奔腾思潮》现有核电厂延役救台湾(李敏)

核二1号机即将燃耗殆尽,台电评估6月27、28日将正式停机,让今年夏天电力更加吃紧。(台电提供)

英文第一次选总统时,以攸关国家安全的能源政策为筹码,信誓旦旦的说,非核也不会缺电。107年11月,不尊重「以核养绿」公投的结果,一意孤行,将台湾电力系统带入缺电与限电的泥沼。今年5月13日与17日两次分区停电,5月份公告的「108年/109年全国电力资源供需报告」中的数据,已正式宣告蔡英文的能源转型政策寿终正寝。台湾电力政策不做大幅度的改变,将永远走不出困境。

台湾电力系统可调度电力装置容量不敷需求

5月13日与5月17日,五天内发生两次大范围分区停电事件政府大内宣引以为傲的670天连续供电绿灯(供电充裕、备转容量率大于10%)的纪录就此破功。前经济部长「台湾到2030都不会缺电」的承诺,瞬时化为轻烟。政府将5月13日的大停电定调为人为误失造成的电网事故,坚持供电系统不缺电。5月17日宣布分区停电时,台电再无电网故障托辞可用,坦承「因负载突升、供电能力不足再次限电」。不过,台电依旧嘴硬强调供电能力不足的原因是「有数部机组仍在维修」,台湾仍然「不缺电」。

任何对电力系统运作有基本认知的人都非常清楚,如果系统的备转容量真达10%以上,两次分区停电事件都可以避免。自大停电事件后,台电官网的电力供需灯号几乎都是黄灯(供电吃紧、备转容量10%~6%之间)。然而,仔细检视台电官网的供电资讯,我们有强烈理由怀疑备转容量率的实绩值其实已小于6%,真实灯号应为代表供电警戒的橘灯

大停电后,再度经历5月18日与19日两天濒临限电的惊滔骇浪,报载经济部高层甚至亲自出马,拜托大企业共体时艰,减少向台电「购电」。讽刺的是,真正纾解用电吃紧状态的竟是「龙王」,这两日下午各下了一场雨,使得夜间用电量下降,最终安然过关。所幸,岁修中的林口电厂3号机与核三厂1号机两部大型机组(装置容量总和175万瓩),于20日完成大修且并联发电,改善缺电的窘境。我们不禁要问,这关惊险地度过,是不是代表以后没事了呢?

前经济部次长杜紫军7年前即已于立法院预言,「核四若不商转,民国110年会分区停电」,当时数据说的话在今年应验。那么,今年的数据分析又告诉我们什么?去年(109年)供电的最大尖峰负载发生在7月24日,为3802 万瓩,较同年5月的最大尖峰负载3379万瓩,多了423万瓩。今年五月最高日尖峰已达3802万瓩,夏月年最高日尖峰可能高达4225万瓩,较5月17日最高负载3744万瓩多出481万瓩。今年5月17日因供电不足而分区停电,台电说明是岁修中的机组未及时上线造成,企图误导民众,待岁修机组完成大修,停电之事不会再发生,但事实确是如此吗?

我们将17日台电官网上所列出所有岁修电厂的装置容量加总(包括民营的麦寮电厂3号机),共412.6 万瓩,扣除即将于6月初停止运转核二厂1号机装置容量(98.5万瓩),今年盛夏可用的装置容量将较5月17日增加314万瓩,但比可能需要的481万瓩,还少173万。

必须强调的是,以上的供电情境已大胆假设所有机组都「乖乖」不跳机,也不考虑「金手指」误触的线路故障。全民今夏必须共同面对台湾电力系统备转容量不足的残酷现实,只要偶然发生机组故障跳机或人为失误,几乎可确定必然导致分区停电。尤有甚者,如果在事件发生瞬间,调度中心处置不当,更会产生全岛大停电的灾难。依据前述的分析,今夏应该逃脱不了分区停电的阴影;入秋后,可调控机组又要轮流进行岁修,停电阴影势必继续纠缠。

