年的 8,760 小時內之資源裕度。 此外,技術諮詢委員會一致認為,RA 評估沒有技術上理由忽略一年中的任何時間。

          我們設想,在再生發電及儲能資源的高度滲透率的推動下,潛在的前瞻實務將從每小時模型轉變為小於每小時之模型,例如 15 分鐘或 5 分鐘間隔。 部分原因是由於風力減弱及太陽能雲層覆蓋導致再生能源出力出現波動,當這些資源佔整體資源的很大一部分時,其影響會加劇。 建立小於每小時間隔交易或運轉機組解併聯–包括輔助服務市場–的電力市場,也可能推動小於每小時間隔模型的動作,以及為了資源裕度目的代表系統狀態時需要反映這些承諾。土桑電力公司(Tucson Electric Power)已經以小於每小時為間隔模型運算發電成本,來更瞭解系統彈性以及應付再生能源占比增加的高升降載情況之需要。

          資源裕度的基本原則並沒有改變。 規劃部門需要評估是否有足夠的資源來滿足負載並具有合理的風險承受能力。 正在改變的是用於執行RA評估之指標、方法及工具。 本章繼續檢驗隨著電力系統性質的變化而不斷發展之新興目標、時間框架、資料及模型工具。

          資源裕度分析檢驗給定電力系統之電力短缺風險。 電力公司通常可以透過增加更多資源來降低電力短缺風險,這就引出了一個問題:對於用戶及管制機關來說,可接受的電力短缺風險水準是多少?

          從歷史上看,電力公司採用的營業慣例是,電力系統應該建立每10年發生一次不超過一天失載(loss of load)事件的頻度。 此標準已轉換為每年0.1天的失載期望值(LOLE),儘管這種轉換並未表達相同的風險等級(Stephen 等人,2022)。 滿足此標準所產生的容量需求通常會轉換為規劃備用容量,並用作容量擴充模型的輸入。 在許多情況下,一些州的公用事業管制機關已採取法規強制其管轄範圍內的電力公司必須有指定的備用容量。 在歷史上透過行政或法規設定規劃備用容量率之司法管轄區,可以利用有關用戶偏好及機率分析的更好資訊重新審查這些基準。

          作為最低限度的電業慣例,電力公司應採用以失載機率(loss of load probability)分析為基礎並連結之規劃備用容量(planning reserve margins),而不是透過管理方式設定不反映電力系統當前狀態的裕度。 機率模型可以建立失載機率(LOLP)與電力公司的規劃備用容量(PRM)之間的關係。 例如,電力公司可能擁有提供15%規劃備用容量的資源組合,根據機率模型,這也相當於 0.1  LOLE。 IRP 規劃過程的參與者可能更願意依賴規劃備用容量而不是失載機率,反之亦然。

          人們越來越認識到,給定可靠度事件的影響可能會因系統停電的大小(嚴重程度)、停電的持續時間、此類事件發生的頻度、以及停電的時間而顯著不同。 LSE可以採用普查技術,根據停電的幅度、持續時間、頻度及時間,進一不了解停電對用戶的影響。 最佳實務是維持單一指標為基礎的 RA 標準(諸如,以發生頻度的指標,例如 10 年中的 1 天規則),來提供投資資訊,但追蹤及報告系統的資源裕度使用多個指標。 西雅圖市立電燈公司(Seattle City Light)及塔科馬電力(Tacoma Power)公司在普查用戶的停電容忍範圍後,計算並報告了多個指標。

          我們預計,LSE的前瞻標準將是採用多種可靠度指標,來追蹤潛在停電的大小、頻度及持續時間,並將它們整合起來以做出充分的投資決策。 擴大RA指標的數量及類型需要對規劃過程進行一些關鍵調整。 首先,需要為尚未在決策中使用的RA指標,例如 LOLH 及 EUE,定義適合的標準。 其次,容量擴充模型如何納入多個投資決策指標尚無先例。 一種可能性是根據多個標準(例如 LOLP、LOLH 及 EUE 標準)定義規劃備用容量,然後使用最嚴格的裕度作為投資決策過程之輸入。 反過來,這將要求為每個標準發展 ELCC 計算來決定投資組合對裕度的貢獻。 然後,練習將選擇一個滿足所有標準的投資組合,儘管在滿足其他標準的過程中可能會超過其中一個或多個標準。 對該過程的進一步精進可能允許規劃部門微調特定資源的添加,這些資源可能對一個標準的影響大於對另一個標準之影響。

