陳大有/DYC Turbines執行長
最近和台灣森霸電力及大亞公司,討論「影響火力發電渦輪引擎壽命的有關因素」,順便將這些資料擴充整理發表,希望能幫忙台灣解除夏天缺電危機。台灣夏天缺電危機,不是因為能源政策不對,也不是因為管理階層及員工能力不夠而引發,而是因為台灣沒有自主設計及生產火力發電渦輪引擎親身經驗,因此無法準確規劃火力發電備載容量。
台灣的非核家園政策是對的,核能發電不是不好,只是不適合台灣,因為台灣地小人稠,萬一有核災,大家沒地方逃。核災一定會發生,只是不知道何時。
以飛機引擎設計為例,美國航空總署對飛機引擎安全可靠度,要求很嚴格,出事率必須在10的負9次方(次/飛行小時)以下,雖然引擎工程師遵照規格設計,但是飛機引擎在飛行時,照樣出事,安全可靠度根本無法達到規格要求,而出事率遠遠超過10的負9次方。所以千萬不要幻想核能發電會永不出事。
台灣發展再生能源發電政策也是對的,但是由於太陽能及風能發電成本很高,土地需求也大,因此再生能源發電的電量不會很多。而且這是長期目標,過渡時期,還是需要火力發電。但為了降低霧霾及排碳量,燒天然氣及富氫氣的渦輪引擎更是台灣未來必須走的路。
台灣目前沒有設計及製造火力發電渦輪引擎能力,所以對渦輪引擎的健康狀況無法掌控,引擎供應廠商為了賺錢也不會告知。台灣電力工程師雖然很有經驗, 操作渦輪引擎也很熟練, 但在夏天時,卻常常會遇到渦輪引擎無縁無故出狀況而必須關機維修。也因此降低了備載容量,而造成夏天缺電危機!
渦輪引擎在夏天使用,最具挑戰性。因為一般引擎公司都以常溫(59F) 空氣當設計點,引擎規格上標示的發電量也是以常溫為主,規格上甚至會標示在常溫下,引擎有超過10%的備載容量。
但夏天時,由於空氣稀薄,空氣壓縮比上不去,如果此時使用者還想得到規格上標示的常溫發電量,引擎控制系統就會增加供應天然氣來燃燒,這時引擎燃燒器及渦輪葉片忍受的燃氣高溫已接近或超過材料的耐溫極限。因此這個10%備載容量在夏天根本不存在。
更嚴重的是,引擎在燃氣高溫極限下運作太久,引擎壽命會降低,再加上如果引擎設計不理想,那麼燃燒器及渦輪葉片就會燒壞或裂開,引擎就會出狀況而必須關機維修。這是引擎公司賺錢的好機會,卻會造成台灣夏天缺電危機。為了預防夏天缺電危機,台灣必須規劃一套保守電力備載容量方法:
1、對新買或現有渦輪引擎,充分了解引擎規格,尤其是要審查引擎在夏天測試點的數據。一定要造訪同類型引擎的使用者經驗。火力發電渦輪引擎技術既高深又複雜,不要太迷信引擎廠商提供的引擎理論及口頭保證,一定要以使用者的產品經驗及數據,來決定採購。
2、遵照引擎供應商規定進行定期維修。通常引擎定期維修頻率可以顯示出引擎設計上的缺陷及可靠度, 再加上現有使用者的不定期維修數據,大致上就知道這個引擎的品質及可靠度, 千萬不要因為價格比較便宜而上當。
3、夏天時,儘量在低於引擎規格所標示的常溫發電量以下操作。(常溫及冬天時,就不在此限) 因為引擎設計如果不理想,在引擎規格標示的發電量情況下運作,會產生極高溫且分佈不均勻的燃氣,而對引擎造成傷害。
4、夏天時,備載容量的規劃,千萬不能以增加現有渦輪引擎規格上標示的發電量來當作備戴容量,反而是要降低發電量來保護引擎。夏天備載容量規劃應考慮電池儲能(比較貴),或購買多部較小火力發電渦輪引擎。引擎愈小,啓動容易,所需啓動時間也短,因此可以機動供應尖峰時刻用電。在美國,較小渦輪引擎都用來當夏天尖峰時刻的電力備援系統。這個方法台灣可以考慮使用,以解決夏天電力不足的問題。