奔腾思潮》比了才知道，续用核电势在必行（李敏）
关心电力的读者，看看下列数字：台湾地狭人稠，总土地面积约为世界之0.06%，人口约为世界之0.3%，人口密度为每平方公里731人，低于孟加拉的1,261人，高于韩国的534人、日本的342人、是德国229人的3.2倍。2019年台湾使用电力2500亿度，在世界主要国家中排名第18；年人均用电量10620度，排名第9，稍低于韩国的10701度，但高于德国的6468度与日本的7364度。
另一个让人震惊的数字是，台湾土地单位面积的电力使用量为每平方公里776万度，排名世界第一，远高于第二名韩国的571万度，是日本的3.1倍、德国的5.2倍。民进党政府推动「非核家园」，积极发展风力与太阳能光电，2019年风光发电量是59.3亿度，以单位土地面积来计算，每平方公里是16.5万度，世界排名第9，低于日本的27.5万度与德国的50万度。
民进党政府说2025年再生能源发电量占比为20%，依能源局108年的「全国电力资源供需报告」规划的风光装置容量估算，2025年风光发电量为488亿度，每平方公里的年发电量是136万度，将是目前德国的2.7倍，我们还有四年的时间去挑战这世界第一史无前例的企图。即使再生能源可以达标，还有80%的电力从哪里来？天然气与燃煤，都是化石燃料，都会排放二氧化碳，我们要如何面对2050年碳中和零碳排放的挑战。
再生能源发电受天候影响，无法调度，台湾为独立电网，缺电时无法获得其他国家电网的支援，所以台湾发电设施中必定要有可调度的电力，选择只有储电设施，燃煤、燃气、核能、水力。到目前为止，甚至说可见的未来，除了抽蓄外并没有可行的储电方式，水力发电也受限于天然条件，台湾可以的选择是燃煤、燃气、与核能。以下我们就分别来看看这几种方式的可行性。
燃煤
由于燃煤发电会造成空气污染与排放PM2.5，连运转中的燃煤机组启动都会造成中央与地方的对立，要兴建燃煤电厂已经是不可能的奢想，加快「减煤」的步伐可能是无法避免的。2019年台湾燃煤使用总量为6500万公吨，运储对港口已是沉重的负荷。台湾煤的人均年消耗量为2769公斤，世界排名第6，高于中国大陆（2736公斤）、韩国（2548公斤）、德国（2136公斤）、与日本（1497公斤）。台湾燃煤的进口量为世界第5，前四名国家依序是中国大陆、印度、日本、与韩国，这四个国家都在积极推动核能发电。
减少燃煤发电被认为是追求碳中和目标的重要手段，欧盟2019年煤的使用量517000万吨，较2018年减少112000万吨（减少17.8%）。美国2019年的燃煤使用量也较2018年减少12%。英国1990年时全国煤使用量为10700万吨，2018年为1300万吨，2019年900万吨，英国2015年已宣布2025年将关闭所有的煤电厂。英国规划用核能、再生能源、与燃气替代核能发电。2018年英国核能发电量为650亿度，占比为20%；英国有新核能机组兴建中，且着手发展模组化的小型动力反应器。
液态天然气
依民进党政府的规划，2025年天然气发电占比为50%。台湾供电系统中目前燃气机组总装置容量为1781万瓩，2025年以前要兴建完成7部大型机组，扩充1部机组，总增加的装置容量达966万瓩，后续还要增加560万瓩。2019年液化天然气进口总量为1658万吨，2020年为1775万吨，经济部能源局105年的预估这两年的进口总量分别为1590与1640万吨，该份报告预估2025年的需求是2354万吨，可能远远低估了需求。国家高度依赖进口液态天然气发电，燃气长途运输易受国际情势的影响，燃料的安全储存量都会直接影响国家能源供应安全，进而冲击国家安全。
天然气能量密度低，体积庞大，多以输送管直接传输。但是某些地区需要将天然气冷却至零下162度C液化，以船运的方式送到接收站，短期储存，使用时以海水气化，再以输送管送到电厂使用。台湾目前只有两座液态天然气接收站，已经超限运转达108%。目前天然气接收站兴建计划除了观塘的中油三接外，还有台中中油二接的扩建与台电协和与台中接收站的兴建。109年年底公布的「能源转型白皮书」提到2025年天然气接收站的容量为2620万公吨，如果不敷使用，或者未如期完工，会引发一场经济与社会的大灾难。
台湾2019年天然气的使用量世界排名31，天然气进口量排名第12，以液态天然气形式的进口量排名第6，前五名的国家依序是日本、中国大陆、韩国、印度、西班牙，与燃煤进口量排名一致，多了一个西班牙，该国2018年核能发电量558亿度，占比20%。
