Lonjakan Voltan Lampau di Korea Selatan Dedahkan Kekurangan dalam Kesiapsiagaan Grid Solar

78 kemudahan kuasa melebihi had voltan pada 2025

Korea Selatan merekodkan voltan berlebihan di 78 kemudahan penghantaran dan pencawang utama pada 2025, meningkat daripada empat pada 2021, apabila peluasan penjanaan solar mengurangkan operasi penjana konvensional yang turut membantu menstabilkan grid. Peningkatan ini memberi tekanan baharu kepada pihak berkuasa elektrik untuk menggantikan perkhidmatan kawalan voltan oleh penjana tersebut, menaik taraf peralatan solar dan membayar fungsi yang pada masa ini tidak diberi pampasan oleh pasaran elektrik.

Data Korea Power Exchange yang dibekalkan kepada pejabat ahli parlimen Lee Jong-bae menunjukkan bilangan kemudahan terjejas pada rangkaian 345 kilovolt meningkat setiap tahun: empat pada 2021, 22 pada 2022, 52 pada 2023, 61 pada 2024 dan 78 pada 2025. Angka terkini itu 19.5 kali paras permulaan, berdasarkan lima kiraan tahunan dalam tempoh empat tahun.

Angka operasi yang lebih terperinci turut menunjukkan masalah voltan berulang dan berpanjangan. Sementara itu, perolehan peralatan kini boleh mengambil masa sehingga tiga tahun, manakala pihak berkuasa elektrik tidak mempunyai gambaran lengkap tentang sejauh mana penjanaan tenaga boleh baharu yang dipasang mampu menyokong voltan secara aktif atau kekal tersambung ketika gangguan.

Korea Selatan sudah mula mengusahakan penyelesaian teknikal. Di Pulau Jeju, Korea Electric Power Corporation, atau KEPCO, bekerjasama dengan ABB menghasilkan mesin berputar yang direka untuk menyokong voltan dan frekuensi, dan dijadualkan beroperasi menjelang akhir 2026. Penambahbaikan inverter yang lebih luas diteruskan hingga 2029, manakala satu lagi program untuk peralatan sokongan berputar berjalan hingga 2034.

Cabaran segera ialah menyelaraskan jadual pembinaan dan naik taraf itu dengan keadaan operasi yang sedang berubah. Pada tengah hari 29 Mac 2026, solar membekalkan kira-kira 25.2 gigawatt, atau 44.5% daripada penjanaan, manakala arang batu membekalkan kira-kira 6.1 gigawatt, menurut angka Korea Power Exchange. Pengeluaran solar ketika itu lebih empat kali ganda pengeluaran arang batu.

Mengapa lebih banyak solar mengubah pengurusan voltan

Voltan ialah tekanan elektrik yang menggerakkan tenaga elektrik melalui rangkaian. Peralatan memerlukan voltan dalam julat terkawal. Frekuensi pula mengukur rentak arus ulang-alik. Kedua-duanya memerlukan pengurusan berterusan, tetapi peralatan dan tindakan untuk mengawalnya berbeza.

Loji arang batu dan gas asli cecair menggunakan penjana segerak, iaitu mesin berputar yang bergerak seiring dengan frekuensi elektrik grid. Selain menghasilkan elektrik, penjana ini boleh membekalkan atau menyerap kuasa reaktif, iaitu pertukaran elektrik yang membantu mengawal voltan.

Kuasa reaktif menyokong keadaan elektrik yang diperlukan untuk mengalirkan kuasa berguna melalui sistem. Kuantiti yang terlalu banyak atau terlalu sedikit di kawasan tertentu boleh menolak voltan keluar daripada julat yang dikehendaki. Ketika permintaan elektrik rendah, talian penghantaran boleh menyumbang kepada kenaikan voltan, lalu memerlukan peralatan untuk menyerap kuasa reaktif.

Penjanaan solar mengubah keseimbangan operasi. Apabila cahaya matahari membekalkan lebih banyak elektrik, loji konvensional mungkin mengurangkan pengeluaran atau dihentikan supaya jumlah bekalan sepadan dengan penggunaan. Penjana yang dihentikan turut menghilangkan sebahagian sokongan voltan yang sebelum ini disediakan oleh mesin itu.

