2025 年有 78 座電力設施超出電壓限制
2025 年，南韓有 78 座主要輸電與變電設施記錄到電壓過高，高於 2021 年的 4 座。隨著太陽能發電擴增，傳統發電機的運轉減少，而這些機組也有助維持電網穩定。問題升高，促使電力主管機關面臨新壓力：必須取代傳統機組提供的電壓控制服務、升級太陽能設備，並為目前電力市場未予補償的功能付費。
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韓國電力交易所提供給國會議員李鍾培辦公室的資料顯示，受影響的 345 千伏電網設施數量逐年增加：2021 年 4 座、2022 年 22 座、2023 年 52 座、2024 年 61 座、2025 年 78 座。以涵蓋四年間的五個年度統計值計算，最新數字是起始值的 19.5 倍。
更詳細的運轉數據也顯示，電壓問題反覆發生且持續時間長。與此同時，設備採購如今最久可能需時三年，而電力主管機關尚未完整掌握已裝設的再生能源發電設備，有多少能主動支援電壓，或在電網擾動期間維持併網。
南韓已開始尋求技術解決方案。在濟州島，韓國電力公社（KEPCO）正與 ABB 合作開發一部可同時支援電壓與頻率的旋轉機組，預計 2026 年底前投入運轉。範圍更廣的變流器改善計畫將持續至 2029 年，另一項旋轉式支援設備計畫則延續至 2034 年。
眼前的挑戰，是讓這些建設與升級時程跟上正在變化的運轉條件。根據韓國電力交易所數據，2026 年 3 月 29 日中午，太陽能發電約為 25.2 吉瓦，占總發電量 44.5%；燃煤發電約為 6.1 吉瓦。當時太陽能發電量是燃煤的四倍以上。
太陽能增加為何改變電壓管理
電壓是推動電力流經電網的電氣壓力，設備必須讓電壓維持在受控範圍內。頻率則是交流電的節奏。兩者都需要持續管理，但控制它們所需的設備與措施並不相同。
燃煤與液化天然氣電廠使用同步發電機，也就是與電網電氣頻率同步旋轉的機組。除了發電，這些機組也能供應或吸收無功功率，藉此協助控制電壓。
無功功率可維持電力系統輸送有效功率所需的電氣條件。特定區域的無功功率過多或不足，都可能使電壓偏離理想範圍。在用電需求較低時，輸電線可能導致電壓升高，因此需要能吸收無功功率的設備。
太陽能發電會改變運轉平衡。陽光供應的電力增加時，傳統電廠可能降低輸出或停止運轉，讓總供電與用電量相符。發電機停機，也代表失去該機組原本可提供的部分電壓支援。
德成女子大學教授白哲宇認為，近期超電壓增加，主要與發電機停機次數變多有關。他表示，輸電電壓升高過去也曾發生，但運轉中的傳統發電機減少後，控制電壓變得更加困難。
太陽能變流器會將面板產生的直流電轉換為供電網使用的交流電，若具備相應功能並依此運轉，也能提供電壓支援。因此，南韓面臨的挑戰不只在於增設專用設備，也包括更充分運用已併網的再生能源發電設備。
反覆發生的事件顯示，電網承受的壓力不只反映在設施數量上
78 座是受影響設施的數量。運轉紀錄則統計不同地點反覆發生的電壓事件與累積時數，能更詳細呈現電網承受的負擔。
據稱出自一份在政府諮詢會議流傳的電網可靠度績效報告，2025 年超出電壓運轉目標的情況，在 765 千伏電網有 582 次、345 千伏電網有 55,265 次、154 千伏電網有 4,943 次。
同一份資料將 345 千伏電網的超電壓總數列為 55,526 次，但其目標違規統計表則列為 55,265 次。KEPCO 提交國會的資料則約為 55,000 次。因此，確切總數存在落差，但各項數據都顯示年度次數超過 55,000 次。
事件統計列出 2023 年 18,753 次、2024 年 36,717 次、2025 年 55,526 次，兩年間幾乎增加至三倍。超電壓持續超過一小時的累積時間，從 2024 年的 13,174 小時增至 2025 年的 21,396 小時，約增加 62%。這些時數是各設施累加而成。電壓高於 366 千伏的情況累計 70 小時。
這些數據採用的電壓基準也不相同。設施數量統計所指的允許範圍，是 345 千伏上下 5%，約為 327.75 至 362.25 千伏。運轉報告採用的目標範圍較窄，為 336 至 360 千伏。運轉目標要求在電壓觸及較寬的允許界線前採取措施。