大量使用天然气发电除了燃料供应的风险外，还要承担天然气价格大幅波动对发电成本的冲击。日本通产省网路公布的数据，2014年5月到2021年3月间，天然气价格最高每百万英热单位18.3美元，最低为2.6元;2017年5月至2018年2月，价格由5.6美元飙到10.9美元; 2020年8月至2021年2月，价格由2.6美元飙到16.3美元。燃气价格如云霄飞车般的震荡，势必对天然气发电成本带来极大的冲击。
以台湾电力公司的时机为例，2014年台电天然气发电成本为3.93元/度，其中燃料占91%、折旧占5.1%、利息占0.4%、运维占3.5%。2015年天然气价格走软，每度天然气发电的燃料价格由3.57元降到2.35元，而天然气发电成本也由3.93元降为2.68元，亦即天然气降低52%，燃气发电成本降低46%，而该年台电公司天然气发电的占比是35.7%，故平均发电成本由每度2.31元降为1.96元，降低18%。若天然气涨价，影响的趋势会是一样的，天然气上涨幅度打9折，差不多就是发电成本的涨幅，如果50%电力来自天然气发电，天然气价格波动的45%，就是发电成本的变动。化石燃料价格受到许多人为与非人为因素的影响；请问，是否有人可以预知五年后的化石燃料价格！
大量倚赖天然气发电的两大致命伤是燃料供应与发电成本的稳定性，这两项会影响国家安全与经济发展。
核能-燃料运储方便
核能发电燃料体积小、重量轻，运输贮存方便。一部核能机组每次换燃料可使用18个月，所需要的燃料约为100吨，核能发电通常会在发电厂储存下一燃料周期使用之燃料，故安全存量最短为18个月，最长为36个月。台湾能源超过99%依赖进口，核能发电的使用可以提升能源供应的安全。
核能
首先，核电厂的高建厂成本，使得核能发电燃料铀的采购成本占总发电成本比例低，故其发电成本稳定，核电厂一旦兴建完成，其发电成本较不易受到国际能源价格波动的影响。再以台电实绩为例，2014年台电核能发电成本为0.96元/度，其中燃料占35.9%、折旧占8.8%、利息占21.8%、运维占33.5%，其中已包括每度电0.35元的后端营运基金，作为拆厂与核废处置的费用。购买燃料费用为每度0.34元，真正用来购买铀物料的可能只占20%，其余为燃料束的制造费用。适当的使用核能发电能降低国际能源价格波动对经济发展所带来的风险。
其次，温室效应气体在大气中累积导致气候变迁，已经被公认为人类所面临最大的危机，积极减少碳排，订定达到碳中和或碳零排的期程，已是无法逃避的挑战。欧洲先进国家要求产品标示所谓的『碳足迹』已经是一种趋势，也就是标示产品制造所产生二氧化碳的量；『碳足迹』未来会成为竞争力一部分。核能发电不靠燃烧产生能量，故发电时都不会排放二氧化碳。先不论国际上是不是已认定核能是绿能，甚至是不是同意核能是洁净能源，在计算碳排放量时，核能发电的碳排量就是0。增加核能发电比例，可以降低单位发电量的碳排，也会降低产品的碳足迹。
2019年台湾因化石燃料使用所造成的碳排为28031万吨，世界排名第21；年人均排放量为11.89公吨，排名11；韩国排名9（12.57公吨）、德国排名14（8.42公吨）、日本排名15（8.38公吨）。年人均碳排的前5名国家是科威特、沙乌地阿拉伯、阿拉伯联合大公国、澳洲、与加拿大。排名前11的国家中，除了韩国与台湾外都是化石燃料出口国。在评比二氧化碳排放时，有一个参考指标是，单位购买力GDP的二氧化碳排放量，台湾是0.483公斤/美元（2015年币值），高居全球第三名，前两名是南非与哈萨克，都是燃煤使用大国。南韩0.321公斤（排名12）、日本0.196（排名25）。大量使用核能的法国只有0.104公斤。这个数字差应该会反映在国产品的碳足迹上，待核二与核三4部大型无碳核电机组退休后，而再生能源发电无法递补，这个数字还会恶化。台湾数字这么差应该与我们工业结构有关，也许这也是护国神山的威力吧。
再说，燃煤发电与燃气发电都会排放污染物与PM2.5，会致癌与造成呼吸道疾病。世界平均每兆度的发电量，燃煤造成17万人死亡，核能为90人（已纳入车诺比尔灾变的影响）。换算为 每亿度燃煤发电因空污造成17人死亡, 台湾109年燃煤发电1260亿度电, 造成21420人死亡。若以核能发电替代燃煤，甚至燃气发电，一定可以改善台湾的天空。