Baek Cheol-woo, profesor di Duksung Women's University, mengaitkan sebahagian besar peningkatan terkini voltan lampau dengan penutupan penjana yang lebih kerap. Beliau berkata voltan penghantaran pernah meningkat sebelum ini, tetapi bilangan penjana konvensional yang beroperasi lebih rendah menjadikannya lebih sukar dikawal.

Inverter solar, yang menukarkan arus terus daripada panel kepada arus ulang-alik untuk grid, juga boleh menyokong voltan jika dilengkapi dan dikendalikan untuk tujuan itu. Oleh itu, cabaran Korea Selatan melibatkan penambahan peralatan khusus serta penggunaan yang lebih baik bagi penjana boleh baharu yang sudah tersambung.

Kejadian berulang menunjukkan tekanan melangkaui kiraan kemudahan

Angka 78 mengira kemudahan yang terjejas. Rekod operasi pula mengira kejadian voltan berulang dan jumlah jam terkumpul di lokasi berbeza, sekali gus memberikan gambaran lebih terperinci tentang beban pada rangkaian.

Angka yang dikaitkan dengan laporan prestasi kebolehpercayaan grid dan diedarkan dalam mesyuarat penasihat kerajaan meletakkan pelanggaran sasaran operasi voltan pada 2025 sebanyak 582 di rangkaian 765 kilovolt, 55,265 di rangkaian 345 kilovolt dan 4,943 di rangkaian 154 kilovolt.

Catatan yang sama menyatakan jumlah voltan lampau pada rangkaian 345 kilovolt sebanyak 55,526, sedangkan jadual pelanggaran sasaran menyatakan 55,265. Pendedahan KEPCO kepada parlimen menyebut kira-kira 55,000. Maka, jumlah tepat menunjukkan percanggahan, walaupun setiap angka meletakkan kiraan tahunan melebihi 55,000.

Siri kejadian menyenaraikan 18,753 kes pada 2023, 36,717 pada 2024 dan 55,526 pada 2025, hampir tiga kali ganda dalam tempoh dua tahun. Tempoh terkumpul bagi kejadian voltan lampau yang berlarutan lebih sejam meningkat daripada 13,174 jam pada 2024 kepada 21,396 jam pada 2025, iaitu kira-kira 62%. Jam tersebut terkumpul merentas kemudahan. Voltan melebihi 366 kilovolt direkodkan selama 70 jam.

Angka itu turut menggunakan penanda aras voltan yang berbeza. Kiraan kemudahan merujuk kepada julat dibenarkan 5% melebihi atau di bawah 345 kilovolt, iaitu kira-kira 327.75 hingga 362.25 kilovolt. Laporan operasi menggunakan sasaran lebih sempit, iaitu 336 hingga 360 kilovolt. Sasaran operasi memerlukan campur tangan sebelum voltan mencapai had dibenarkan yang lebih luas.

Jam pelanggaran sasaran tertinggi direkodkan di pencawang Singajwa, sebanyak 3,857 jam, diikuti Sejong dengan 3,032 jam, Hwaseong dengan 2,676 jam dan Gunsan dengan 2,420 jam. Lokasi ini menunjukkan pengurusan voltan memerlukan perhatian di beberapa wilayah, termasuk kawasan yang membekalkan pusat penggunaan utama.

Model grid Korea menjelaskan tekanan mengikut geografi

Penyelidik di sebalik kertas akademik kajian KPG 193 mengenal pasti masalah voltan lampau yang timbul di barat daya Korea Selatan, tempat pemasangan solar tertumpu dan rangkaian penghantaran agak lemah.

Model sintetik mereka, yang dibina menggunakan data awam, mengandungi 193 titik sambungan elektrik yang dipanggil bas, 123 penjana dan 407 talian penghantaran. Model itu merangkumi kapasiti solar sebanyak 23.75 gigawatt, kira-kira 18% daripada jumlah kapasiti penjanaannya sebanyak 134.49 gigawatt. Kapasiti mengukur potensi pengeluaran, manakala angka 29 Mac menggambarkan elektrik yang benar-benar dijana pada waktu tertentu.

Simulasi menggunakan keadaan pada 13:00, 22 Julai 2022, iaitu hari permintaan puncak musim panas, meletakkan kira-kira 40% permintaan elektrik di kawasan metropolitan. Loji arang batu dan nuklear berskala besar tertumpu di sepanjang pantai, dengan loji di timur menghantar elektrik sejauh lebih 200 kilometer ke arah wilayah ibu negara.

