台灣電力困局 (引自本書第10章)
上章對20年來我國電力需求面及供應面的成長作了簡單的鳥瞰。但在進一步深入了解我國目前電力發展的困境前先應解釋訂定能源/電力政策應考量的因素。15.1 能源政策考量
各國訂定能源政策時都必須考量的三大因素,又稱3E考量。制定能源政策首先要考量的是能源供應安全,不少人都忽略了這一點。能源之於社會就如同糧食之於個人。如果糧食供應中斷,個人無法存活。能源供應中斷,則社會將全面停擺。這就是為何各國在制定能源政策時都將能源供應安全列為首位的原因了。
制定能源政策的另外兩個考量是經濟成本及環境保護。低廉的能源供應方可確保國家的競爭力,適宜的環保政策才能確保環境永續。制定能源政策時,能源供應安定、經濟成本及環境保護三者都應考量,許多時候無法達成三贏,政策上的取捨就要依賴高度的智慧。
能源供應安全
如前所述,我國電力主要是依賴火力(煤、油、天然氣)及核能。這四種燃料在供應上的安全可以用其在國內之存量作為指標。台灣是自產能源十分貧乏的國家,99%以上的能源都依賴進口,每年進口能源的費用超過1兆台幣。由圖15-2可知核能燃束在我國有1年半的存量,原因在於核燃料能量密度極高,核反應器中的燃料棒一經裝填可使用18個月才需停機更換。燃料束的體積又極小,只要一架飛機空運即可供應。化石燃料能量密度遠小於核燃料,所以就需要大量由海運進口,目前我國油存量為60天,煤為45天。天然氣必須經過液化才合適運輸,其液化溫度為-162℃,不論運輸船或儲槽都需特別製造。目前我國有永安/台中兩個液化天然氣接收站,總儲存量僅夠10天使用。以能源供應安全角度而言,核能最為安全,這就是許多時候核能被歸類為「準」自產能源。油、煤次之,天然氣電廠雖占了我國電力1/3的裝置容量,但只有10天的存量,不論任何人為或天然的風吹草動,我國近1/3的電廠就會面臨「斷糧」的威脅,是我國國家安全的一個軟肋。數年前曾發生因一艘天然氣船延誤,影響到天然氣發電廠斷炊無預警停電,導致當時台電董事長引咎辭職一事,大家恐也未全然淡忘。
能源成本考量
能源政策的第二個考量是經濟成本,圖15-3(編註:詳細數字請見附表6)即為2006-2010五年間我國核能、燃煤、燃氣三者每度電發電成本的比較。燃油發電因成本最高,占我國總發電量日少,未來也無加建計畫,在此不予比較。由圖15-3可以看出核能發電成本極為低廉,原因之一在於我國核能廠運轉都超過25年,折舊均已攤提完畢。
燃氣發電極為昂費,2006-2010五年間每度電的平均發電成本高達3.2元,較核能發電每度電成本高出2.57元,較燃煤發電高出1.78元。
1.78元或2.57元的數字看起來並不大,但勿忘我國每年用電量超過2000億度,每度電成本差1元就是2000億元,絕對不是一個小數目。
圖15-4(編註:詳細數字請見附表7)為2010年核/煤/氣三種燃料的發電度數及成本。由表可看出核能發電400億度,總成本不過264億元。燃氣發電只有580億度,遠低於燃煤發電的934億度,但發電成本高達1,810億元,較燃煤的1,485億度高出近325億元。近數年來台電年年虧損,最主要的原因就在於燃氣發電占了全系統過高的比例。
圖14-1顯示用電量從早到晚的不同,深夜時段用電低,白天用電高。深夜用電約只有白日尖峰的7成左右。從另一個角度而言,表示這7成的電力是全天的最低需求,提供這些最低電力需求的電廠全天可以24小時不停運轉供電。這些電廠就稱之為基載電廠。在清晨用電漸增時就啟動一些中載電廠補基載電力之不足,到中午左右用電達全日最高峰,就再啟動尖載電廠來應付每天只有數小時的尖峰負載。