目標違規時數最高的是新佳佐變電所，達 3,857 小時，其次為世宗的 3,032 小時、華城的 2,676 小時與群山的 2,420 小時。這些地點顯示，電壓管理須涵蓋多個區域，包括服務主要用電中心的地區。
南韓電網模型說明區域性壓力
學術論文「KPG 193 研究」的研究人員指出，南韓西南部正出現超電壓問題；當地太陽能設施集中，輸電網絡也相對薄弱。
研究人員根據公開資料建立的合成模型，包含 193 個稱為母線的電力連接點、123 座發電機與 407 條輸電線路。模型納入 23.75 吉瓦的太陽能容量，約占總發電容量 134.49 吉瓦的 18%。裝置容量代表潛在輸出；3 月 29 日的數據則是特定時刻實際發出的電量。
以 2022 年 7 月 22 日 13 時，也就是當年夏季尖峰用電日的狀況進行模擬，結果顯示約 40% 的用電需求集中在首都圈。大型燃煤與核電廠集中在沿海，東部電廠則透過輸電線路，將電力輸送至 200 多公里外的首都圈。
因此，南韓既要管理輸往主要用電中心的大量電力，也要處理發電集中地區的局部電壓狀況。西南部的太陽能集中現象，帶來了不同於沿海長距離輸電路線的運轉挑戰。
研究人員建立 KPG 193，作為簡化的測試平台。模型省略了實際電網設備，包括並聯電容器、靜態同步補償器，以及可調整電壓設定的變壓器。由於詳細電網資訊也受到限制，模型利用 KEPCO 區域服務範圍與公開地圖資料，將設施分組。
這項研究提供一種測試發電、需求與地理條件如何互相影響的方法。其設計也凸顯，規劃工作需要進行詳細模擬，並納入各地實際安裝的電壓控制設備。
多數再生能源併網設施位於地方電網
KEPCO 在國會監督審查期間提出的數據顯示，南韓 41.1 吉瓦的再生能源併網容量中，有 30.7 吉瓦接入配電網，約占 75%。若按併網數量計算，99% 使用這些供電給家庭與企業的地方電網。
KEPCO 表示，配電網變流器的功率因數固定為 1.0。簡單來說，這項設定著重供應有效功率，不進行用於電壓控制的無功功率交換。具備調節無功功率能力的變流器，則需要合適的設定與操作指示才能執行這項任務。
自 2020 年起，再生能源設備安裝規範便要求具備電壓控制能力。然而，主管機關尚未掌握超過 30 吉瓦已安裝設備中，這些功能實際啟用與運轉的情況。缺少這份清單，也會影響升級、成本與操作指示等決策。
光雲大學電機工程學教授宋勝浩主張，再生能源發電業者應作為電力系統成員，參與無功功率控制。他也呼籲增加模擬研究與人力，並依據全電網狀況選擇設備。
弘益大學教授全永煥建議，透過同步調相機強化電網，並在難以立即改善既有變流器的地區使用 STATCOM 管理電壓。這兩種方式都希望提供傳統發電機在發電時兼具的支援功能。
在擾動期間維持併網
變流器升級也必須處理電壓或頻率短暫偏離正常狀況時會發生什麼事。保護裝置可能切離設備以避免受損。如果大量發電設備同時脫離電網，供電突然減少，可能使擾動加劇。
KEPCO 的計畫涵蓋稱為 LVRT、LFRT 與 HVRT 的功能。這些功能可讓設備在特定時間內，即使處於低電壓、頻率異常或高電壓狀況，仍持續運轉。適當的高電壓設定也能讓變流器在維持併網的同時吸收無功功率。
KEPCO 社長金東哲在國會監督審查期間說明現有涵蓋範圍及擴大計畫：
我們已確保 90 千瓦（kW）以上設施具備持續運轉性能，並計畫將涵蓋範圍擴大至 20 kW 以上的設施。
KEPCO 表示，正推動至 2029 年的相關功能改善，並計畫在 2034 年前設置同步調相機，以確保慣量。慣量是旋轉機械儲存的能量，可減緩電網頻率突然變化，讓其他控制設備有時間作出反應。
國會議員金柱永也要求檢查緊急切離措施。低頻卸載會在供電不足、頻率降至危險程度時，切斷特定用戶線路。若一條線路連接太陽能發電設備，切斷後減少的淨需求可能低於預期，因為這也會同時移除用電戶與當地發電量。
金柱永引用歐洲輸電系統營運商聯盟（ENTSO-E）專家小組對 2025 年 4 月西班牙與葡萄牙大停電的評估；評估指出，超電壓是由 14 項因素構成的因果鏈中，直接導致事故的原因。固定功率因數運轉與太陽能設備接連脫離電網，都是被指出會加劇電壓上升的因素。