Oleh itu, Korea Selatan perlu mengurus pemindahan elektrik berskala besar ke pusat permintaan utamanya serta keadaan voltan setempat di kawasan yang mempunyai penjanaan tertumpu. Tumpuan solar di barat daya menambah cabaran operasi yang berbeza daripada laluan penghantaran pantai yang panjang.

Penyelidik membangunkan KPG 193 sebagai platform ujian ringkas. Peralatan grid sebenar, termasuk kapasitor pirau, pemampas segerak statik dan transformer dengan tetapan voltan boleh laras, tidak dimasukkan. Maklumat rangkaian terperinci juga terhad, maka model itu mengelompokkan kemudahan menggunakan kawasan perkhidmatan wilayah KEPCO dan data pemetaan awam.

Kajian itu menyediakan cara untuk menguji interaksi antara penjanaan, permintaan dan geografi. Reka bentuknya turut menunjukkan sebab perancangan memerlukan simulasi terperinci yang merangkumi peralatan kawalan voltan yang dipasang di setiap lokasi.

Kebanyakan sambungan tenaga boleh baharu berada pada rangkaian tempatan

Data KEPCO yang dibentangkan semasa penelitian parlimen menunjukkan rangkaian pengagihan menampung 30.7 gigawatt daripada kapasiti sambungan tenaga boleh baharu Korea Selatan sebanyak 41.1 gigawatt, kira-kira 75%. Mengikut bilangan sambungan, 99% menggunakan rangkaian tempatan ini, yang menyalurkan elektrik ke rumah dan perniagaan.

KEPCO berkata inverter pengagihan beroperasi pada faktor kuasa tetap 1.0. Secara ringkas, tetapan itu menumpukan pada pembekalan kuasa berguna tanpa pertukaran kuasa reaktif untuk kawalan voltan. Inverter yang mampu melaraskan kuasa reaktif memerlukan tetapan dan arahan operasi yang sesuai untuk melaksanakan tugas itu.

Peraturan pemasangan peralatan tenaga boleh baharu telah mewajibkan keupayaan kawalan voltan sejak 2020. Namun, pihak berkuasa belum mengenal pasti status penggunaan sebenar dan operasi fungsi itu merentas lebih 30 gigawatt peralatan yang dipasang. Ketiadaan inventori tersebut turut menjejaskan keputusan tentang naik taraf, kos dan arahan operasi.

Song Seung-ho, profesor kejuruteraan elektrik di Kwangwoon University, berpendapat penjana tenaga boleh baharu patut mengambil bahagian dalam kawalan kuasa reaktif sebagai anggota sistem elektrik. Beliau turut menyeru lebih banyak kerja simulasi dan penambahan kakitangan, dengan pemilihan peralatan berdasarkan keadaan di seluruh rangkaian.

Jeon Young-hwan, profesor di Hongik University, mencadangkan penggunaan pemeluwap segerak untuk mengukuhkan grid dan STATCOM bagi mengurus voltan apabila penambahbaikan segera pada inverter sedia ada sukar dilakukan. Kedua-dua pendekatan bertujuan membekalkan sokongan yang sebelum ini disediakan oleh penjana konvensional ketika menghasilkan elektrik.

Kekal tersambung semasa gangguan

Naik taraf inverter juga perlu menangani apa yang berlaku apabila voltan atau frekuensi menyimpang seketika daripada keadaan normal. Peranti perlindungan mungkin memutuskan sambungan peralatan untuk mencegah kerosakan. Jika banyak penjana terputus serentak, kehilangan bekalan secara mendadak boleh memburukkan gangguan.

Rancangan KEPCO merangkumi fungsi yang dikenali sebagai LVRT, LFRT dan HVRT. Fungsi ini membolehkan peralatan terus beroperasi sepanjang tempoh tertentu ketika voltan rendah, frekuensi tidak normal atau voltan tinggi. Tetapan voltan tinggi yang sesuai juga boleh membolehkan inverter menyerap kuasa reaktif sambil kekal tersambung.