因為基載電廠必須全日24小時不停運轉,而中載、尖載電廠每天運轉時數較少,全球電力公司就以發電成本最低廉的電廠(核電、燃煤)作為基載機組。這些基載機組通常啟動費時,較不合適作為中、尖載電廠。因為中、尖載電廠的供應必須配合用電量升降載,所以通常以較易啟降的燃氣電廠配合少數燃煤機組作為中載,而以最易啟降的水力(含抽蓄電廠)配合燃氣機組作為尖載。
我國目前電力系統的最大問題,就是可提供廉價電力的基載電廠(核能、燃煤)不足,只好啟動極為昂貴的燃氣電廠作為24小時不停供電的基載電廠。針對此一問題,本章將進一步討論。
能源環保考量
能源政策的第三個考量是環境保護,以「傳統」空氣污染排放而言,核能是零排放,燃煤與燃氣在加裝空氣污染防制系統後也都符合我國環保法規。目前人們最注意的反而是各種發電方式的二氧化碳排放。目前燃煤機組開發時常碰壁,而燃氣機組容易過關的最主要原因,就在於燃氣電廠排碳低於燃煤排碳,在幾次全國能源會議因而都有「擴大燃氣發電」的結論。
但燃煤與燃氣每度電發電成本相差1.78元(見附表6),而燃氣與燃煤相較每度電減碳0.42公斤(見表15-1),表示以燃氣發電取代燃煤發電每公斤的減碳成本為4.2元(1.78/0.42)。每噸二氧化碳減碳成本為4200元(140美元),遠高於絕大多數減碳方式的成本,這是一個最昂貴極不合適採用的減碳手段,可怕的是我國的能源政策正朝著「擴大燃氣發電」的錯誤方向全速前進。
15.2 建廠時程
能源政策的失誤影響極為深遠,其中重要原因之一就在於電廠等基礎建設都要花很長的時間規劃、建設。在完成後又至少持續運轉30年(燃氣)或40年(核能、燃煤)。糾正錯誤的政策,極為曠日廢時,要花上「數十年」為單位的歲月。圖15-5即為台電建廠從規劃到完工的時程。由圖15-5顯示台電決定進行某一計畫,最先要進行可行性研究(呈報經濟部/行政院)及環境影響評估(呈報環保署)。這兩份報告從遴選顧問公司、顧問公司完成報告到政府單位批准的流程至少2年。在政府批准後,台電將另行聘請顧問公司進行電廠招標文件的準備。顧問公司必須完成全廠初步設計規劃,台電並將進行統包商的預審,這一階段至少費時一年半。台電正式招標(統包商)後,統包商通常要花半年準備數百億甚至上千億工程的投標文件,再經台電與顧問公司審標直到議約完成,這又要花一年半的時間,所以在建廠統包商得標前已經花了5年的時間準備。
統包商在得標後,將進行細部設計、設備製造及採購再運送到工地進行機電安裝、土木工程也同時施工直到試運轉成功移交台電才算大功告成。各種電廠的複雜度不同,建廠時程也各不相同,燃氣電廠較簡單,約3年可完成,燃煤約5年,核能常要建7、8年。所以建廠總時程依燃氣/燃煤/核能不同,各需8年/10年/13年之久。
15.3 新建電廠之回顧與展望
回顧過去20年完工電廠記錄,也會有許多驚人的發現。表15-2是1990-1999李登輝主政時完工的電廠。在這十年完工的電廠多半是在蔣經國主政時已規劃進行的。共加建941萬瓩(9.41GW)的電廠,平均每年增建94.1萬瓩的電廠,核二、三廠的單機容量約為100萬瓩,表示這10年每年增加的發電能力幾乎等於一個核能機組。由本表可看出1990-1999的10年間,燃煤機組增加500萬瓩(5 GW),燃氣電廠增加了257萬瓩(2.6 GW),而水力電廠(主要是抽蓄電廠)增加了184萬瓩(1.8 GW)。增加的機組中基載燃煤機組增加了53%,另為配合基載機組夜間發電的抽蓄機組也增加160萬瓩(17%)。是比較合理的電力結構配比。但1990年至1999年的全台電力系統備用容量不足,都在個位數左右(見表14-6B),直到1999年才勉強成為2位數(12.5%),但還是比合理的備用容量(當時為20%)遠為不足。造成許多工廠為配合電力調度必須在白天停工、夜間開工的現象。在李登輝總統主政的十年間,台電急於開發下一個十年的新電廠,但因社會上環保勢力高漲,台電開發新電廠處處碰壁。為了提供穩定電源,只好開放民營電廠,靠民間財團力量來應付環保及地方勢力。