          RA 指標的另外兩個前瞻發展涉及用結果之整個機率分佈取代簡單指標,以及除了當前的技術可靠度標準之外還納入經濟驅動的指標。 使用事件頻度及持續時間的整個分佈與整合多個指標帶來了類似的挑戰,即需要建立一個標準及一個過程來根據投資對分佈形狀之如何影響來決定。 如第 2 章所示,決定最佳裕度水準並為評估提供資訊的經濟標準是可行的,但在技術上具有挑戰性。 然而,採用先進的計量基礎設施及直接控制機制可以支援「斷聯(disconnection)」投標計劃,該計劃將為參與用戶的失載價值產生經濟訊號。 用戶可以根據事件為基礎對這些斷聯方案進行投標,揭示他們願意為斷聯(斷電)而收到金錢,以及電力系統可靠度之整體經濟價值。

          天氣是資源裕度分析的主要資料輸入。 季節性高溫及低溫會影響電力系統的尖峰負載,以及負載服務商(LSE)傳統上計算天氣調整尖峰負載,來將天氣變化與長期負載趨勢隔離。 在資源裕度評估中,極端溫度會降低火力發電機的效率,並由於空間暖氣使用量增加以及,在極端情況下,天然氣管路凍結而影響天然氣的供應。 季節性雨與雪水位會影響水庫的蓄水量,並決定一年的水力發電量。 氣溫影響輸電線路的效率及運轉容量。 最後,天氣可以直接影響太陽能及風力發電水準及它們的時空模式。

          天氣最重要的特徵係它可以同時影響負載、輸電、配電及發電。 第 3 章強調了獲取所有這些依賴相同天氣模式的電力系統變數之相關或聯合機率結果的相關性。 第 5.3.7 小節提供了有關獲取這些依賴性所需的模型方式的更多細節,第 5.3.4 及 5.3.5 小節報告在如何設計負載及再生能源發電模型來捕捉天氣的影響。 這些模型的基礎是在RA評估中以適當的方式表示天氣所需之資料。

          我們發現,規劃部門至少應該使用多年的歷史天氣資料,來告知資源裕度評估中使用的機率分佈。 規劃部門通常使用p50天氣來代表組合分析的中位數負載條件,但他們應確保其 RA 評估至少包括 p95 或更高的天氣條件。 根據一年或幾年的天氣資料進行裕度分析不足以捕捉足夠的變化。 天氣資料的時間解析度至少應反映每日的最小值或最大值,這取決於季節。

          最佳實務是利用幾年到幾十年的歷史天氣資料來獲取各種可能的天氣狀況。 此資料的時間解析度應為每小時級別,以符合模擬時間序列電力系統運轉之RA評估中使用的解析度。 例如,NWPCC 使用80年的歷史水文資料來說明流入其流域的水量特徵(獲取頻率較低但嚴重的乾旱年份),並使用88年的歷史氣溫資料來捕獲對負載的影響。 對於需要多長時間來反映可能導致發電量非常低或負載水準非常高的極端天氣條件,沒有固定的指導方針。 當規劃機構的轄區很大時,最佳實務傾向於收集盡可能多的天氣資料,最好是針對不同的氣象站。

          氣候變遷將導致未來天氣偏離歷史模式,並可能加劇極端天氣事件的頻度及強度。 這些極端天氣事件是資源裕度評估應努力捕捉的事件類型。 前瞻實務可能包括對天氣模式的前瞻性預測,以回應一系列可能的氣候變遷現實。 這些模型使用大量歷史天氣資料,並將其與縮小規模的氣候變遷預測中隱含的長期趨勢相結合,以預測天氣模式在 10-30 年期間可能發生的變化。 應仔細權衡歷史資料,以避免重複幾十年前的天氣模式,這些模式會因氣候變遷而改變。 桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)最近開發的模型–多情景極端天氣模擬器(MEWS7)–可以產生這些類型的長期天氣模式預報。

          廣泛的天氣資料與適當的負載及發電模型(請參閱 5.3.4 及 5.3.5)相結合可能有利於整個 IRP 過程,超出其資源裕度應用。 再生資源生產的特徵對於 IRP 組合中的資源選擇非常重要。 大範圍的場站及每小時的發電概況將允許對 VRE 資源進行更準確的評估,以實現成本最低之規劃目的