AI 中心帶來需求驟變
AI 資料中心帶來另一項運轉挑戰：大量圖形處理器在計算與資料交換作業間切換時，用電量可能快速變化。
白哲宇估計，大型 AI 訓練中心的需求短時間內可能變動 30% 至 40%。若中心用電量為 1 吉瓦，變化幅度就會達 300 至 400 兆瓦。
2024 年 7 月維吉尼亞州的一起事件，說明需求突然消失造成的影響。據稱引述自北美電力可靠度公司（NERC）的說法，輸電故障導致電壓短暫下跌，觸發資料中心的保護系統。約 1,500 兆瓦的需求因此切離，之後電壓升至正常值的 107%。並未發生大範圍停電。
南韓氣候、能源與環境部於 2026 年 8 月成立研究小組，制定 AI 資料中心的電網接入與運轉要求。針對需求快速變化與保護性切離的詳細規範仍在研擬中。
因此，發電與用電需要協調一致的保護設定。大量太陽能設備切離會讓供電突然減少；大型資料中心切離則會讓需求突然減少。無論哪種情況，電網都必須迅速調整。
設備已有規劃，但交付與補償仍落後
同步調相機與 STATCOM 已納入南韓第 11 次長期輸電與變電設施計畫，但相關設備尚未完成安裝。同步調相機是無須發電出售、仍能支援電網的旋轉機組。STATCOM 則利用電力電子快速調節無功功率與控制電壓。
既有設備也承受壓力。據稱出自電網可靠度報告的數據顯示，2025 年故障的電壓補償容量，包括並聯電抗器與 STATCOM，達 3,500 兆伏安無功，約為 2024 年的三倍。並聯電抗器可吸收無功功率，以抑制電壓上升，尤其是在輸電線負載較低時。
KEPCO 表示，補償設備的採購期已從約一年延長至最久三年，國內製造商也同時承接海外訂單。因此，維修與擴建時程必須將更長的等待時間納入考量。
電力市場也形成另一項限制：無功功率控制服務沒有獨立補償。主要用於調節電壓的機組，沒有一般售電收入可作為投資依據。
首爾科技大學教授俞承勳主張，政策制定者評估再生能源成本時，應將 STATCOM 等設備的投資納入考量。李鍾培則呼籲制定規範，使再生能源擴增與電壓、頻率及電力品質的穩定維持一致。
實際決策涉及由誰付費、哪些既有變流器需要升級、新機組設置在哪裡效益最大，以及設備交付速度。若設備尚未接上電網、完成測試並可投入運轉，僅有建設目標仍不足以完成運轉層面的任務。
濟州計畫具體，時程明確
KEPCO 與 ABB 已簽署合作備忘錄，將在南韓設置首座搭配飛輪、具高慣量的同步調相機。ABB 的濟州計畫公告指出，設備將設於島上北部高壓直流輸電站附近；海底電纜由此連接濟州與本島。
該機組的電壓支援額定容量為 50 兆伏安無功，儲存旋轉能量則接近 500 兆焦耳。飛輪增加旋轉質量，提升減緩頻率突然變化的可用能量。ABB 正在瑞典設計並製造這套系統，預計 2026 年底前投入運轉。
濟州約有 67 萬人口，目標是在 2035 年透過再生能源與潔淨氫能實現淨零排放。這項計畫為轉型提供具體的支援基礎設施，也訂下近期啟用期限。
主要時程顯示，運轉壓力與規劃中的因應措施時間相互重疊：
- 2021 至 2025 年：超出電壓限制的設施從 4 座增至 78 座。
- 2024 年 7 月：維吉尼亞州一起電網擾動，導致約 1,500 兆瓦資料中心需求切離。
- 2026 年 3 月 29 日：中午時，太陽能占南韓總發電量 44.5%。
- 2026 年底：濟州飛輪同步調相機預計投入運轉。
- 2029 年：KEPCO 的變流器性能改善計畫將持續至該年。
- 2034 年：KEPCO 計畫設置同步調相機，以確保慣量。
重點
- 南韓 2025 年有 78 座主要設施記錄到超電壓，高於 2021 年的 4 座。
- 太陽能發電增加，降低了兼具電壓支援功能的傳統發電機運轉量。
- 約 75% 的再生能源併網容量位於配電網，因此變流器的設定與性能攸關電網穩定。
- 主管機關需要完整掌握已安裝變流器的能力；設備交付最久可能需時三年。
- 濟州新設同步調相機預計於 2026 年底前投入運轉；更廣泛的改善計畫將延續至 2029 年與 2034 年。