2000-2007新建機組
表15-3即為2000-2007年陳水扁主政的8年間新建完工的電廠。在2000-2007的8年間共有903萬瓩(9GW)的新機組商轉,每年系統增加能力為113萬瓩,備用容量也回到較合理的數字(見表14-6B)。但有一個現象值得關注,在這8年間台電增加的供電能力為225萬瓩,民營電廠則高達678萬瓩。民營電廠又以燃氣電廠為主占了428萬瓩,加上台電大潭燃氣機組107萬瓩,在這8年間燃氣機組共增加了535萬瓩,基載燃煤機組(台電加民營電廠)只增加了360萬瓩,基載機組建設已明顯不足。另外值得關注的是這8年間完工的電廠都是在李登輝主政時代已規畫或開工的。2008-2015新建機組
表15-4是2008-2015年馬英九主政8年已商轉或預定完工商轉的機組。首先由表15-3可看出這8年總共完工及預計完工的電廠共有284萬瓩,不到1990到1999年10年間(李登輝主政時代)及2000到2007年8年間(陳水扁主政時代)新加機組的1/3,每年新增機組也只有36萬瓩,遠低於前兩時期的每年平均94萬瓩及113萬瓩。更令人擔憂的是這8年完成的機組,除了一個小民營機組(星元,49萬瓩)及兩個小水力機組外,都是在李登輝時代所規劃/開工的。大潭電廠是1998年已聘定顧問公司開始規劃設計。這表示從2000年到2015年兩任政府16年間完工的電廠幾乎全是在2000年前李登輝時代所規畫/動工的。
電力備用容量(2008-2015)
1991年到2007年16年間尖峰電力需求由1532萬瓩成長為2.14倍至3279萬瓩,每年平均成長約為5%(4.9%)。表15-5顯示2008年到2015年馬政府執政8年間的尖峰能力/負載及備用容量。表中2008-2014為實際值,2015為估計值。
表15-5的訊息十分豐富,首先,2008因金融危機引起全球經濟衰退,台灣電力成長史無前例的連續兩年呈現負成長,到2010年尖峰用電才勉強趕上了2007年的數字。這也就是為何2009年備用容量高達28.1%的原因。但2010、2011兩年尖峰負載共成長8.95%,2011年的備用容量馬上降為20.6%。2012~2015四年間無新電廠完工。2014年的備用容量降為14.7%,2015年更將降為11.6%。萬一供電系統有任何風吹草動,政府及國人最不樂見的限電或輪流停電的情況就極可能發生。
為什麼台灣電力開發會處於如此窘境?電力備用容量由現政府初主政2008年的21.1%在執政8年後降為11.6%?其實如果不是2008、2009兩年經濟衰退,備用容量不足的現象將會提早數年發生。這應該怪罪台電電源開發不力,沒有預作規劃嗎?實際上台電每年都要預作未來10年的電源開發方案呈送政府。以2005年電源開發方案為例,當年台電預計在2008-2015年間完工商轉的機組如表15-6。
規劃機組與實際執行比較(2008-2015年)
依台電2005年的電源開發方案,除了目前依計畫已完工的大潭機組以外,2015年前應完工商轉的機組有核四兩部機、彰工四部機、林口兩部機、深澳兩部機、興達兩部機、大林一部機、及通霄四部機。上述火力機組中除通霄為燃氣外,其餘均為基載超臨界燃煤機組,表15-6所新增的機組似乎非常多,但因多數機組都是在現有廠址興建,有非常多低效率的次臨界燃煤機組將要除役,相加減之下每年備用容量勉強維持在15%到18%之間。
如果將表15-6與表15-4相比較將發現,2005年台電預計完工商轉的超臨界燃煤機組無一可依原先規劃的時程完工,這也就是為何目前估計到2015年電力系統備用容量將會降到11.6%的最主要原因。