          任何資源裕度( RA) 分析的一個基本構成要素是發展負載預測。 負載預測決定了LSE用戶在其規劃期間(通常是未來5到40年)的預期用電量。 負載預測通常係按用戶類別(例如住宅、商業及工業)進行分類,並考慮對不同用戶類別之電力需求產生不同影響的季節性及每日用電模式。 總負載預測推導出滿足未來用電負載之資源需求。

          如第 5.3.3 節所示,所有資源裕度變數都以某種方式依賴著天氣。 天氣敏感(或天氣反應)負載模型根據包括天氣在內的多個基本變數為函數,產生每小時用電量之估計值。 這些類型的模型能夠將溫度、濕度及其他氣象變數的變化轉化為根據物理及行為反應為基礎的負載變化。 當天氣敏感的負載模型不可用時,最低限度的做法係依賴幾年的歷史負載資料,這些資料隱含地獲取季節及年度溫度敏感度以及長期趨勢。

          目前的最佳實務係發展根據計量經濟學或工程為基礎之負載模型,明確獲取負載對天氣的敏感性。 例如,除了非天氣敏感負載之外,這些模型代表對天氣敏感的終端用途,例如空間暖氣、空調冷氣及熱水。 在最終用途深度電氣化的未來,這些負載模型將能夠準確地代表電動車及熱泵負載,特別是考慮到後者的溫度及濕度敏感度。

          搭配這些天氣敏感模型與根據氣候變遷為基礎的前瞻性天氣模式,將天氣資料的最佳實務(見第5.3.3 節)與資源裕度負載模型的最佳實務結合起來,從而形成RA負載預測的前瞻實務(frontier practice)。 這項前瞻實務係與氣候變遷下風險管理「深度不確定性」原則之應用是一致的。 這些原則建議根據政府間氣候變遷專門委員會 (IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change) 氣候模型的幾個縮小版本來開發多個負載模型。 在這種情況下,RA 評估可能會發展為包括反映天氣敏感性及天氣機率分佈的不同負載模型,以及多個按時間順序相關的蒙特卡羅分析。 WIEB-史丹佛計畫普查了眾多規劃機構,來確認他們是否採用了深度不確定性方法來進行負載預測,其中包括使用氣候模型預測及考慮多種情景。 研究人員發現,美國西部很少有規劃機構使用這種類型的不確定性分析(Hofgard 及 Savage,2022)。

          除了對天氣敏感的負載模型之外,負載預測可能還需要改進分散式能源(DER)的代表,包括屋頂太陽能及電池儲能。 目前,為了資源裕度目的,大多數規劃機構將需求側資源視為負(negative)負載(從而降低淨負載)。 他們的RA評估繼續透過從每小時負載預測中減去決定性的8,760實質來反映淨負載中的這些資源。 處理DER之RA評估的最佳實務認識到,這些資源發電的機率分佈可能與負載的機率分佈非常不同,特別是當它受到天氣模式的影響時。 隨著分散式能源採用的成長,有必要不再從基準負載預測中淨計算分散式能源,而是將分散式能源發電視為一個單獨的變量,具有其自身的特性,以達到資源充足之目的。 這種區別將讓評估能夠明確獲取分散式能源的容量貢獻,從而更準確地分析系統需求。

          在發展優先投資組合及評估資源裕度時,資源規劃部門需要有關它們的風力及太陽能資源之機群(fleet)的預期每小時發電量之準確資訊。 風力及太陽能資源容量的貢獻依賴於它們的空間位置以及既有資產的發電輪廓,隨著再生能源滲透率的增加,它們的相互作用變得更加重要。

          鑑於這些條件,為了RA 目的,根據單一年份及單一地點來代表VRE特性是不夠的。 正確的VRE 代表性必須 (i) 對不斷變化的天氣模式做出反應,(ii) 代表規劃機構轄區內的廣泛場所,(iii) 包括多年天氣驅動的 VRE 發電,以及 (iv) 反映將風力及太陽輻射轉化為電能。 第一個構成要素已在第 5.3.4 節中討論; 本小節擴展了其餘三個構成要素的實務。

