抽蓄電廠為何停擺?

近日有讀者來信詢問“能源與氣候的迷思”一書中第16章抽蓄電廠閒置的相關問題。因大多數部落格讀者未必讀過該書，僅將書中有關抽蓄電廠之文字摘錄於下:

台灣有兩個裝置容量極大的抽蓄電廠。一為明湖電廠(100萬瓩)、一為明潭電廠(160萬瓩)，這兩個抽蓄電廠裝置容量共260萬瓩，與核四兩部機270萬瓩相當。抽蓄電廠的目的是在離峰時(深夜電力需求低時)，利用發電成本低廉的基載電廠所發的電，將抽蓄電廠下池的水抽往上池。在白天尖峰用電時，再將上池的水洩往下池，利用水位差來發電以提供尖峰用電。

在1980年代末核能及抽蓄發電廠初建成時，台灣發電結構近乎是最佳化。發電成本低廉的核能及燃煤發電提供了80%的電力(度數)。在深夜離峰時，抽蓄電廠就發揮了極大的儲能功效。當時抽蓄電廠的使用率幾達90%，與低價的核、煤發電配合，提供了極為經濟理想的發電組合。時至今日，因基載電廠(核、煤)裝置容量不足，甚至要動用燃氣電廠來提供基載電力，抽蓄電廠完全英雄無用武之地。

在過去幾年，抽蓄電廠的使用率都只有10%左右。還保持10%使用率的原因是由於水力發電起降最為迅速，調度平衡電力最為方便，但抽蓄電廠的使用已完全沒有經濟成本上的考量了。由花費數百億建造的抽蓄發電的近於閒置，足以清楚驗證我國基載電廠不足的事實。

該讀者感到困惑的是: 既然有可儲能的抽蓄電廠，總應該“充分利用”。為何今日利用率如此低落。說不定其他讀者也有相同疑問，所以在部落格答覆此一問題。

本文有3個附圖。圖1為抽蓄電廠之剖面圖，圖2及圖3為1990年代及目前台灣每日電力負載及基載能力之簡化圖。

                                                                          圖  1

                                                                     圖  2

                                                                      圖  3

抽蓄電廠要發揮作用的先決條件是廉價的基載電廠裝置容量，要大於每天深夜離峰之電力負載。圖2及圖3 abcd線表示的是每天24小時電力負載(需求)，ef線表示基載電廠裝置容量。

假設每度電發電平均成本，基載電廠(核能、燃煤)為1元，中尖載之燃氣發電為3元，據以解釋抽蓄發電的經濟效益。

在1990年代如圖2所示，基載之裝置容量(ef) ，高於每日最低離峰負載(b)，所以在時間e到g之間，基載電廠多餘的發電能力可將抽蓄電廠下池的水抽往上池，即以每度1元的成本將面積A的能量儲存。

在白天尖峰用電時，將儲存於上池的水洩往下池發電，但因效率損失(面積B小於面積A)，面積B每度電成本約為1.2元。

在白天原來cgf三角形的用電，要由每度3元的燃氣發電提供。如今有了抽蓄電廠，每度發電成本3元的燃氣電廠只要提供三角形cgf減去面積B所剩餘的電力需求，所以離峰時利用抽蓄電廠儲能是合算及合理的。

到2010年代，如圖3所示，能提供低價電力基載電廠(核能、燃煤)的裝置容量低於每日最低的電力負載(b)，在ef線及abcd線間之電力需求必須由極為昂貴的燃氣電廠來提供，抽蓄電廠完全英雄無用武之地，只好閒置，無法“充分利用”。

希望以上有圖輔助之敘述，能解答該讀者的疑問。