Presiden KEPCO Kim Dong-cheol menerangkan liputan sedia ada dan peluasan yang dirancang semasa penelitian parlimen:

Kami telah memastikan prestasi operasi berterusan bagi kemudahan berkapasiti 90 kilowatt (kW) atau lebih, dan merancang untuk meluaskan liputan kepada kemudahan berkapasiti 20 kW atau lebih.

KEPCO berkata pihaknya sedang melaksanakan penambahbaikan fungsi tersebut hingga 2029 dan merancang pemasangan pemeluwap segerak hingga 2034 untuk memastikan inersia. Inersia ialah tenaga tersimpan dalam jentera berputar yang memperlahankan perubahan mendadak frekuensi grid, sekali gus memberi masa kepada kawalan lain untuk bertindak balas.

Ahli parlimen Kim Juyoung turut meminta semakan terhadap aturan pemutusan kecemasan. Pelepasan beban frekuensi rendah memutuskan litar pelanggan terpilih apabila bekalan elektrik tidak mencukupi dan frekuensi merosot ke paras berbahaya. Litar yang mengandungi penjana solar mungkin mengurangkan permintaan bersih pada kadar lebih rendah daripada jangkaan kerana pemutusannya menyingkirkan pengguna elektrik dan penjanaan setempat.

Kim memetik penilaian panel pakar ENTSO-E mengenai gangguan bekalan pada April 2025 di Sepanyol dan Portugal, yang mengenal pasti voltan lampau sebagai punca langsung dalam rantaian yang melibatkan 14 faktor. Operasi pada faktor kuasa tetap dan pemutusan solar berturut-turut adalah antara faktor yang dinyatakan memburukkan kenaikan voltan.

Pusat AI menambah perubahan mendadak dalam permintaan

Pusat data AI menimbulkan satu lagi cabaran operasi: penggunaan elektrik boleh berubah dengan pantas apabila sejumlah besar pemproses grafik bertukar antara pengiraan dan pertukaran data.

Baek menganggarkan permintaan di pusat latihan AI berskala besar boleh berubah 30% hingga 40% dalam tempoh singkat. Bagi pusat yang menggunakan satu gigawatt, ini bermakna perubahan sebanyak 300 hingga 400 megawatt.

Kejadian di Virginia pada Julai 2024 menggambarkan kesan kehilangan permintaan secara mendadak. Menurut laporan yang dikaitkan dengan North American Electric Reliability Corporation, kerosakan talian penghantaran menyebabkan penurunan voltan seketika lalu mencetuskan sistem perlindungan pusat data. Kira-kira 1,500 megawatt permintaan terputus, selepas itu voltan meningkat kepada 107% paras normal. Gangguan bekalan elektrik meluas tidak berlaku.

Kementerian Iklim, Tenaga dan Alam Sekitar Korea Selatan menubuhkan kumpulan kajian pada Ogos 2026 untuk membangunkan keperluan sambungan grid dan operasi bagi pusat data AI. Keperluan terperinci untuk menangani perubahan permintaan pantas dan pemutusan oleh sistem perlindungan masih dibangunkan.

Oleh itu, tetapan perlindungan bagi penjanaan dan penggunaan perlu diselaraskan. Pemutusan solar berskala besar secara mendadak menghilangkan bekalan; pemutusan pusat data berskala besar secara mendadak menghilangkan permintaan. Kedua-dua kejadian memerlukan rangkaian menyesuaikan diri dengan pantas.

Peralatan dirancang, tetapi penghantaran dan pembayaran ketinggalan

Pemeluwap segerak dan STATCOM dimasukkan dalam pelan kemudahan penghantaran dan pencawang jangka panjang ke-11 Korea Selatan, namun pemasangannya belum selesai. Pemeluwap segerak ialah mesin berputar yang menyokong rangkaian tanpa menjana elektrik untuk dijual. STATCOM menggunakan elektronik kuasa untuk melaraskan kuasa reaktif dengan pantas dan mengawal voltan.

Peralatan sedia ada juga mengalami tekanan. Angka yang dikaitkan dengan laporan kebolehpercayaan grid meletakkan kapasiti pampasan voltan yang gagal, termasuk reaktor pirau dan STATCOM, pada 3,500 megavolt ampere reaktif pada 2025, kira-kira tiga kali ganda paras 2024. Reaktor pirau menyerap kuasa reaktif untuk mengekang kenaikan voltan, khususnya apabila talian penghantaran membawa beban rendah.