          最低限度的電業實務是規劃部門使用多年的實際歷史再生能源發電來對一年中的每個小時的太陽能及風力發電機進行複雜的機率建立模型。 既有機組應以其特定的歷史每小時發電模式來代表; 為了簡單起見,新資源可能會重複使用其中這些之一些模式。 然而,歷史資料的使用有其限制。 如果部署在這些地點的機組升級到最新的可用技術,歷史上的風力及太陽能發電量並不反映技術變化。 此外,從機率角度來看,歷史再生能源發電資料通常涵蓋相對較短的時期,因為風力及太陽能資源僅在過去 15 至 20 年才認真開發。 美國國家海洋暨大氣總署 (NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration ) 的氣象分析通常使用 90 至 100 年的天氣資料來正確描述氣象變數特性並獲取十年事件及趨勢。

          改進歷史資料之使用的最佳實務趨勢,係發展風力及太陽能發電的模擬或合成輪廓,將歷史性能與技術代表相結合。 這些模擬資料將反映影響它們的發電輪廓之太陽能光伏(亦即,更有效率的電池及追蹤機制)、及風力渦輪機(亦即,更高的高度及更長的葉片直徑)的相關技術變化。

          歷史天氣資料對於預測未來天氣狀況及再生能源發電可能變得不太有用。 然後,變動性再生能源發電模型不僅要反映技術的變化,還要反映影響這些技術利用資源之天氣模式的根本變化。 資源裕度的一個前瞻領域是獲取氣候變遷將如何影響再生能源發電水準及輪廓。 前瞻性太陽能及風力發電輪廓之發展,需要開發與一個或多個 IPCC 支持的氣候表現相一致的高度精細、縮小尺度的天氣模式生成器。 這種資源潛力將與利用風力及太陽輻射的技術改進之可靠估計相結合,這可能會改變這些資源的發電輪廓及可信容量(capacity credits)。

          [收集、整理及管理天氣資料集]
          合併詳細天氣資料及依賴天氣之變動性再生能源( VRE) 發電的一項相關因素係產生、存取及管理這些資料的複雜性。 資源規劃部門面臨著巨大的挑戰來獲取相關的、精細的天氣資料,以便為規劃及 RA 目的發展再生能源發電的最佳預測。 開發人員對資料的保密性擔憂往往會限制這些重要資訊之更廣泛使用。 改善電業可用天氣資料的一項潛在策略係擴大既有政府機構的資料收集及分析活動,例如國家氣象局及目前收集再生能源發電相關資料的國家實驗室。 NREL 目前根據歷史天氣模式發展太陽能及風力發電機之性能資料。 透過獲取實際發電機性能及非常精細的地理位置,可以進一步擴展及精進這項工作。收集及提供再生能源發電詳細資料的第二個策略是將資料收集及分析的責任從當地規劃機構轉移到區域規劃機構,例如 RTO、ERO 企業區域機構或區域規劃機構。 區域機構可以收集所需的天氣資料並進行適當的分析,然後將其提供給成員LSE。 LSE的規劃部門可以利用這些資訊來制定個別IRP及資源裕度評估。 此策略將透過將成本分散到更多機構並降低機組成本來降低資料收集及分析之成本。 實施此種方式的挑戰是克服專有資料問題,來確保為該地區參與的LSE集體提供更好資料。

          個別電力公司希望在它們的組合增加資源以滿足未來負載,可以選擇興建及擁有發電資源,或依靠市場交易在指定期間內輸出電力。 有些公司喜歡保守的方法並擁有全部或大部分發電資源。其他電力公司對與市場交易相關的風險感到滿意,用它來作為其資源組合的一部分,。 RTO/ISO 依定義互聯系統需要輸電系統明確代表來管理。 對於電力公司及區域組織來說,依賴市場交易的一個必要條件是能夠將電力從賣方輸送到買方。

          在西部互聯電力系統中,除了加州電力調度中心(CAISO)及亞伯達電力調度中心(AESO)之外,沒有任何有組織的市場。 西方許多電力公司依靠雙邊市場交易作為可靠資源(reliable resource)來滿足其資源裕度要求。 相較之下,在東部互聯電力系統中,大部分的電力都是在有組織市場中交易的。 儘管雙邊交易確實存在,但它們是由 ISO 促成、協調及公開的。 無論有何差異,兩種類型的安排方式–垂直整合電力公司(vertically integrated utilities)及有組織的市場(organized markets)–都需要在它們的資源裕度(RA)評估中說明模型畫市場及雙邊交易之特性。 在這種情況下,值得注意的是,LSE 規劃及 IRP 傳統上在其 RA 評估中省略了輸電投資,假設所有資源均可在其供電轄區內供電。 這項假設可能不再成立,因為再生資源開發正在驅動輸電擴充之需求,因此將輸電開發納入RA評估將是相關的。 大多數RA評估並未明確模型化輸電,但我們的研究顯示,忽略輸電限制(constraints)會導致對系統可靠度的高估。

