九十三年節能績優廠商觀摩會 中央電力監控系統執行負載 管理及功率因數節能效果 九十三年節能績優廠商觀摩會 中央電力監控系統執行負載 管理及功率因數節能效果 報告人:楊 正 光 台灣大電力研究試驗中心 2004.05.21

內 容 一、前言 二、負載管理 三、電力監控 四、功率因數改善 五、應用技術 六、結論

一、前言 1.我國自產能源缺乏，97%仰賴國外進口。 2.節約能源為政府既定政策，國人應積極推動執行。 3.電力系統夏季尖離峰差距大。 4.負載管理為提高供電可靠度，降低供電成本最有效之方法。

二、負載管理 電業或用戶從事影響電力負載型態，以達抑低尖峰負載拉高離峰負載，移轉系統負載為目的之一切活動。 1.負載管理之意義(Load management –IEEE) 電業或用戶從事影響電力負載型態，以達抑低尖峰負載拉高離峰負載，移轉系統負載為目的之一切活動。 2.改善電力系統負載型態策略 (1).抑低尖峰負載(Peak clipping) 卸載、直接控制、時間電價、可停電力 (2).拉高離峰負載(Valley filling) 時間電價、季節電價 (3).移轉系統負載(Load shifting) 時間電價 (4).策略性節約(Strategic cnosrvation) 能源查核、提高用電效率、節約用電 (5).策略性成長(Strategic load growth) 分散電源、推廣用電 (6).靈活系統負載(Flexible load shape) 電能管理、需量管理

DSM techniques, impact Objective Alternatives Peak clipping   Load shedding Direct load control Time-of-use-rates Interruptible rates Valley filling Thermal storage Seasonal rates Off-peak rates Times-of-use rates Load shifting Appliance control Strategic conservation Audits Low-interest loans End-use solar Efficient energy use Conservation rates Cogeneration load growth Heat pumps Dual-fuel heating Promotional rates Flexible load shaping Demand subscription Variable reliability Resource：Electric Word “DSM a cornucopia of techniques and technologies” Special Report. Feb.1989 圖2-1　需求面管理策略

台電現行負載管理措施 1.時間電價 2.季節電價 3.可停電力電價 4.儲冰式中央空調系統 5.中央空調系統及箱型冷氣機暫停用電措施 6.北部地區中央空調系統遙控降載計劃 7.推廣汽電共生系統

時間電價 1.依電力系統各供電時段負載不同劃分尖峰、半尖峰及離峰時間： 尖峰: 每年夏月(6月~9月)，週一~週五 每日10:00~12:00, 13:00~17:00(6小時) 離峰: 每日00:00~07:30,22:30~00:00 週日及例假日(全日) 半尖峰: 非夏月 07:30~22:30 2.依各時段供電成本不同訂定電價。 現行價差 尖峰:半尖峰:離峰=4.37:2.63:1

可停電力實施內容

全國節約能源目標（節約率28%） 電 力 產業結構 住 商 運 輸 工 業 技術開發 教育宣導 技術密集55% 傳統工業20% 電　力 產業結構 技術密集55% 傳統工業20% 基礎工業25% 汽電共生 機組效率 輸配電效率 節約能源 負載管理 住　商 電器效率標準 建築耗能管理 總量管制 運　輸 耗能標準 大眾運輸 系統管理 省能工具 工　業 能源效率指標 能源查核 獎勵優惠 技術服務 技術開發 節能技術 教育宣導

電能管理 一、降低用電容量(KW) 1.適當的契約容量 2.最大需量控制 3.提高負載率 4.移轉尖峰負載 5.自備發電設備 1.適當的契約容量 2.最大需量控制 3.提高負載率 4.移轉尖峰負載 5.自備發電設備 二、減少用電量(KWH) 1.減少用電浪費 2.減少線路損失 3.提高功率因數 4.增加離峰用電量 5.使用高效率用電設備

三、電力監控技術 1.電力監控之目的 電力供應安全、可靠 2.電力監控方法 計劃性、緊急性 控制方式：直接、優先順序、循環式、責任週期 3.控制對象 控制設備，被控制負載 4.績效評估 經濟效益，回收年限

產程分析 可改變製程 卸載排程 負載選定 產量分析 緊供作業 可調整作業 時間 製程安排 計劃性作業 產值分析 資料收集 資料分析 檢討抑低 尖峰負載 方法 尋找可控 制負載 選擇控制 方式 實施監控 績效評估 每月最高用電需量 需量控制器評估 監控設備設置 控制設備標定 負載率 發電機設置 自備發電評估 人力調整 尖離峰負載差距 儲能設備評估 儲能設備設置 電力監控診斷流程

2、電力監控管理之方法

負載控制策略 一、計劃性控制 1.配合自備發電機組容量及製程用電需量。 二、緊急性控制 1.事故或跳機採緊急卸載措施避免超載。 2.調整最高用電需量，減少尖峰用電。 3.配合電結構(時間、可停電價)調整製程。 4.裝置需求量控制或SCADA監控預防超約。 二、緊急性控制 1.事故或跳機採緊急卸載措施避免超載。 2.依設備重要性訂定卸載方法及優先順序。 3.利用保護電譯排妥動作優先順序。