错误的能源政策,台湾电力系统陷入泥沼

「展绿、增气、减煤、非核」是民进党政府电力政策的八字箴言,但在这个最高指导方针下,现下的电力政策的执行足以支持今后的经济发展与民生需求吗?根据经济部今年5月公布的《108/109年全国电力资源供需报告》,我国未来(110年~116年)的年用电成长率为2.5%,而年尖峰负载成长率则为2.3%。以109年数据为基准,116年的用电需求为3326亿度,尖峰负载为4458万瓩。图1所示为报告中呈现之发电设施兴建与停止运转的期程。

图1.民国108~116年新增与除役机组时程规划

如果所有的兴建计划能如期完成,台湾电力系统的总装置容量由109年的5491万瓩逐年增加至116年的7871万瓩,各年逐月的总装置容量如图2所示。风力与太阳能光电,将由110年6月的977万瓩增加至114年的2884万瓩,增加幅度最大的是太阳能光电。众所周知风电与太阳能光电均不可调度,台湾离岸风电靠的是冬季东北季风,在夏天需用时几乎完全派不上用场,而晚上太阳能发电设施是不可能供电的。风光发电设施巨幅的成长,需要搭配储能装置,电源供需报告中提到,未来4年新增的储能设施只有59万瓩。

要维持电网的稳定,依赖的是可调控的发电机组包括燃煤燃气燃油核能水力,惟水力发电机组是否能使用,还要看水情。没有足够可调控发电容量,将如何因应太阳下山后的负载需求,5月17日的电力不足,就是发生在晚上。

图2. 109 ~ 116年电力系统装置容量

图2亦显示109年~116年间可调控机组逐月装置容量。政府的电力政策是以燃气取代燃煤与核能,110年~114年间,减少核电387.2万瓩、燃煤335万瓩、燃油100万瓩,燃气汰旧183.2万瓩,新增1086万瓩。如图2所示,110年6月可调度发电机组的总装置容量为4898万瓩,114年7月以前可调度发电机组总装置容量都低于此量,114年2~5月可调控电力的装置容量,比今年6月还要少253万瓩,5月核三厂二号机停止运转后,还再减少95万瓩,神奇的是就在该年六月,410万瓩的燃气机组商转,114年7月的总量骤升为4959万瓩,114年10月与12月,兴达3号机与麦寮3号机停止运转,可调控电力的装置容量降为4844万瓩,较110年6月少54万瓩,115年5月台中火力新#2与另一不知盖在何处的250万燃气机组商转后,情况才能改善。上面说的是最理想的状况,113年要完成三部复循环燃气机组,共321.3万瓩,包括兴达新#2与大潭#7,与不知盖在何处的100万瓩机组。114年上线410万瓩,包括兴达新#3、尚有极大争议的台中火力新#1(130万瓩),与同样不知道建在何处的150万瓩机组。

图3. 天然气供需规划概况

即使天然气电厂能够完工,液态天然气的供应还是问题,108/109全国电力资源供需报告中,明确的说「…三接延后营运,初步估算112~113年大潭电厂,全厂每小时供气量较原规划减少,影响机组供电能力减少约102~186万瓩」。图3与图3所示为能源局105年5月14日「天然气需求预测与供应规划」简报资料,如图3所示,116年以前台湾液态天然气进口设施不足以因应需求,109年设施已经超载运转8%,今年将超载16%,明年18%;任何设施怎么可能7年内都超载运转而不出问题的。以前曾经有人宣称天然气的安全储量为7天,现在如果连即时供应都得超载,如何奢谈安全储量,台湾近50%的电力来自没有燃料安全储量的天然气,如何确保供电稳定性。

政府坚持仓促执行非核家园政策所衍生的增气煤不降问题,基本上与民间「减少高污染燃煤机组」的主张相斥,此举也造成台湾电力系统中,可调控发电机组装置容量严重不足,无法因应晚间尖峰负载的成长。自110年5月始,分区停电的警示将成为常态,而大规模跳电的梦魇也将如影随行。今年5月公布的「108/109年全国电力资源供需报告」,足以明证台湾电力系统已陷入推动非核家园政策前就可预期的泥淖。如果政府不愿意面对问题,彻底的检讨目前的电力政策,将永无脱离供电灾难的一天。