          規劃部門的最低電業實務(慣例)是對雙邊或區域市場中的可靠容量(firm capacity)及潛在交易執行基本模型建立。 將輸電(transmission)作為資源(resource)執行分析之最新範例是,愛達荷電力公司的2021年資源整合計畫( IRP)。 資源裕度評估是針對考慮及不考慮擬議的博德曼至海明威 (B2H: Boardman to Hemingway) 輸電計畫以及與 西部通路(Gateway West) 輸電計畫相關的敏感性的情景而制定的。 分析顯示,部署 B2H 輸電線路將在整個分析期間維持十分之一的 LOLE 所需的可靠容量減少了五倍。

          目前分析輸電及市場交易的可用率及價值的最佳實務是執行區域模擬,其中包括對規劃機構轄區以外的輸電互聯線建立模型。 這些模擬應將輸電線路模型化為具有基本潮流限制及停電模型之資源,並另外模擬為規劃機構提供穩定容量的覆蓋範圍之外的資源的停電及可用率。 這種實務適用於RTO/ISO以及LSE,儘管後者對於鄰近資源可用率的正確建立模型尤其敏感,因為與區域組織相比,它們的轄區規模要小得多。美國西部這種做法的一個例子是普吉特海灣能源公司 (PSE) 執行的區域模擬。 PSE 使用這些模擬來預測該地區的精確交易,以及在其組合中使用短期市場交易之可用率。 PSE 使用此資訊進行交易,旨在識別降低成本及提高可靠度的機會。

          值得注意的是,單一負載服務商(LSE)單獨執行徹底的區域分析可能不是有效率。 一般來說,區域機構以RTO及ISO的方式執行輸電及市場交易分析會更有效率。 這種集中化的角色也確保區域轄區內的任何其他機構都可以獲得相同的高品質分析,並且參與市場交易機構使用之假設是共享的及一致的。 就 PSE 而言,將運算此類區域資源裕度分析的新機構是西部電力池 (WPP: Western Power Pool)。 WPP 在其成員之間建立了一項合約協議,以便在其他成員意外缺乏資源來滿足負載時共享資源。 區域資源裕度計畫的制度形成有助於改善資源之資訊及核算,特別是與資源裕度評估中涉及的輸電需求及市場交易有關。

          前瞻實務可能涉及透過模型化具有天氣相依隨機故障之輸電線路,強化故障率之代表性(而不是簡化甚至異質馬可夫鏈)來更真實地模擬輸電線路降載。對於制定資源整合計劃的機構,前瞻實務應尋求更緊密地整合發電及輸電容量擴充決策,特別是考慮下一小節中說明的一些建立模型實務。

          RA 評估模型整合了我們在前面小節中所描述的所有組成成分及方式。 在實務中,我們概述了模型的結構輸入資料情況之要求。 然而,模型本身還有兩個相對獨立於輸入資料的額外設計成分:(i) 模型代表系統運轉的真實度;(ii) RA 模型與資源規劃組合選擇之間的整合。

          過去,RA 透過卷積方法進行分析,該方法透過乘以個別獨立成分故障機率來簡單地估計電力短缺的機率。 正如第3 章中所建立的那樣,這樣的捲積方法是不夠的。目前資源裕度模型的最低標準是根據系統運轉之時間順序建立模型,整合了時間細緻度、RA 指標、天氣資料、負載及 VRE 模型以及市場交易之大部分「最低」標準、。 此最低標準採用按時間順序排列的蒙特卡羅方法,簡化了電力系統運轉細節的代表。 多數情況下,線路電力潮流使用簡單的輸送模型來代表,不代表短期儲能運轉,而是假設具有一定容量,並且在評估中沒有對其他運轉細節進行建立模型。 從規劃的角度來看,所分析之資源組合的RA不足將透過簡單地假設可以部署具有「完美容量(perfect capacity)」的燃氣尖峰機組來補足,而無需進行額外的分析。

