2014年9月10日 星期三

北部大缺電解決方案 (1)--總論


報載為應付廢核新局召開的第四次全國能源會議,主題訂為電從那裏來?。但的供需是一個地區性問題,台灣供電分為北、中、南三區,所以要準確的討論應分為北部電從那裏來中部電從那裏來南部電從那裏來三個子題。

台灣北部是全國首善之區,全國2300萬人口中,北部(新竹、宜蘭以北)佔了1000萬人,超過全國人口40%用電也佔40%以全台而言北部最為地狹人稠,設立電廠極為困難,北部不足之電力一向是靠南電北送。今年北部供電能力為1388萬瓩尖峰負載為1358萬瓩吾人可預測十年後(2025)北部電力的供需情形。

依規劃未來10年內,北部將有四座電廠共十部機將除役,北部將喪失584的供電能力。

下表列出未來10(2014~2023),北部除役機組



機組
裝置容量
除役年
林口
2x30萬瓩
2014
協和
4x50萬瓩
2017~2023
核一
2x63.6萬瓩
2018, 2019
核二
2x98.5萬瓩
2021, 2023
總計
584萬瓩
2014~2023

未來十年北部確定會新增的機組只有目前正在興建中的林口三部燃煤機組(3x80萬瓩 = 240萬瓩)

今年北部用電尖峰為1358萬瓩,未來10年只要電力每年以2.5%的緩慢速度成長,北部用電於2025年將較目前增加31%(423萬瓩)尖峰用電將達1781萬瓩。

北部目前供電能力為1388萬瓩,十年後除役機組584萬瓩加上新增機組240萬瓩十年後北部供電能力為1044萬瓩供電缺口為737萬瓩。

核一、核二延役可供電324萬瓩,核四兩部機可供電270萬瓩,這三座核能電廠全力運轉可提供594萬瓩電力,北部供電缺口將降為143萬瓩。解決之道是立即動工興建延宕多年的深澳燃煤機組,完工後可增加供電能力160萬瓩。

有人寄望大潭電廠增建燃氣機組以取代核能機組,但大潭新增4部機裝置容量為288萬瓩,與核四兩部機相當(270萬瓩)。尚低於核一、二之裝置容量(324萬瓩)。新增大潭機組不足以取代核一、二、四594瓩的裝置容量。由經濟層面考量核一、二每年發250億度,以燃氣電廠取代(去年燃氣與核能每度價差2.85),每年發電成本將增加700億元。以氣代核決不是正確的能源政策。


解決北部電從那裏來有現成及唯一的答案:核一、二廠延役,核四廠完工商轉,深澳燃煤機組立即動工興建。

答案非常明確,只看政府決心。

延伸閱讀



3 則留言:

  1. 基本上我的態度是「對核能有疑慮」&「應該要漲電價」。但是我發現很多反核者的論述都犯相同的毛病:只看電廠不看電網。包括很多掛教授頭銜的人,只要不是在這個領域,對於電力系統到底是怎樣運作,全部都是一知半解。而且很多人想當然耳的「常識」,其實根本只是「想像」。這種傾向尤其是在反核者講「電力缺口」與「再生能源」這兩件事的時候特別明顯。

    講白了就是三個盲點:

    1. 電力不是「夠用」就好。

    很多反核人士在講到這個議題時,都喜歡把發電量、用電量「加起來比較」。實際上「加起來比較」這種作法只能當做是長期(以十年為單位的長期)整體電力發展的指標,而真實世界的電力系統不可能像這樣運作:你不能把兩小桶電混在一起變成一大桶,然後擺到明天早上再用。

    電力系統的邏輯說穿了其實很簡單:負載大於供應,就會跳電。而且電力系統的崩潰是連鎖反應,一個小區域的電力供應系統跳電,負載就會轉移到其他饋線,如果這個「其他饋線」也沒有足夠的電力供應,就會被拖下水。然後受影響區域就會持續擴大。

    電力系統任何的負載反應變化都是瞬間發生,2003 年的美東大停電,從紐約到底特律、多倫多到渥太華,就是因為緬因洲一個發電廠跳電(業界內幕傳聞說起因是一根樹枝壓倒高壓電纜線...不過官方調查報告並沒有提到這些細節),在短短十秒內,電力網路全面崩潰。而且跳電之後引發的各種問題,花了美國佬花了快一個星期,才完全復電。

    要避免這種現象,除了電網設計要能即時反應以防止連鎖崩潰(講白了就是讓部分區域斷電)以外,就是要有足夠的備載容量。目前台灣的備載容量,除了排定的歲修外,還可以忍受兩組火力發電機組在運作時臨時跳離。如果核四不商轉,核一、核二、協和電廠依照表定計畫陸續除役,台灣必定會回到民國 70、80 年代,經常發生計畫與非計畫限電的狀況。

    而這個電力缺口,不是靠「冷氣開到 28 度」這種程度就能補足的。當然,以「愛護地球」的角度來看,節省用電永遠是好的而且應該鼓勵;但是以電力系統的角度,完全是杯水車薪。

    真的要靠節能來彌補電力缺口,最好的方法就是:漲電價。當然,這會造成全國從上到下哀鴻遍野、產業出走、失業率上升、啥子「實質可支配收入」降低...云云云云。

    我只想說:台灣產業在上受政府保護、下面基層員工乖乖不敢反彈的優渥環境下,喊產業轉型產業轉型喊了這麼多年,經濟部工業局產業發展計畫一個接著一個,補助金像散彈一樣一直往外灑,真正成功轉型變成「靠腦袋賺錢」的產業,到底有多少?