KEPCO berkata tempoh perolehan peralatan pampasan meningkat daripada kira-kira setahun kepada sehingga tiga tahun, sementara pengeluar dalam negara turut membekalkan pesanan dari luar negara. Oleh itu, jadual pembaikan dan peluasan perlu mengambil kira tempoh menunggu yang lebih lama.

Pasaran elektrik menimbulkan satu lagi kekangan: perkhidmatan kawalan kuasa reaktif tidak diberi pampasan secara berasingan. Mesin yang dibina terutamanya untuk mengawal voltan tidak mempunyai jualan elektrik biasa untuk menghalalkan pelaburannya.

Yoo Seung-hoon, profesor di Seoul National University of Science and Technology, berpendapat pelaburan dalam peralatan seperti STATCOM patut dimasukkan apabila penggubal dasar menilai kos tenaga boleh baharu. Lee Jong-bae menggesa penggubalan peraturan yang menyelaraskan peluasan tenaga boleh baharu dengan kestabilan voltan, frekuensi dan kualiti elektrik.

Keputusan praktikal melibatkan siapa yang membayar, inverter sedia ada yang mana perlu dinaik taraf, lokasi yang paling mendapat manfaat daripada mesin baharu dan tempoh yang diperlukan untuk menghantarnya. Sasaran pembinaan sahaja tidak menyelesaikan tugas operasi selagi peralatan belum disambungkan, diuji dan tersedia untuk digunakan.

Jeju menawarkan projek konkrit dan tarikh akhir

KEPCO dan ABB menandatangani memorandum persefahaman untuk membangunkan pemeluwap segerak pertama Korea Selatan yang digandingkan dengan roda tenaga bagi menghasilkan inersia tinggi. Pengumuman projek Jeju ABB menempatkan mesin itu berhampiran stesen arus terus voltan tinggi di utara pulau berkenaan, tempat kabel dasar laut menghubungkan Jeju dengan tanah besar.

Unit itu berkadar 50 megavolt ampere reaktif untuk sokongan voltan dan hampir 500 megawatt saat bagi tenaga putaran tersimpan. Roda tenaga menambah jisim berputar, sekali gus meningkatkan tenaga yang tersedia untuk memperlahankan perubahan frekuensi mendadak. ABB mereka bentuk dan mengeluarkan sistem itu di Sweden, dengan operasi dijadualkan menjelang akhir 2026.

Jeju, yang menempatkan kira-kira 670,000 penduduk, menyasarkan pelepasan sifar bersih menjelang 2035 menerusi tenaga boleh baharu dan hidrogen bersih. Projek itu menyediakan infrastruktur sokongan khusus untuk peralihan tersebut serta sasaran pentauliahan dalam masa terdekat.

Tarikh utama menunjukkan pertindihan antara tekanan operasi dengan tindak balas yang dirancang:

• 2021 hingga 2025: Bilangan kemudahan yang melebihi had voltan meningkat daripada empat kepada 78.
• Julai 2024: Gangguan di Virginia memutuskan kira-kira 1,500 megawatt permintaan pusat data.
• 29 Mac 2026: Solar membekalkan 44.5% penjanaan Korea Selatan pada tengah hari.
• Akhir 2026: Pemeluwap segerak beroda tenaga Jeju dijadualkan mula beroperasi.
• 2029: Program penambahbaikan prestasi inverter KEPCO berlanjutan hingga tahun ini.
• 2034: KEPCO merancang pemasangan pemeluwap segerak untuk memastikan inersia.

Perkara Utama

• Korea Selatan merekodkan voltan lampau di 78 kemudahan utama pada 2025, berbanding empat pada 2021.
• Penjanaan solar yang lebih tinggi mengurangkan operasi penjana konvensional yang turut menyediakan sokongan voltan.
• Rangkaian pengagihan menampung kira-kira 75% kapasiti sambungan tenaga boleh baharu, menjadikan tetapan dan prestasi inverter faktor utama kestabilan grid.
• Pihak berkuasa memerlukan inventori lengkap keupayaan inverter yang dipasang, sedangkan penghantaran peralatan boleh mengambil masa sehingga tiga tahun.
• Pemeluwap segerak baharu Jeju dijadualkan beroperasi menjelang akhir 2026; penambahbaikan lebih luas diteruskan hingga 2029 dan 2034.