          最佳實務處理方法改進建立模型(尤其是系統運轉狀態的代表)與更廣泛的規劃過之RA評估兩者的整合。 最先進的模型使用按時間順序排列的蒙特卡羅方法,其中包括系統調度的代表,來反映能量有限的可調度資源,諸如儲能及水庫水力發電的狀態。 規劃模型與RA評估之間的整合要嚴格得多。 最佳實務方法(如 PSE 發展的方法)是計算滿足特定LOLP目標所需的規劃備用容量(PRM: planning reserve margin ),然後使用每種資源類型的 ELCC 來決定它們如何為滿足此規劃備用容量之貢獻。最終組合係然後透過機率評估分析,迭代回容量擴充模型,來確保組合保持最低成本。

          前瞻實務的應該針對改進每小時(甚至可能是小於每小時)系統狀態表示的真實度,以識別潛在的電力短缺及緊澀情況。 電力系統對突發事件的實際反應不僅依賴於可用資源的容量,還依賴於在某些狀態下找到這些資源的機率。 除了第 3 章及第 4 章中概述的經濟驅動之運轉決策之外,該機率還依賴於本文檢討的幾個外部因素。由於 RA評估不反映系統的經濟性,因此它們目前無法獲取發電機組、輸電線路及儲能之機組解併聯決策,以及它們無法反映決定運轉備轉容量的潛在使用之日前及每小時前預測的精確性。 NWPCC 的最新進展旨在將這些特徵納入RA評估中。

          在資源裕度評估及資源規劃之整合方面,前瞻實務可能是發展一種建立模型工具,將傳統容量擴充模型的功能與機率模型結合,利用數以千次模擬來估計達成可靠度目標的機率。 到目前為止,我們還不知道有那個商業模型可以同時執行容量擴充功能及機率可靠度檢查。 這是因為除了製定此類模型的複雜性之外,求解具有 IRP 過程所需的所有情景組合及細緻度之隨機容量擴充模型的計算負擔很大的關係。

          [RA模型輸出之驗證]
          資源裕度評估及資源規劃決策從根本上來說係建立模型練習。 因此,這些過程的結果可能不一定反映它們正在模擬的系統的現實。 卡瓦洛等人(Carvallo et al 2019)證明,整合資源的成果計劃不一定符合規劃機構實際做出的採購選擇。 類似地,也沒有過程來驗證透過隨機分析所決定的系統的RA性能是否以預定的精度反映了實際電力系統在即時運轉中的性能。 潛在的問題是,沒有錨定(anchor to)現實的RA評估可能會得出與實際系統性能不符之建立模型結果。 實際系統 LOLP 或 LOLE 可能與透過建立模型估計的不同; 負載及需量側及供應側資源的代表與資源的實際行為方式不符; 或運轉備用容量及緊急措施係大於或小於確保一定可靠度水準所需的。 我們建議規劃機構發展一種方法來追蹤突發事件、「有驚無險(close calls)」、備用容量的使用、或反映系統面臨壓力的其他事件。 這些資料將用於確認這些事件在時間、地點、與其他系統變數(包括天氣)的相關性等方面之特徵,從而為 RA 評估中所做的假設提供支持。 規劃部門還可以研究幾十年來的電力系統性能,來確認發電及輸電停電以及導致實際停電、限電事件或其他需要部署緊急措施的運轉條件。機組成本來降低資料收集及分析之成本。 實施此種方式的挑戰是克服專有資料問題,來確保為該地區參與的LSE集體提供更好資料。

          容量認證(Capacity accreditation)並不是資源裕度評估所固有的,特別是當這些評估是按照本章概述的最佳實務執行時。 我們建議避免使用單一決定性(deterministic)值來代表資源的容量貢獻,而是使用依賴於多個變數的機率分佈來代表資源。 然而,計算資源的可信容量(capacity credit)對於多個規劃及運轉過程非常重要,包括對可靠容量(firm capacity)貢獻的補償以及證明有足夠的容量來滿足規劃備用容量等。 如前所述,鑑於這些模型是獨立的,容量認證是將 RA 結果與 IRP 中的資源規劃決策連結起來的關鍵過程。

          在再生能源發電投資的早期,大多數機構根據一年間峰時段的平均容量係數來估算用於RA目的的風力及太陽能發電機組的容量貢獻。 例如,每小時可靠容量方法根據對資源性能的非常有限的統計處理來確定可再生資源的容量貢獻。 如上所述,這種做法沒有認識到負載及再生資源輪廓之間的協同作用,也沒有認識到隨著再生資源(尤其是太陽能)採用的增加而導致邊際可信容量(marginal capacity credit)的減少(Mills 及Wiser ,2015)。

