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主要內容
南部地區水利事業節電管理之可行性研究
計畫年度 109 計畫名稱 南部地區水利事業節電管理之可行性研究
主辦人員單位 經管課 主辦人員姓名 李明軒
契約起迄日期 109年04月24日 至 109年12月31日 
決標金額 NT$ 2,057,143 決標紀錄 決標紀錄1 決標紀錄2 (附加檔案!)
計畫緣由 為滿足全國民生及工業等用水需求,水利事業取供水系統每年用電量龐大,而設備操作目前皆以滿足各標的用水需求為前提。本局及台水公司雖已開始推動並落實節能目標,但多已趨近飽和,且目前多由各單位尋求可能的節電手段,並無建立一套用電及節電的參考準則,再者,也尚未針對地區性的供水系統建立整合上下游的水源調配及淨供水程序的智慧化操作與用電管理手段進而評估發電設備的增設,以達成穩健供水與減少電力使用之雙重目標。
台電公司為提高供電可靠度與降低供電成本,自推動負載管理制度以來,陸續實施時間電價、季節電價等措施。且為了在備轉容量率過低時期即時與彈性地調度用戶負載需量以舒緩短期供電緊澀之困境,亦推出各類型需量反應方案。近年來,為因應我國2025年再生能源裝置容量達27GW、再生能源發電佔比達20%之政策目標,台電公司仍持續推動新興方案,以鼓勵如儲能與需量反應等用戶側資源可協助台電公司達成穩定供電責任。
水利事業每年龐大的用電量及遍布全台的用電設備,在整合供需水預測及有效利用蓄水設施與水源調度的協調下,其用電管理及發電將具發展潛力。換言之,如可於水利事業所屬機構導入發用電智慧化機制,除可節省各單位的用電支出、亦可共同提升我國電力系統效率,降低停限電風險。參與用戶也有機會在用電管理時期獲得商議機會。而水利事業用電管理的資源化,也將可能推動國內電力市場與交易運作方式的創新風貌。
 
預期效益 本計畫推動以本局與台灣自來水公司之南部地區供水轄區做為研究對象,尋求第三方顧問機構,客觀地針對現有水源調配及取水、貯水、導水、淨水、送配水等供水系統及汙水處理系統中各項用電智慧化管理與發電之可行性評估,期能促成發展水利事業各地區單位整合穩健供水與減少電力使用等目標的操作管理流程與資源分配模式,除可減少電費支出,對於舒緩我國電力緊澀的困境與提升電力整體使用及管理效率亦有很大助益,進而降低實施停限電措施對國內產業或經濟帶來負面衝擊的機會與影響,共創電力供應雙贏。
藉由本計畫可以分析推動水利事業智慧用電管理及設置發電設施之規劃與可行性評估,進而建構水利事業智慧用電管理資源化整體發展藍圖與策略,以期能提供經濟部水利署在擴大辦理智慧用電管理計畫時有所遵循,以及主管機關審核之參考,降低後續推動之阻力。
 
全程項目 1.蒐集與分析南部地區水利事業及主要供水系統之組成、操作方式、系統供水能力、供水目標與運作現況
2.研析國內水利相關法律及法規命令
3.調查與分析國外水利事業推動智慧用電管理之作法與經驗
4.盤點南部地區蓄水與取供水系統推動智慧用電管理之條件與潛力分析
5.水利事業推動智慧化用電管理之可行性分析
6.提出南部地區蓄水與取供水系統智慧用電管理可行作法
7.評估南部地區下游水利設施設置小型/微型水力發電之可行性
8.水利事業智慧用電管理資源化整體發展藍圖與策略。
 
年度項目 1.蒐集與分析南部地區水利事業及主要供水系統之組成、操作方式、系統供水能力、供水目標與運作現況
2.研析國內水利相關法律及法規命令
3.調查與分析國外水利事業推動智慧用電管理之作法與經驗
4.盤點南部地區蓄水與取供水系統推動智慧用電管理之條件與潛力分析
5.水利事業推動智慧化用電管理之可行性分析
6.提出南部地區蓄水與取供水系統智慧用電管理可行作法
7.評估南部地區下游水利設施設置小型/微型水力發電之可行性
8.水利事業智慧用電管理資源化整體發展藍圖與策略。
 
