2026 年 10 月,美國能源媒體 Microgrid Knowledge 報導一本新書,書中收錄公用事業、學者、原住民社區與倡議者的第一手說明,談阿拉斯加如何在偏遠、嚴寒、燃料昂貴的條件下,把水力、風力、太陽光電與電池儲能接進小型電網。本文整理其中的柯迪亞克島、北極圈內的柯策布與依基烏基格三個例子,再對照臺灣澎湖、金門、蘭嶼的離島供電與儲能做法。

阿拉斯加約 100 家公用事業服務不到 80 萬人

雪原上的偏遠村落與柴油儲槽
雪原上的偏遠村落與柴油儲槽(AI 生成示意圖)

這本書名為《Alaska's Microgrid Innovators: How Communities Are Responding to Today's Energy Challenges》,由微電網倡議者、Pathfinder Communications 總裁 Peter Asmus 編輯。報導指出阿拉斯加約有 100 家公用事業,服務不到 80 萬人,有些業者的用戶不到 100 人。Asmus 認為,這種分散的結構帶出了潔淨能源創新,推動力是再生能源在經濟上划算。

成本是主要動機。美國能源部(U.S. Department of Energy, DOE)指出,阿拉斯加有 250 個偏遠社區仰賴孤立的柴油微電網。以人口約 70 人的依基烏基格(Igiugig)為例,該社區 2023–24 年的 1 號柴油價格為每加侖 10.10 美元,電價為每 kWh(度)0.91 美元;阿拉斯加州的電力成本平衡(Power Cost Equalization, PCE)計畫,對每月最多 750 kWh(750 度)的用電補貼每度 0.72 美元。

柯迪亞克島以水力為基載,風力與電池補枯水年的缺口

柯迪亞克島的水力壩與電池貨櫃
柯迪亞克島的水力壩與電池貨櫃(AI 生成示意圖)

柯迪亞克島(Kodiak Island)是美國第二大島。依 Microgrid Knowledge 報導,島上的微電網以 99% 再生能源運轉;KEA 官網(https://kodiakelectric.com/about-us)則記載,2017 年再生能源發電占比維持在 98%,目前目標也是維持售電量的 98% 來自再生能源。營運者是柯迪亞克電力協會(Kodiak Electric Association, KEA),這是 1941 年成立、由會員共同擁有的非營利合作社。KEA 官網說明,恐怖湖(Terror Lake)水力電廠自 1985 年開始商業運轉。

水力為主的系統遇到枯水年時,水量不足會讓柴油發電增加,電價也跟著難以預測。報導提到,KEA 於 2009 年安裝 3 部風力發電機,並增設電池組。KEA 官網記載,2013 年再生能源發電占比已超過 95%,2017 年維持在 98%;2019 年完成的上隱谷(Upper Hidden Basin)引水工程,把高海拔溪流導入恐怖湖,增加水力發電量。KEA 目前的目標是維持 98% 的售電量來自再生能源。

柯策布電力協會位於北極圈以北,風機運送與安裝受河冰和泥濘限制

結冰海岸旁的風機
結冰海岸旁的風機(AI 生成示意圖)

柯策布電力協會(Kotzebue Electric Association)位於北極圈以北。Asmus 說明,設備運送與安裝在當地有時序限制:河面結冰時,風機無法用船運上去;河冰融化後,地面又太泥濘,不適合施工,要等到冬天地面凍結才能安裝。

這個微電網早期使用小型風機,後來發展成更大型的現代風機,搭配太陽光電與公用事業規模的電池。書中一章由 1990 年代的柯策布電力協會經理 Brad Reeve 撰寫,記述他在有人質疑商業風電可行性的環境中推動風電的經過。

依基烏基格把水下渦輪放進紅鮭洄游的河道

河道中的水下渦輪與洄游紅鮭
河道中的水下渦輪與洄游紅鮭(AI 生成示意圖)

依基烏基格位於阿拉斯加西南部奎查克河(Kvichak River)上游、伊利亞姆納湖(Lake Iliamna)出口,DOE 描述伊利亞姆納湖出口是地球上最大紅鮭洄游魚群的育幼地。社區與美國海洋再生能源公司 Ocean Renewable Power Company(ORPC)合作,採用 RivGen 水下渦輪。

第一部 RivGen 於 2019 年 7 月部署。DOE 的簡報資料顯示,RivGen 2.0 經歷兩個阿拉斯加冬季(約攝氏零下 40 度)與兩次冰晶(frazil ice)事件;依基烏基格部落委員會(Igiugig Village Council)是第一個取得美國聯邦能源管制委員會(Federal Energy Regulatory Commission, FERC)水動能試驗執照的部落單位。魚類監測由部落委員會、阿拉斯加州漁業與狩獵部(Alaska Department of Fish and Game)、阿拉斯加大學費爾班克斯分校(University of Alaska Fairbanks)與太平洋西北國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory)共同進行,DOE 簡報記載有數千萬尾紅鮭通過渦輪所在位置,未觀察到魚隻受傷或死亡。報導引述 Asmus 的說法,社區運用長年依賴鮭魚的在地知識,掌握魚群出現的時間與位置,渦輪也會隨季節上下移動,以降低傷魚風險。