核电厂延役是台湾电力政策的最佳选择

要让台湾尽快脱离供电危机的泥淖,现有核电厂6部机组的执照更新会是最具体可行、也最经济的方案。核电厂使用执照期限为40年,原因并非考量组件老化相关的安全疑虑,当初法规订定的初衷是避免电力公司利用已折旧之发电设施,垄断供电市场。美国30余年前即已开始推动核电厂使用执照更新,延长使用年限至60年,几乎所有的机组都已核可。日本关西电力1976年商转的美滨电厂3号机将于7月启动;分别于1974与1975年商转的高滨1号机与2号机获得法规管制单位与地方政府的同意,规划启动中。全世界目前已有122部机组运转超过40年,其中5 部机组已运转52年。几年前,美国允许电力公司提出延役至80年的申请,目前核管会(USNRC)已经核准3座核能电厂(Turkey point,Peach Bottom与Surry)的6部机组,申请中的有2座电厂的4部机组,另有2座电厂的4部机组准备提出申请。

台湾三座核电厂的运转年限都是40年,其中核一厂两部机组已于2018年及2019年停止运转,核二厂与核三厂4部机组将分别于2021年6月、2023年3月、2024年7月与2025年5月停止运转。这6部机组总装置容量524.4万瓩,运转绩效良好,每年发电量超过400亿度,减少碳排2000万公吨(以108年度台湾电力排碳系数0.509公斤二氧化碳每度换算)。103年发电成本为每度0.96元,104年为每度1.14元,发电成本中包括后端核废料处置与拆厂费用。机组在营运期间完全依照美国核管会的规范,执行组件设备的老化管理,为执照更新做准备。2010年于核一厂的延役申请文件送原能会完成初审;核二厂延役申请文件已备妥,但因2011年福岛事故未提出;核三厂的申请文件也几近完成。

核一厂两部机组的运转执照虽分别于2018年与2019年到期,但由于干储设施未启用,电厂压力槽内尚有燃料不能退出,依相关法规,在原能会的监督下,电厂仍然维持在可运转的状况。再者,核一厂尚有一批完全未使用燃料,粗估以一年的时间整备,进行必要之安全确认,即可启动供电。

「以核养绿」公投 民众支持继续使用核电

现有核能电厂延役的困难与顾虑会是程序的适法性与民众的接受度。107年全国性公投第16案,获得589万5560票的支持,赞成票54.4%,反对37.1%,废除了电业法第95条第1项,「核能发电设备应于中华民国一百十四年以前,全部停止运转」条文,民众支持2025年以后继续使用核能。包括金山、万里、恒春等核电厂所在地居民,皆是绝对多数支持2025年之后续用核电。如果民进党政府尊重民众的选择,推动核四商转与核电厂延役相关事宜,如今之供电的状况应该不至于如此严峻。适法性的疑虑,核电厂延役提出时间的相关规定仅是主管机关依行政裁量权订定的内规,无须立法院修法即可变更,核电厂的延役是「为不为」也,非「能不能」也。

现有核电厂延役,无法立刻解决短期内台湾缺电的危机,但确实是最经济与最能掌控进度之增加可调控之基载电力装置容量的途径,解决中期缺电限电的疑虑,亦可有效降低台湾能源使用的碳排放量。

务实的来看,因应国际对于气候危机的重视以及2050碳中和的倡议,能源使用必定电力化,社会对电力的需求会逐年提高,电力的无碳化也是必然的方向,无碳的电力来源只有再生能源与核能两个选择。台湾地狭人稠,又是独立的电网,在储能技术没有跨世代的突破前,再生能源的配比有其尚不可克服的障碍。台湾使用核能发电已有超过30年的经验。过去40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。

核能发电燃料体积小、重量轻,运输贮存方便,核能发电的使用可以提升能源供应的安全。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,较不易受到国际能源价格波动的影响。核能发电不靠燃烧产生能量,故发电时不会造成空气污染与二氧化碳。任何发电方法都有其健康风险,以火力发电而言,空气污染带来的健康效应是必然,而核电厂因地震或海啸要发生严重事故,造成辐射物质外释事故是偶然。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。

为了台湾的永续发展,核能发电是不可放弃的选项。

(作者为国立清华大学原子科学院院长、特聘教授)

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