受託機構 國立臺北科技大學  主持人姓名 李達生 
後續處理建議 1.參考台北自來水事業處(後簡稱北水處)最新統計顯示,目前北水處平均產水1立方公尺的所需用電為0.117度,與本計畫調查彙整所得之各淨水場單位用電量0.8~0.02度/立方公尺間,仍有相當改善空間。北水處於其107年度的企業社會責任報告書中,歸納節能機制包含「研究場站節能最佳操作模式、採用創新變頻抽水機維持管網最適水壓、用電離峰時段重力旁通供水節能與利用管線餘壓進行二次加壓等措施」等對策,均係著重於管網水壓的精準控制,未來可於本區域內進一步延伸運用,研發同時考量水源使用效率與清水供應的壓力需求,以最小化合計動力費、加藥費等單位供水成本之智慧管網配水決策支援模式,以達供水與低能耗之平衡。 2.目前各單位設備大多已使用1~20年,近年設備不斷更新,以馬達為例,從以往的IE1、IE2到現在已經做到IE4~IE5,盤點後發現水利事業使用設備較為耗能,建議可以導入能源服務產業(ESCO)更換老舊耗能設備,預期可以節省單位用電,亦可減少更換設備所需成本。 3.除水力發電外,水利事業具備發展太陽能潛力,加上南部日照量優勢,太陽能發電效率高,目前阿公店水庫設有漂浮式太陽能板5MW,拷潭淨水場地面型太陽能板0.434MW,未來在各水庫與自來水系統內具大面積淨水或供水設備等均具備條件施作太陽能發電。 4.現況水公司之各區處均各自戮力節電,未來除須因應區域水資源特性於空間上擴展為整體區域考量外,除節能外亦納入產能與儲能的機制,在發展再生能源的同時,再生能源搭配儲能裝置可以憑證方式售出再生能源,RE100在2017年達成募集超過100家大型企業承諾使用100%再生能源,蘋果等大廠也要求其供應鏈使用100%的再生能源,再生能源不僅可以自用,亦可對外販售增加水利事業收入,可轉變水公司為以供水為任務導向的型態,於其提升永續經營、減少能耗與總碳排等企業形象亦有助益。 5.除了再生能源憑證外,國際上有許多國家政策都開始朝向碳中和、淨零碳排等目標,水利事業可以做為台灣各政府機關與民間企業的標竿,他擁有發展再生能源的潛力,未來結合儲能,可以朝向供水零碳化的目標邁進。 
計畫研究成果 計畫研究成果 鑒於家用與公共標的之給水為水利事業耗電之大宗,本計畫聚焦於台灣自來水公司之水源取用、淨水處理與供水操作等各項環節之用電,歸納、評析並建議節能、產能與儲能之精進作為。 節能 1.包含抽水馬達、鼓風機與處理汙泥之機械脫水等機電設備之汰換。或是部分場址亟需原水池清水池或下游配水池與加壓站之擴建。 2.淨水程序中高耗電的單元可安排於離峰用電時段執行。 3.藉由適當調整供水區域,跨區域多淨水場的聯合調度可減少加壓水頭,如嘉義地區、台南地區。 4.有效原水調配可大幅降低耗能 產能: 本計畫盤點諸多可開發農業圳路或水資源系統內之水力發電、抽蓄發電、與淨水場下游供水管網之小水力發電,主要較具潛力之為址如下: 1.蘭潭水庫抽蓄水力發電 2.甲仙堰越域引水路出口設置小水力發電 3.南化水庫-高屏堰聯通管減壓池改建小水力電廠 4.南化淨水場至豐德配水池。 5.鳳山給水廠-臨海工業區。 6.嘉南水利處麻豆支線版橋、虹吸工。 儲能 本計畫已初步規畫後續設置儲能相關設備之方案,未來可於示範場域(初步選址為新竹南寮水利新創基地)內導入儲能裝置、太陽能光電等,具備示範、環境教育等多功能,並作為未來擴大推廣之基礎。 
應用情形及效益 系統操作優化   針對不同的系統進行操作模式的優化,例如:在原水系統中,在離峰用電時期抽水,減少尖峰用電。在淨水系統中,可以將高耗電處理的單元安排在離峰時段執行;多利用太陽曝曬的方式減少汙泥脫水之耗能。在清水系統中,由上游管路直供,不進減壓池,除非下游壓力不足再進行加壓等等的手段,來減少用電消耗。 智慧化管理   節電方案實行關鍵在於找出高耗能設備並檢討其節能改善空間,目前大部分水利事業的所有用電設備的單號都只有一個,往往電費單中沒有辦法看出各個單元的耗電量,在管理上也有諸多不便,因此各用電單元資料可視化則是節能改善方案重要一環,透過在各電盤中裝設智慧電錶,能透過有線或無線(4G或NB-IoT)的通訊方式傳輸,在平台上收集、觀測各設備的用電並檢討節能改善空間。 汰換老舊設備   水利事業高耗能設備大多和馬達有關,如抽水機、鼓風機、閘門、臭氧機等高耗能的設備,設備使用時間大多長達2~30年且瀕臨汰換,通常如果有設備故障或損壞都是直接進行汰換,而汰換設備通常並沒有考量到設備的效率,再加上汰換設備往往需要花費較多的經費,因此本團隊認為如果可以將能源服務產業(ESCO)導入,將可以節省設備汰換的花費,亦可節省可觀的用電。