2016年4月12日 星期二

電力設施環半島(6)-大潭電廠

筆者到大潭電廠有三次吧,其中前兩次是路過(其中一次就在環半島的途中),而第三次2016年1月20號才有機會與核能溝通小組一同進入參觀。謝謝核能溝通小組的幫助,不然這篇文章會少很多內容~

大潭電廠位於桃園觀音,其興建的原因有減少溫室氣體排放,以及彌補北部電力缺口。並且也興建了數部風力機組,以下稍微介紹:


大潭電廠(較近的為六號機)

為什麼選擇在桃園觀音區的這邊設廠呢?其中一個原因是1984年高銀化學工廠排放未經處理的含鎘污水,而大潭村之農地因污染嚴重休耕。是以1992年時政府將此地劃為工業區,並有劃設電廠用地。大潭電廠在興建中,受污染的土並不是挖出棄置就可以解決,必須挖出儲存坑以不透水布舖設後才能安置,上面種植植披、樹木來吸收鎘並且要定時監測才能確保鎘不會二次污染。

整個大潭電廠目前共有六部機組,其中一二號機當初設計是可燒柴油與天然氣(104年取消柴油運轉,因為柴油容易產生黑煙造成民眾直覺不環保而檢舉。)由三台氣渦輪機與一台汽輪機構成,於2005年併網。

二到六號機則是只燒天然氣,由兩台氣渦輪機與一台汽輪機構成,六號機於2009年併網。一二號機裝置容量各742.7MW,而二到六號機裝置容量較低,各為724.7MW。

機組熱效率可以高達58.75%(但實際熱效率沒有那麼高,由於燃料成本、環保要求以及中、尖載配合調度等原因,在運用上不是滿載運轉,所以會稍低一些)。



所謂的複循環就是氣渦輪機組的應用的熱力循環-布雷登循環,氣體燃燒後膨脹推動渦輪葉片發電,而氣渦輪機組的廢氣還有637℃(一二號機的數據),是以這些廢氣再經過熱回收鍋爐加熱水成為蒸汽推動汽輪機,而這邊所應用的熱力循環跟一般燃煤電廠一樣是朗肯循環。


複循環機組發電流程圖(內之壓力溫度為一二號機之規範)

一二號機氣渦輪機剖面圖

控制大樓內,一到六號機組都由這邊控制,有人半開玩笑說核電廠比較"搞工"一部機就要一個控制室,不能通通塞在一起。
控制大樓



並且跟所有的火力發電廠一樣,大潭的廢氣也是隨時監控,並且與地方政府環保局連線的!有時候路過發電廠如果看到有顏色的黃煙,通常是機組在啟動中,所以大家不用太擔心~
環保數據
或許有人會問說,燃氣機組不是比較環保,那為什麼不能夠24小時一直開一直開當做基載用呢?這主要受限於幾個因素,一個是建廠的時候環評已經有規定每年的用氣量以及污染物的排放量。是以可能會發生一開始燒太多到年底時會超量的狀況,才不能夠一直滿載發電。

101年左右大潭電廠就有跑另外的環評,在不提昇氮氧化物(4,854 公噸/年)、用水量、廢水量的情況下將每年天然氣用量從約 187 萬公噸/年提昇到412 萬公噸/年。(但還是不能一直燒一直燒一直燒)

另外台灣天然氣依靠進口,所以發電量受限於中油有沒有進到那麼多的量、天然氣接收站的調度,船期有沒有配合好,有沒有天災影響打亂船期...。在夏天可能受限於溫排水排放溫度無法滿載。再者氣渦輪機組受到等效運轉時數(EOH)限制,涉及葉片更換的運轉安全問題,運轉上遇到狀況以及運轉時間的累積到一定程度需要檢修、大修。所以燃氣電廠不是想滿載就能夠一直滿載喔

三號機氣渦輪機的其中一部
什麼?!大潭不是燒天然氣,怎麼會有氫氣?
通常大型發電機都是採用氫冷式發電機
因為氫氣密度小、比熱高、導熱率大
核電廠,燃煤電廠都是這樣的~
(一二號機氣渦輪的發電機是空氣冷卻)

汽輪機熱交換的冷卻水
應該是三號機,發電機與汽機
(發電機也是氫冷的喔~)
三號機汽機

台灣地區全黑啟動機組多位於中南部,如大甲溪一系列的發電廠、中火的氣渦輪機...等,北部地區大概就是核電廠的氣渦輪跟石門水庫,不過石門水庫由於淤積等因素可靠度不高。是故大潭電廠通過孤島運轉的設計,在電網崩潰時,將機組與電網隔離,跳脫汽輪機,讓氣渦輪維持最低負載,提供電廠運作的電力,避免電廠全黑,等電網修復後可送電時恢復併網加速系統重建。(跳機重新運轉需要較長的時間恢復)。能夠這樣運作也讓大潭電廠不用再興建因應電廠全黑的發電機組。