RivGen 規劃取代柴油成為基載,電池與控制器負責穩定

依基烏基格原本的發電廠有 3 部各 0.065 MW 的柴油機組,每年發電 325 MWh(32.5 萬度),耗用 24,789 加侖柴油。DOE 2020 年的專文指出,當時柴油仍占能源組合近 60%,營運發電廠每年花費 25 萬美元,用電成本約為美國本土 48 州(不含阿拉斯加與夏威夷)的 10 倍。社區在 2005 年設定了 2025 年「柴油機組退場」的目標。

第二階段增設第二部 RivGen(2.1 版)、施耐德電機(Schneider Electric)微電網控制系統與電池儲能。電池於 2021 年秋季安裝,容量 253 kWh(253 度),變流器 0.125 MW,可電網跟隨或電網成形,調試自 2022 年春季開始。依簡報規劃,柴油機組退居後備電源,RivGen 提供可預期的基載電力。簡報也記下調試過程的問題:一次併網時出現數毫秒的異常並造成停電,團隊檢討安全程序後繼續推進,並把「併網與調試從不照計畫走」列為經驗之一。

臺灣離島已有儲能、海纜與微電網可對照

以下澎湖、金門、蘭嶼的數字,取自 2018 至 2022 年的公開資料,不是 2026 年的最新盤點。

臺灣電力公司(台電)2018 年的新聞稿稱澎湖七美是首座離島大型微電網。七美有近 4,000 位居民,原本全靠總裝置容量 4 MW的柴油機組供電;示範系統整合太陽光電(第一期 0.155 MWp,第二期增設 0.2 MWp,MWp 為峰值百萬瓦)、300 kWh(300 度)儲能與能源管理系統,台電當時的規劃目標是擴充到風力 0.6 MW、太陽光電 1.2 MWp、儲能 2,000 kWh(2,000 度)。

澎湖本島的做法是海纜互聯。台澎 161 kV 海纜全長 67.9 公里(海纜 58.8 公里、陸纜 9.1 公里),總預算約新臺幣 157.3 億元,2021 年 10 月 30 日凌晨 4 時併入系統,澎湖電網由獨立系統變成與本島互聯,台電說明可雙向輸電,風、光電力可回送本島。

金門與蘭嶼的重點在儲能的反應速度。金門夏興電廠 2020 年 5 月啟用 2 MW/1 MWh(1,000 度)鋰電池儲能,台電說明遇到機組跳機時可在 0.2 秒內供電支援,傳統備用機組啟動約需 15 至 20 分鐘;當時金門柴油機組裝置容量為 91 MW,太陽光電超過 9 MW、風力 4 MW,特定時段再生能源占比逾 30%。蘭嶼電廠 2022 年 6 月啟用 0.5 MW/1.1 MWh(1,100 度)儲能,由 160 個鋰電池模組組成,可用 0.5 MW 連續供電 2 小時;蘭嶼 2020 年 6 月創下 4.679 MW 的最大用電紀錄,島上 6 部柴油機組最大發電量約 4.8 MW。截至 2022 年新聞稿發布時,蘭嶼 38.8 公里環島電力線路地下化已完成 13.4 公里。

延伸閱讀:關於鋰電池儲能系統的可靠度,可參考本站《EPRI:鋰電池儲能失效率七年下降 98%》。

資料來源

臺灣可以參考的方向

柯迪亞克島顯示,水力搭配風力與電池,可以長期維持很高的再生能源占比。臺灣的金門與蘭嶼已經有 0.2 秒反應的儲能,下一步可以觀察這類設備在機組跳機以外的情境,例如觀光旺季的負載變動與風光出力波動。

依基烏基格的 DOE 資料顯示,村民參與設備的部署、操作與維護,技術選擇的條件也包含在地參與、在地所有權,以及簡易的設計與維護。臺灣的離島與山區社區若導入微電網,可以在規劃階段納入在地維運人力與備品。台電官網記載,台電在屏東(霧台、牡丹、獅子)、嘉義(阿里山)與新北(烏來)等偏鄉與學校建置「綠能+儲能+柴油發電+能源管理系統」的自給自足微電網,並評選國立臺灣科技大學、中興大學與中正大學 3 所大學建置校園微電網示範;台電官網記載的規劃是預計 2026 年完成相關測試,本文撰寫時未另查測試是否已經完成。