    2. 不能直接把國外的電力發展狀況套用到台灣。

    很多擁核/反核者都喜歡講德國,講當地的再生能源發展、備載容量計畫云云。但是很少人想到這個問題:歐洲的電網基本上都是相連的,而且每家電力公司也都會互相買賣電力,但是台灣只有台電這唯一一個主要電網。

    講難聽點,就是別人能以鄰為壑,我們卻不行。

    當然,如果台灣願意接受向大陸買電,把大陸這個鄰當成壑,那就另當別論了。不過,這已經不再是技術或政治經濟問題,而是宗教問題,所以就不用多講了。


    3. 再生能源的成本不只是「發電設備」,輸配電系統的隱藏成本才是恐怖大王。

    再生能源現行科技最大的問題,就是單位面積的發電量,也就是發電密度太低。先不管「比利時太陽能公路」這類的理盲臉書笑話;很多「理性」的反核者喜歡用日本、美國的太陽能電廠來質疑國內的再生能源發展政策。但問題是,我不曉得有沒有人真的去算過,他們自己舉例的太陽能電廠,效率到底如何。

    以日本九州大分上個月剛剛蓋好的太陽能發電廠為例,佔地 105 公頃,輸出功率 82MW,以能量密度來說已經比大陸的電廠要高很多了。電廠所在的大分縣日照時數差不多和嘉義相當,但是年度總發電量預計只有約 8700 萬度。

    而目前台灣火力電廠,以面積差不多大小的興達火力電廠為例,總面積 135 公頃,總裝置容量是 4325 MW。一般火力電廠機組年運作時間大約是 7000 小時,亦即年度總發電量是 302 億度。

    雖然不能這樣依此類推,不過我忍不住換算:總共要蓋 365.4 平方公里的太陽能電廠,也就是整個台北市 + 基隆市的面積,才比得上一個興達火力電廠!

    另一個很多人喜歡舉的例子就是號稱全世界最大的 Ivanpah 發電廠,這個電廠用的是聚光塔式發電技術,發電量可以到 392 MW,常被反核人士用來反駁反反核人士的反再生能源論點。

    但是這些「很多人」也同時自動忽略一件事:Ivanpah 發電廠的總面積大約是 1.5 個台北市大安區,而且當地的有效日照時數是 3700 小時/年,是台灣南部的 1.8 倍。換句話說,Ivanpah 發電廠如果要蓋到台灣,大概就需要整個內湖區這樣的大小。

    而向反核人士指出這一點時,話題通常就會神奇的被轉到風力、小型太陽能板等民間設置。但是這些人還是有意無意忽略最重要的事:這些東西發出來的電,到底是怎樣進到你家的?

    現在的電力系統中,火力、核能產生的電壓是 345KV,經過超高壓變電所、一次變電所、二次變電所轉成 22KV 的中壓,送到架設在大樓地下室、電線杆、路旁的低壓變電箱,轉成 220V,再送進一般民宅。而超高壓變電所產生的 161KV、一次變電所產生的 61KV,部分也直接供應工業用戶使用。然後也有部分配電變電站是直接接受超高壓變電站的 161KV。

    現在問題來了:如果蓋不了兆瓦(100MW)等級的再生能源電廠,那蓋一堆中小型的再生能源電廠如何?確實可行,但是這些中小型的再生能源電廠發電容量&電壓都低,現行技術下最適合的就是併入 22KV 的配電電網系統。

    22KV 中壓配電系統相當於電力網路的微血管,而且再生能源發出來的電,不是說拿兩條電線和主幹線絞在一起就好;同樣需要經過逆變、切換等電網處理程序,而且當 22KV 主饋線斷電時,要避免再生能源往源頭反饋,同時也需要避免發生電力孤島現象。更重要的是:再生能源的發電量需要更即時的監測,不能像水力這樣只靠每日的負載預測,使用再生能源的微電網系統,需要以每 15 分鐘為單位進行調節。

    換句話說,原本電力系統的 SCADA 資訊系統只需要蓋到二次變電所,要納入分散式再生能源,就必須要延伸到每個用戶的配電變電箱。當然,這要花錢,很多錢,很多、很多、很多錢。

    現在台電光是要搞個 AMI 前後就搞了快十年,技術也不曉得換新多少代;先是卡法令、再來卡採購法(該死的『圖利』兩個字至少卡死台灣三十年競爭力)、卡標準,搞到現在,則是最現實的問題:沒錢繼續搞。現在要搞再生能源微電網,要花多少時間多少錢,抱歉,我完全無法想像。

    如果台灣真的要認真發展再生能源,個人的看法是以氣電共生模式,以個別高壓用戶為單位,讓使用者自行建造微電網,然後台電以躉售電價方式計算,這樣比較有可能實行。而政府要做的就是提供動機:如果「補助」無法成為有效的胡蘿蔔,那麼「漲電價」就是棍子。


    總之,電力網路是一個極度複雜的系統,不是你想怎樣他就能怎樣。如果反核人士聽不進去「核能是安全的」這樣的科學論述,卻一味相信「缺電不會發生」「全台蓋太陽能加起來超過核四」這種完全不考慮電力系統的錯誤科學論述,這恐怕也不是什麼正確的態度。

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    1. 這篇講得太好了,陰差陽錯,今天才看到. 太抱歉了.

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    2. 全文已轉載於3/3/'15部落格。

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