人们对核能的恐惧源自对辐射的惧怕，但人类生存的环境即具有辐射，辐射来自宇宙射线、地壳泥土中的放射性核种、以及核武试爆残留在大气层的人工制造之放射性核种。台湾自然背景辐射计量约为1.6毫西弗，医疗行为、长途飞行、高山健行、甚至泡温泉都会增加个人接受的辐射剂量。民众担心核电厂发生类似美国三浬岛、前苏联车诺比尔、与日本福岛核电厂事故时，大量放射性物质外释所造成的危害健康效应。三大核电厂事故中，只有车诺比尔灾变有数十位电厂工作人员与消防队员受到辐射伤害，某些范围的民众接受到的辐射剂量会增加致癌的机率。车诺比尔灾变发生的肇因为该类型反应器的特质，该类型反应器为前苏联体系所特有，并没有外销到其他国家。台湾与所使用的反应器完全没有发生类似车诺比尔灾变的可能。
三浬岛与福岛事故均没有任何人接收到超出安全顾虑的剂量。三浬岛事故发生的原因为运转人员的人为误失，以及电厂运维制度的缺失，核能业界与法规管制单位事后确实的检讨与改善，历经40余年，类似的事故未再次发生。福岛事故是地震与海啸天然灾害引发的事故，福岛一厂的安全设计足以因应超大的地震，但后续的海啸毁掉了电厂，事后的调查显示，若运转人员及时采取措施，放射性物质的大量外释是可以避免的，运转人员在等待长官命令而错失机会。日本女川核电厂承受的地震与海啸都较福岛一厂为剧，但并未发生任何事故。福岛事故是天灾造成的，但人祸才是事故不可收拾的主因。
有人不愿意接受发生机率极低的核电厂严重事故，放射性物质外释之辐射伤害的风险，却要别人接受不使用核能发电之经济被窒息的风险，以及使用化石燃料发电所衍生的健康风险。任何发电方法都有其建康风险，以火力发电而言，空气污染带来危害健康的效应是必然，而核电厂因地震或海啸发生严重事故，造成辐射物质外释事故是偶然。在经济窒息过程中，受害最大的将是广大的中产阶级与弱势族群。核电的选择是风险的选择。
最后，核能发电产生之低阶核废料与使用过核能料的处置，国际上已有许多成功的先例，或者是完善的规划；与其说核废料的处置是一个技术问题，不如说是一个政治问题。不论台湾是不是继续使用核能发电，核废料的处置是一个已经存在，也无法逃避的问题。
台湾目前三座核能电厂已经运转超过30年，台湾三座核能电厂提供了稳定且价格稳定的基载电力供应，减少台湾对进口化石燃料的依赖，协助台湾度过第二次能源危机与多次的化石燃料价格飙涨。三座核能电厂折旧成本已经非常的低，2011~2015年核能发电成本分别为每度0.69、0.72、0.95、0.96、1.15元。2013年后端处理基金由0.17元/度提高为0.38元/度。2015年核能发电成本较高的原因为立法院不当介入核电厂的营运，核能电厂发电量由2014年的408亿度骤降为2015年的351亿度。
世界上多座同型机组的核电厂，都预计运转到60年，美国有几部机组已拿到80年运转许可。2011年Nucleonics week期刊评比，台电公司核能电厂的运转绩效，在2010全球排名第2。而在2011年世界核能发电协会（WANO）的评比中，关于核能安全的几项重要指标，如机组能力因数（代表机组发电绩效）、临界7000小时非计划自动急停（代表机组跳机指标、安全系统绩效、机组安全指标）、燃料可靠度等，台电的平均值亦名列前茅。台湾四座核能电厂都是全民的资产，不应因为某些人不一定正确的认知而废弃。气候变迁是人类面临的重大危机，降低二氧化碳的总排放量是必然的道路，核能发电属于低碳能源是无法争议的事实，我们有能力使用核能，作为地球村的一份子，我们应该继续使用核能；将可以使用的能源设施舍弃不用，再去兴建会产生二氧化碳的其他设施，这是不对的。
结语
能源是人类文明的基石，但将人类的文明推向高峰是电能。电能使用方便、干净、安全，可以让人类更广泛的利用各种初级能源。电能系透过其他的能源转换而来，发电设施与能量转换过程都会消耗地球的资源、都会对生态环境造成冲击、也会对人类生命与健康带来冲击。能源使用的经验显示，没有任何一种能源是百分百的洁净，是百分百的绿，每个人会因喜好与生活经验的不同有不一样的认知。8/28日「核四商转」与「护藻礁」两个公投案都与能源政策相关，让这两个公投案的结果决定我们要承受的风险。请大家记得，8月28日出来投票。
（作者为清华大学工科系特聘教授）
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