未來因為電力短缺,大潭電廠日後可能會擴建到9部機。


在大潭電廠還有少量的太陽能板:
太陽能

另外有8部風力發電機:
風力發電機
裡面有美國GE、丹麥VESTAS、跟德國ENERCON三種版本,其中GE有23部,裝置容量各為1.5kW其中1~3號機在廠區。ENERCON有兩部,裝置容量各為2.3kW。VESTAS有三部,裝置容量各為2.3kW。其中ENERCON的機組是沒有齒輪箱的,沒有齒輪箱的優點在於啟動風速可以比較低,並且也不用齒輪箱的維護,但是風大的時候效率比較不佳,並且機組價格也比較貴。
三種廠牌風機的構造
有齒輪箱與沒有齒輪箱簡單的比較
上面為ENERCON的風機(1)

以上就是這回的電力迷啦,之後將介紹通霄電廠~





補:
2018/7/6有幸路過大潭電廠,是故補充以下片段

近來有關大潭電廠最熱門的議題,一個就是北部天然氣接收站的興建、觀音藻礁以及緊急機組大潭7-1與7-2號機。

首先以下是之前都沒拍到的海水泵室
海水泵
接著往旁邊的小路走,之後透過步道可以到藻礁,但很不幸的剛好遇到漲潮所以只能看到沙。(在往南走也有沿堤防公路)

這片藻礁是台灣最大的藻礁藻礁與一般珊瑚礁的差異是其生長與累積速度較珊瑚礁慢且造礁生物為石灰藻,可做為海岸變遷的證據。




左邊是觀新藻礁生態系保護區的緩衝區,右邊是永續利用區
海水泵旁邊的是彩繪風車
往永續利用區看大潭電廠
往緩衝區的景色
不過第三接收站其實不在這塊,而是在電廠北側藻礁突堤效應破壞區上,並且要興建接收站得建立觀塘工業港,而建立工業港需有4.8km的北堤防與0.8km的南堤防,勢必帶來更嚴重的突堤效應。當年興建電廠與工業區時此議題不受關注,而要在破壞區上破壞的更嚴重以及會影響到保育區,是否興建就變成爭議極大的問題。2018年7月3日工業港的初審不通過,但中油仍有補件送審機會,之後會如何演變仍很難確定。

第三接收站如果沒辦法如期設立主要會影響大潭電廠的用氣,而另外找地設立第三接收站得耗費更長時間。整個第三接收站的興建歷程某方面暗藏著台灣在未來能源安排上偏重天然氣的風險。
第三接收站與電廠相對範圍
藍白線為觀塘工業港範圍
此圖已經繪製了工業港的堤防2


結束藻礁議題,來談談緊急機組。2017年時,台電引進兩部GE天然氣單循環機組作為緊急機組,分別為7-1與7-2號機。兩部裝置容量合起來為600MW,以度過用電尖峰。之後大潭電廠還有增建燃氣複循環機組發電計畫(不過在第三接收站無法建成下會有何改變仍屬未知)。之後有新消息再更新。
7-1與7-2單循環的煙囪
由右到左1~6號機、7-1與7-2號機







參考資料:

1.黃建勇,〈德國風力發電暨控制技術研習〉,公務人員出國考察報告,頁17。
2.〈桃園觀塘工業區(第一階段開發計畫_第三座液化天然氣接收站)〉簡報,海岸管理審議會。

朱錫璋,〈大潭電廠專輯〉,《源》。
藍泰然,〈大潭工作團隊之榮耀〉,《台電月刊》2008年3月號。
台灣電力公司,〈大潭燃氣火力發電計畫 提高年度用氣量 環境影響差異分析報告 定稿本〉,2011年8月。
吳惠民,〈台電大潭發電廠建廠簡介〉,《瓦斯季刊》。
黃明貴,〈大潭複循環發電機組氣渦輪機設計安裝運轉維護訓練〉,公務人員出國考察報告。
吳孝昆,〈大潭燃氣火力發電計畫 House Load 運 House Load 運轉之規劃、裝機設定、運轉維護 〉,公務人員出國考察報告。
鄒明君,〈大潭發電廠發電機控制、保護及監測系統技術研習〉,公務人員出國考察報告。
從大潭、通霄電廠是不是「蚊子電廠」談起燃氣發電甘苦經驗:https://gordoncheng.wordpress.com/2012/05/05/從大潭、通霄電廠是不是「蚊子電廠」談起燃氣發/

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