          決定再生發電及儲能資源可信容量(capacity credit)的最低標準是有效承載能力(ELCC)指標。 ELCC指標可以衡量及比較再生資源之邊際貢獻(marginal contributions)與火力發電廠及其他類型資源的容量貢獻。 ELCC在維持系統可靠度不變的情況下,用增加資源測量可以增加到系統之負載量(ESIG,2021)。 使用 ELCC 指標對於評估對電力公司的組合增加更多同類資源所帶來之邊際貢獻下降、以及太陽能及電池儲能等資源與需量側資源之間的潛在協同影響,非常重要。 此外,ELCC 可用於確認如何利用風力發電輪廓之區域多元化來減少整個系統中風力發電總量的變化。

          最佳實務係在再生能源發電之外使用 ELCC 指標,並將其應用於其他資源。 ELCC可應用於化石燃料發電廠,來解決高溫降載及季節性水力發電的問題; 輸電線路以考慮天氣降低額定輸電載流; 以及對需量反應資源根據它們的時間輪廓及負載減少的機率。 未來,隨著電力系統機率模型的使用越來越多,ELCC可能會成為供/需側資源(包括再生能源、儲能、火力及水力資源)之比較標準。 對所有資源之更廣泛地使用 ELCC 將取代根據「完美容量(perfect capacity)」基準概念比較資源之歷史性實務慣例。

          在短期方面,根據ELCC的前瞻實務應該計算資源組合之ELCC,而不是個別資源,以便獲取它們的交互效應。 過去的短期方面,隨著電力系統演變納入更大量的變動性再生能源(VRE)、儲能及彈性需量,估計個別資源的ELCC將變得越來越困難 – 不僅在計算上,而且在概念上也是如此。 這些趨勢使得資源之間的互動及按時間順序排列的系統運轉對於決定系統等級RA變得更加重要。 在某些時候,RA 將成為系統等級屬性,以至於資源等級ELCC,無論如何估計,可能不再有助於了解資源對改善電力系統的RA貢獻。 例如,即使複雜的 ELCC 分析建議新的天然氣發電廠及新​​的電池儲能機組將具有相同的ELCC,但就它們對系統等級RA的影響而言,這兩種資源是否完全等同仍值得懷疑。 因此,為了容量市場中的容量認證(capacity accreditation)及報酬(remuneration)或在 IRP 過程中興建達成所需RA標準之組合等目的,以相同的方式對待它們可能會有問題。 解決RA的系統等級性質與執行容量認證的需要之間兩者差距需要新的創新來開發有希望的長期前瞻實務。 在後 ELCC 世界中,電廠開發商仍然需要一種合理的方法來估計其機組的容量電費收入,而這些電費收入最好是穩定且可預測的。 隨著電力系統轉型進入更高水準的再生滲透,這是一個新興的研究領域。

          [能源裕度(Energy adequacy)]
          另一個挑戰涉及能源裕度,或確保有足夠的能源來滿足給定(通常較長)期間內的用電需求,並考慮燃料可用率及變動性再生能源(VRE)發電之隨機波動。 隨著能源受限資源的滲透率增加,以及可能由於影響水力能源可用率的更頻繁及嚴重的乾旱,能源裕度將變得更加重要。 然而,沒有廣泛被接受的實務,來評估遵循與資源裕度相同隨機方法之系統的能源裕度。 

          本文識別並評估了傳統資源裕度評估實務中的議題,以及調整這些實務可能如何影響及依賴既有的規劃及採購制度安排。 本文提出了技術性制度路線圖,允許管制機構在垂直整合(vertically-integrated)電力公司轄區以及電力自由化解制重組(restructured)電力公司轄區的系統規劃部門及電力調度中心修改一系列構成要素的資源裕度實務。

          我們根據 (1) 與 RA 參與者的訪談及 (2) 對最新技術文獻的回顧,對目前 RA 評估實務彙編了批判評論。 我們發現:

