抽蓄發電

(本篇轉載自科技部高瞻自然科學教學資源平台)

國立臺灣大學土木工程研究所 許展維

每天的電力都有尖峰以及離峰的時段，要如何在尖峰時依然穩定供應電力？要如何在離峰時妥善應用多餘的電力？抽蓄發電提供一個良好的解決方案。

抽蓄發電的原理

抽蓄發電廠是一種特別的水力發電廠加上超大型能源儲存槽，除了像傳統水力發電廠可以利用位能帶動發電機生成電能外，抽蓄發電廠能夠在用電不吃緊的離峰時段利用多餘的電能將水從下池抽往上池，待尖峰用電時段再將水的位能釋放轉換成電能（圖一），池中的水就像是超大型天然電池一般，不同的是抽蓄發電是利用位能儲存能量而非一般電池的化學能。抽蓄發電的過程中，珍貴的水資源不會輕易被浪費掉，同時，透過良好的調度更能夠讓抽蓄發電有效降低尖峰時段的發電成本。根據台電公司的定義，抽蓄發電屬於尖載機組，尖載機組最重要的特性即是反應速度快，如果遇到電力需求瞬間增加或其他重要電廠故障等突發狀況，抽蓄發電可以即時啟動以保證供電的穩定性。

圖一 抽蓄發電簡圖（本文作者許展維 繪）

臺灣的抽蓄發電應用

臺灣最大的抽蓄發電廠是位於日月潭附近的明潭發電廠，明潭發電廠建於 1995 年，當時尖峰與離峰時段的用電量差異甚大，又因為核能與火力發電廠無法在離峰時段大量降低發電量，造成電力在離峰時段無法被妥善應用，因此亟需能夠將離峰電能儲存的方法。明潭發電廠利用日月潭作為上池，並在地勢較低處興建水壩作為下池，下池容量可供連續發電 6.7 小時，有效高度差為 380 公尺，裝置容量高達 1602MW（核一廠為 1272MW），每年可以生產 24 億度電，對於尖峰時刻的用電穩定可以提供相當程度的幫助。而作為上池的日月潭也因為抽蓄發電的循環，除使日月潭水位增加，提高景觀的可看性，也能抑制水中藻類生長，減少優養化的機會（杜悅元，1999）。

抽蓄發電的瓶頸

抽蓄發電是目前國內外最常見的大型能量儲存方式，其效率、成效皆相當優異，但是抽蓄發電廠的場址需要合適的天然地形，並不是所有區域都有適當的空間來興建抽蓄發電廠。另外隨著能源價格以及電力需求逐漸增加，如果夜間的基載電源已經不敷使用，抽蓄發電只能依靠中載或尖載電源來儲存能量，抽蓄發電在尖峰時段的成本優勢就會降低，成為純粹儲存能源的手段。

參考文獻

1. Pumped-storage hydroelectricity ─ 維基百科。http://en.wikipedia.org/wiki/Pumped-storage_hydroelectricity
2. 存下再生能源 ─ 科學人雜誌。http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=featurearticles&id=1966
3. 杜悅元、蔡智雄、蔡顯修、趙惟忠 (1999)。抽蓄水力發電廠對水庫環境影響之探討。水資源管理季刊 3:16-22。  http://readopac2.ncl.edu.tw/nclJournal/search/detail.jsp?sysId=0005632047&dtdId=000040&search_type=detail&la=ch
4. 明潭發電廠簡介 ─ 臺灣電力公司。​ http://www.taipower.com.tw/content/about/..%5C..%5CUpFile%5CPowerDevFile%5Cd205.pdf
5. 抽蓄水力儲能系統 ─ 國立中央大學能源教育知識網。http://www.enedu.org.tw/Technology/?id=9
6. 負載特性與機型配比 ─ 臺灣電力公司。http://www.taipower.com.tw/content/new_info/new_info-c32.aspx?LinkID=13