需量控制硬體設備 一、需求量控制設備 由監視儀器、設定、檢測、警報、控制、 二、通訊系統 記錄等各項功能元件組成。 1.電力線網路 電力線載波(PLC)、漣波控制(RC) 2.電信線網路 電話線、同軸線、光纖、有線電視網。 3.無線電網路 VHF、UHF

2. 最大需量控制器 (Max demand controller) 負載 負載控制 電驛　　　　 　 控制箱 AC 110V 警報：注意 　　　切斷 　　 限度 　　　停電／異 需量控制裝置 設定操作 　　顯示　記錄 運算 切斷輸出　　警報輸出 管理用儀器 瓦時計附 發信裝置 ○ CT CB MOF TPC TOU P.T 圖3-1　需量控制裝置構造圖

需量控制軟體應用 一、訂定最適當契約容量 1.檢討工廠用電淡、旺季，尖、離峰差距。 二、控制方式 1.控制程序：控制週期及動作優先順序。 2.檢討全年用電容量，決定契約容量。 　 3.檢討能否適用電力公司之優惠電價措施。 二、控制方式 1.控制程序：控制週期及動作優先順序。 2.負載種類：控制對象，對產品及設備應 不致有不良影響。 3.負載容量：分計畫性與緊急性。 檢討可供控制之容量。

2.檢討可控制負載 依製程需要檢討可控制之負載，以影響生產最小為原則，建立控制方式。 a.具有儲存設備之負載，如供水、供料、加熱等 b.可降低速度之負載，如軋鋼、輾磨設備。 c.可暫時停止之負載，如風扇、冷氣、冷凍等負載。 d.可增供電力設備，如發電設備。

四、功率因數改善 (1).現行電價表：用戶功率因數在80%以下每 減1%電費加收0.3%；每加1%電費減收 0.15%。 (2).提高功率因數可維持電壓穩定，減少線路 損失， 一般以裝置電容器組最經濟有效。

(二)、改善功率因數之效益 1.減少線路電流 裝置電容器可提供前段越前無效電流； I2=﹝(I1cosψ1)2+(I1sinψ1-Ic)2﹞1/2 2.改善電壓 電容器後段電壓提升； v%=KVARxX/10(KV)2 3.線路損失降低 線路損失與線路總電流平方成反比： 線路損失減少=原損失﹝1-(原功率因數/改善後功因)2﹞ 4.系統容量增加 可增加供電負載

(3) 電容器組改善功率因數 C4 受電 C1 M C3 C2 負載 用電或配電用電流排 圖3-2　並聯電容器可能裝設位置

五、應用實例 歷年來節約能源績優廠商(91年,92年) (一)、長庚醫院台北門診中心 全院利用中央監控系統作能源管理 1.建立契約容量警報盤及各分盤用電顯示幕 2.空調機有效控制運轉 3.空壓機有效控制運轉 (二)、長榮桂冠酒店(基隆) 採中央監控系統管理全店用電需量 1.中央空調視負載需要控制運轉 2.有效控制需量，採卸載減少超約用電

(三)、長庚醫院嘉義分院 利用中央監控系統作全院用電需量管理 1.全院劃分空調、動力、蒸汽、照明、排水等系統 全納入管控。 2.照明分公共區、停車場、病房走道、景觀區以時程 管控。 3.離峰時刻抽水。 4.空調依負載需要控制運轉台數及全、半載運轉。 (四)、車輛研究測試中心 利用中央監控系統管控，降低契約容量及避免超約 用電。 1.監測各棟大樓用電負載，發現可能超約時先以警示 燈顯示，並即減少增加用電。 2.夏季尖峰時段，冰水主機改由自備發電機供電，可 降低契約容量325KW。

G 電力監控系統操流程圖 中央空 調系統 電力監控系統 行政大樓 資料收集器 電腦控制器 RS485 資訊傳輸器 研試一館 空調箱 超約跳脫 最高需量KW 電腦程式控制 研試五館 超約警示 ATS 控制盤 切開市電 中央空 調系統 員工宿舍 投入 啟動 試車場 G 緊供 發電機 125KW x 2 200KW x 1 裝設電表 電力監控系統操流程圖

(五)、新光三越百貨台南西門分公司 新光西門分公司為綜合商場之商業大樓，全樓分 地下 六層，地面十層，用電裝置容量18600KVA。 1.全樓採智慧型中央監控系統控制用電需量。 2.檢討訂定合理契約容量。 3.視商場負載情形控制空調冰水主機運轉台數。 4.夜間抽水減少尖峰用電需量。 5.經分析檢討後降低契約容量3600KW，年省765萬 元。

新光三越用電負載分布圖 冷凍設備 空調設備 20% 60% A表負載 6300KW 電梯設備 其他 10% 10%% 空調設備 60% B表負載 5800KW 其他 20% 台電供電 3φ22KV 電梯設備 20% 空調設備 65% C表負載 4200KW 其他 20% 電梯設備 15% 空調設備 10% D表負載 2300KW 電梯設備 10% 給水設備 80% 新光三越用電負載分布圖

六、結論 1.台灣自產能源缺乏，97%以上能源仰賴國外進口 每一國民應有共識積極的推動節約能源。 2.負載管理、需量控制及改善功率因數為執行節約 能源有效之方法，可視各行業用電特性不同，採 用不同的措施。 3.節約能源為經常性、持續性的推動執行方有成效 ，有待全民共同努力。 4.配合產業結構改變，用電設備更新，節能技術需不停的提升水準，創新及應用為未來努力之目標。