          • RA 可能需要擴展到容量裕度之外,來確保能源裕度(與儲能等能源有限資源相關)以及輔助服務裕度(亦即系統中足夠的升載及降載能力)。 人們普遍同意將能源裕度與容量裕度結合起來,但尚不清楚其他系統需求的評估是否應該在RA評估中執行,還是作為分開過程進行。
          • 所有研究及受訪者一致認為,根據一年或季節的尖峰時段或幾個選定的最高負載時段進行 RA 評估是不夠的,因為尖峰負載需求時段可能不再是預測電力系統最緊澀的時間。 按時間順序每小時(Chronological hourly)模擬是目前的最佳實務。
          • 諸如失載期望值 (LOLE: Loss of Load Expectation)、失載小時值(LOLH: Loss of Load Hours)、失載事件次數 (LOLEv: Loss of Load Events) 及失載機率 (LOLP: Loss of Load Probability) 等傳統指標因其「預期值(expected-value)」性質而受到批評。他們專注於電力短缺之單一特徵以及典型應用中的粗空間解析度(coarse spatial resolution)。
          • 目前資源裕度實務的一個重要缺點是所使用的指標及模型不能反映系統調度運轉及失載之經濟準則(economic criteria)。 然而,觀察家一致認為,引入經濟準則來決定裕度水準,會帶來與評估不同用戶、季節及最終用戶之失載相關的重大挑戰。
          • 需要改進天氣依賴性及天氣資料的代表性,注意當前實務的一些缺點,這些缺點可能會阻礙在高風力及太陽能未來與氣候變遷情況下之適當的RA 評估。

          我們審查了幾個在美國大陸規劃發電及/或輸電基礎設施之民營及公立機構的規劃及資源裕度(RA)評估報告,來尋找涉及韌性(resilience)評估之既有實務。 我們發現,在規劃分析中,沒有系統性處理極端天氣及其他災害之成本、韌性的益處及韌性指標,也沒有系統性處理為了資源裕度目的之韌性指標、方法、及結果。

          我們檢查資源整合規劃 (IRP: integrated resource planning) 報告以及電力調度中心及區域輸電組織 (ISO/RTO)之RA評估,並利用這些資訊為資源規劃及資源裕度評估提出不斷發展的行業標準指南。

          我們檢查資源整合規劃 (IRP) 報告以及電力調度中心及區域輸電組織 (ISO/RTO)之RA評估,並利用這些資訊為資源規劃及輸電規劃中的資源裕度評估提出演進中的電業標準指南。 報告最低、最佳及前瞻實務將讓管制機關及規劃部門能夠在裕度分析的一系列相關維度上基準測試(benchmark)他們當前的實務。

          特別是,本文所報告的前瞻實務支持更多研究:

          • 驗證是否需要小於每小時(sub-hourly)分析,以便系統需求之更精確的特性描述。
          • 根據資源裕度評估發展多種可靠度指標,並將這些指標及和諧地整合到IRP、雙邊交易及容量市場等之容量採購過程中。
          • 發展根據氣候變遷為基礎之前瞻性天氣資料,可與明確發展的停電、負載、及發電模型一起使用,考慮到天氣對這些變數的影響。
          • 研究考慮將分散式能源資源(DER)與負載分開之重要性,並正確描述其容量貢獻之特性。 特別是,這一研究領域將支持使用虛擬電廠(virtual power plants)作為有組織市場(organized markets)中的容量資源。
          • 將以韌性為基礎的規劃整合進入到資源裕度中,或作為傳統裕度分析的補充,包括韌性情景之具體分析,來確保對電力系統可靠度及韌性之廣泛評估。
          • 精進裕度評估中輸電的特徵,特別是包括對天氣敏感的動態線路額定,及加強將輸電作為容量資源之處理。
          • 繼續探索計算方法,將容量擴充模型與隨機資源裕度評估合併或整合,並決定精確的資源可用率評估所需的電力統調度運轉代表性的複雜(sophistication)程度。
          • 繼續發展以組合為基礎(portfolio-based)的容量認證(capacity accreditation)方法,為開發部門提供可預測且穩定的收入,來激勵為可靠度目的之資源部署。

          本文對於管制機關、政策制定者、系統規劃部門及分析師來說應該是有用的,他們需要了解演進中的電網如何促使需要檢討資源裕度之基本面向的資訊。 本文提供了一個易於理解的指南,來支援指標、資料、模型及實務方面之技術改進;研發(R&D)發展;以及管制及市場改革。

          ……

          第7章 References [略]

          附錄(Appendix…) [略]

          A Guide for Improved Resource Adequacy Assessments in Evolving Power Systems Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory  DOE