2003/10/05
經濟部能源局
點閱人次：
621
字型：
▓撰文：陸臺根
人類史上最大的停電事件，在僅僅數秒鐘間就癱瘓了美加兩個先進強國部份的電力系統，其原因為何，本文將有詳細分析。
2002年8月14日16時10分發生的美加地區瞬間大停電，造成美國八個州和加拿大兩個省約50萬用戶受到影響，共失去61,800MW的電力供應。事故期間有100部以上的發電機（含22部核能機組，其中八部位於美東地區）跳機造成電力供應的失衡。在瞭解事故的原因前，應由認識美國電力系統開始。
美國電力系統
美國電力系統共涵蓋了3,100座發電廠，互聯輸電網以落磯山山脈為分界成為三大區：
一、從大西洋岸延伸到落磯山山脈的東區； 二、從落磯山山脈延伸到太平洋岸的西區； 三、擁有獨立輸電網的德克薩斯州。
這次大停電發生在東區，該系統負責美國東北部、中西部與加拿大東部地區的供電。
美國能源部於2002年曾進行全國輸電網檢查，發現美東地區186條輸電線路中有50條曾超過輸電能力極限，有21條線路超負載的時間超過10％的運轉時間。這意謂著美國輸電網的壅塞情形相當嚴重。
互聯輸電網的優點是能降低電業經營成本、提高供電可靠度；但在輸電系統脆弱時，跳電事故極易以骨牌方式迅速蔓延，造成大區域的限停電。因此，互聯輸電網的自動保護系統就相當重要，它必須能在第一時間即將事故隔離以避免事故擴散。
可能產生大停電的原因
根據美國電力公司（American Electric Power；AEP）、國際輸電公司（International Transmission Company；ITC）、紐約獨立系統運轉（NYISO）以及北美電力可靠度委員會（North American Electric Reliability Council；NERC）所公佈的資料，可供初步重現美加大停電的狀況。目前已排除原先雷電擊中尼加拉瀑布區電廠、紐約市火力發電廠發生火災及天氣等因素。
根據記錄顯示，事故最初起源於當地時間8月14日下午1點，俄亥俄州某發電廠的工作人員未能及時排除輸電線路故障，造成680MW燃煤發電廠跳機，進而系統失去供需平衡，導致一系列的連鎖跳線、跳機，經過三小時後，3～500MW本應從紐約流向加拿大安大略省的正常電力潮流，突然逆轉方向，急速朝著紐約而來，且逆轉潮流可能大到3,000MW。
此時，整個區域的輸電網自動保護系統開始動作，切斷連接超載地區的聯繫，包括美加兩國22座核反應爐在內的100多個發電廠停止運轉，使紐約市、新澤西、賓夕凡尼亞、密西根等州和加拿大安大略省瞬間陷入黑暗，形成了這個舉世矚目的事故。
美加電力系統所面臨問題
跳出技術面而由制度面觀之，近年來美國大力推動電業自由化，各家電力公司無不想盡辦法壓低成本來面對激烈的競爭，這不僅使電業經營者忽略了發電機組的維修與更新投資，更對回收不易的輸配電線路之維修與擴建投資置之不理，一心一意以提高設備使用率來獲得最大的收益。若再加上管制機構無有效的監督機制，則長期下來將使得電力系統的強健性衰退，繼而發生類似的大停電事故。
電業自由化所帶來的利潤極大化企業目標，與電力公司維持系統維修和擴建（以滿足負載自然成長所需）的資本支出間，具有財務上的相斥性。如何解決此種矛盾，端視管制機構擬定的政策。國家電網公司（National Grid Company）建議透過下列四個方向，來克服自由化可能面對的問題：
一、促進獨立輸電公司，使輸電公司能專注在它本身的經營範圍； 二、有效的輸電規劃及擴建政策以提供可靠便宜的代輸； 三、制訂合理穩定的輸電費率，使輸電公司能在未來有限的時間內回收資本投資； 四、協助解決輸電系統興建的障礙以加速現有系統（1950年代迄今）的改善。
台灣電力的殷鑑
我國電業法修正已在立法院一讀通過，在可見的未來，台灣電力產業亦將進入自由競爭的時代。前台電公司董事長席時濟及前總經理郭俊惠大力支持第六輸配電計畫，實是電力發展的遠見，六輸計畫完備島內輸電系統，使台灣電業自由化初期能較不受輸電系統的限制，而能實質進入供售電間的競爭。但隨著電力負載的自然成長，以及利潤極大化企業目標的追求，若干年後，發輸配電系統仍將面臨供電瓶頸，而存在有美加大停電的潛在危機。
台灣地區的電力系統有發電機組大型化及負載集中兩大特色，而這需有良好的輸配電系統（如採用彈性交流輸電系統、即時監控系統及保護協調檢討等措施）來連結以完成供電。但由於台灣地區地狹人稠，可供興建發輸配電的場地已不多。要解決上述問題，從供給面來看將日漸不易。
因此，從需求面來改善整體電力系統是一值得深入探討的課題。譬如，鼓勵使用高效率用電設備、進行需量交易（類似可停電力方案），採用分散型電源（如燃料電池、微渦輪機、汽電共生等）供電等方式來降低負載成長量，以及大型機組跳機和輸電幹線跳線等事故對系統的影響。
此外，尚須成立「電力系統可靠度委員會」針對輸電系統結構、輸電能力、緊急卸載計畫、電驛設定、即時監控系統等議題上進行研究檢討，隨時要求輸電公司（或綜合電業）改善以維持系統安全運轉。同時，提出合理穩定的輸電費率以利輸電公司回收投資成本。唯有深記前車之鑑，未雨綢繆因應之道，方能將大停電的風險降至最低。（本文作者為海洋大學電機系教授）