我們可以再比較一下表15-4及15-6,表15-6原計2008-2011年間核四將完工,如核四完工再配合一些燃煤機組完工是可以應付這4年的電力成長,2012-2015年的成長則完全要靠火力機組(尤其是超臨界燃煤基載機組)擔綱。
但為何2008-2011年原規劃的機組雖未完工商轉,但也未造成缺電呢?最重要的原因在於這4年間全球發生嚴重的經濟衰退,導致電力成長停滯,所以沒有發生限電的危機實屬僥倖。許多人宣稱這幾年電力未成長,碳排甚至有降低趨勢是政府「節能減碳」政策奏效,恐怕也是很大的誤會。
2012-2015年間,台灣原規畫8部燃煤機組及4部燃氣機組完工商轉(見表15-6),依表15-6所示,無一可以達成,無怪乎到2015年備用容量會低到11.6%,隨時會產生限電危機。
由表15-6可看出1992年到2007年這16年間我國每年平均完工機組都在100萬瓩上下,但在2007年到2011年間降為68萬瓩,2011年到2015年更降為零,造成的後果就如圖15-7所示,電力備轉容量的急遽惡化。
圖15-7中的橫線表示在2005年以前,我國備轉容量目標為25%,在該年降為16%,在2012年又降為15%。
依以上的回顧,我們知道2000到2015這16年間完工商轉的電廠幾乎都是李登輝主政時核准並規劃動工的,但靠祖產過日子的好時光終於要結束了。建電廠是十年大計,所以我們目前更應關注的是2015年後電力供應的情形。
2016-2019年規劃機組
由以上討論可知台電原規劃2012-2015年的電源開發計劃是被全盤打亂,這四年的完工電廠是一片空白,這是台電成立70年來從未遇過的險境。台電原規畫在2012-2015年完工商轉的機組是否會順延到2016-2019年完工?情勢也完全不容樂觀。台電近年規劃的許多基載燃煤機組在政府「節能減碳」的最高政策指導原則下都遭逢極大的困難,電源開發計畫幾乎每年都要修正。2010年的開發計畫在2011年修正的幅度尤其大,我們試比較這兩年計畫的變動。
依表15-7台電在2010年的電源開發計畫中,2015-2019年商轉機組中,燃煤機組有8部80萬瓩機組,裝置容量共640萬瓩,另有燃氣機組4部72萬瓩機組共計288萬瓩。新增機組中70%為基載機組。
但如前所述燃煤機組在推動時遭到極大困難,台電在2011年電源開發計畫中不得不推遲燃煤機組商轉日期,代以加速燃氣機組開發來補足電力缺口。
依表15-8,台電2011年電源開發計畫中,2015-2019年商轉的基載燃煤機組有6部80萬瓩機組,裝置容量共480萬瓩,燃氣機組則開放民營電廠2部機(90萬瓩)、通霄3部機、大潭2部機、彰工2部機(原燃煤機組延遲,先推出燃氣機組),燃氣裝置容量計594萬瓩。新增機組中,電力系統最需要的基載機組又再次減少,反而加速開發極為昂貴的燃氣機組。其中深澳2部燃煤機組因興建煤碼頭困難重重,已拖延10年,不可能依規劃在2018、2019年商轉,由燃氣機組取代則2015-2019年新增機組中基載機組將由2010年原規劃的70%大幅降為35%。
每一部80萬瓩的基載燃煤機組每年可發約60億度的電,2006-2010年間燃煤、燃氣每度電的差價為1.78元,表示若一部燃煤機組延宕而由燃氣機組取代,每年發電成本就將增加超過100億元。2015-2019年間如原規劃的9部燃煤機組降為4部,5部由燃氣機組取代,每年增加的發電成本為500億元,絕對是一個應投以極大關注的重大經濟議題。
我國目前電力建設最嚴重的問題就是基載電廠不足,基載電廠不外乎核能及燃煤電廠,針對核能及燃煤遭逢的困境及應採取的政策將在下兩章詳細討論。