【投书】台湾2050净零能源拼图,不能没有核能
翁华志读者投书
【投书】台湾2050净零能源拼图,不能没有核能
【编按】近日立法院出现「放宽核电厂延役限制」提案,引发各方论辩。究竟核能是否是台湾迈向净零的关键?核电归零会缺电吗?《报导者》邀请台湾气候行动网络研究中心总监赵家纬,以及洁净能源推广协会发起人翁华志执笔,论述各自看法与依据。
针对核三是否延役,我们先前也已刊登绿色公民行动联盟秘书长崔愫欣,以及清华大学工程与系统科学系特聘教授叶宗洸的投书。未来,攸关能源转型议题,《报导者》会不定期邀请专家学者投书,完整呈现正反双方的论辩,提供读者参考。
在今年(2024)夏天的残酷考验下,台湾电网捉襟见肘的现实已经难以否认。根据台电的即时数据,去年全年台湾电网的备转容量率备转容量率指电力公司当天实际可发电的机组发电容量,会扣除岁修、故障或因其他原因不能发电的机组容量,为系统运转净尖峰供电能力。达「供电吃紧台电公司将供电裕度分为5级,其中备转容量率≥10%为供电充裕;10%~6%为供电吃紧;≤6%为供电警戒;再往下两级为限电警戒与限电准备。」(10%~6%)等级的日数为8天,今年截至8月底已经有12天。因为供电走钢索,台电已经被迫三不五时启动理论上已除役大林五号机天然气机组于2022年12月31日除役,转为紧急备用机组。紧急备用机组,指单一机组年累积运转时数不得超过720小时,专用于供电系统跳电、限电期间或其他为维持供电系统正常运转之机组。的50年老古董天然气机组大林五号机。
在8月8日「国家气候变迁对策委员会」中,台电董事长曾文生终於坦承「未来3年供电有点紧涩」,不久后他又发布消息:北部用电吃紧,桃园以北之后不可以规划5MW以上用电量的新数据中心,而北部正是台湾大部分弃而不用的核电厂所在。对于台湾供电安全的焦虑感早已经弥漫业界、民间,甚至远在他方的美国军事专家也在帮我们担忧。
别忘了,我们甚至还没有达到「非核家园」,用电就已经如此紧张。直到今夏,台湾硕果仅存的核三两部机组还在提供我们总用电的6%左右,这比全台所有的太阳能发电机组加起来还要高(2023年太阳能发电为总用电4.6%)。但核三一号机在7月27日就停止发电了。一号机带走的是全台电网3%的电力,比我们目前盖完的所有陆域和离岸风场加起来还要多(2023年风力发电为总用电2.2%)。明年核三二号机如果如预期于5月关闭,台湾就正式步入非核家园,然而取代稳定低碳核电的却是高碳排、高污染的火力发电和一小部分高购价、低稳定性的再生能源。
核能、绿能不应对立
其实,台湾核能和绿能的对立是非常可惜的。因为各种先天条件的不足,没有核能的台湾是没有办法成功能源转型的。有意思的是,除非有技术上的突破,台湾也没有办法单单只靠核能能源转型。台湾的能源系统好比一个拼图,需要很多不同的区块才可以凑出完整的画面。蔡政府说好的2025年再生能源20%,早就已经跳票,但还是有反核环保团体鼓吹台湾不需要核能,只需要绿能发展加把劲。真的是这样吗?
有环保团体指出,台湾「要达到2050年核能30%不可能」。为何不可能?令人匪夷所思。核四的「难产」是政治而非技术性的问题。如今核一到核四已经有8个反应炉,而且有预留可以盖新机组的空间,如果全民有共识,2050核能30%的比例并非是异想天开。
反观绿能,蔡政府表定2025年再生能源20%比例早已经跳票。与其担心核能2050无法达到30%,我们应该担心绿能要在用地资源缺乏,但用电节节高升的台湾达标。
我们从现在台湾最大宗的绿能──太阳光电来看。因为日新月异的技术,太阳能在很多国家都已经摇身一变成为「最便宜的电」。但是在台湾,太阳能价钱就是压不下来,目前的趸购价(即20年保证价)大约是每度新台币4~5元。可想而知,在地狭人稠、70%还是山地的台湾,土地是昂贵并难以取得的,不但太阳能价格不便宜,土地项目申请过程不透明还导致复杂的利益关系,甚至贪污。台湾寸土寸金很难改变,也就是说不管技术进步到什么田地,台湾的太阳能注定继续昂贵。
风、光发电间歇性问题难解,地热难发展
我完全赞同国家发布更多目前休耕的农地转种电,但是就算我们这么做,太阳能还是有它的极限。要知道太阳能是在中午日照最强烈的短短几个小时发大部分的电,不只晚上太阳下山没有发电,早上和下午晚一点发电量也都很低。如果没有用电池把这些电存起来,白天日正当中的时候很容易电力过剩,然后傍晚的夜尖峰却反而无电可用。
中国、美国、欧洲和日本都有电力市场。当太阳能生产过剩时,价格就会被压得很低,让开发商赚不到钱,这会督促业者把太阳能和电池做配套的作用,用电池把中午没用的太阳能存起来,等到有好价钱再发布。但台湾并没有电力自由交易市场,也没有弃电的机制,不管电力系统当时需不需要电,业者发出来的每一度太阳能就是新台币4元以上。虽说台电有鼓励电池入场的机制,但这是需要额外补贴「加班费」的,导致一度太阳能加储能系统释放出来的电可以达到每度9元的天价。
如果太阳能不适合在系统上配置太多,搭配风电应该是可以的吧?毕竟很多人说台湾拥有全世界最好的风场。的确,台湾海峡的东北季风是绝佳的风力资源。我有听过业界的人说比起韩国,一个一模一样的风场在台湾发电率会高个三分之一。但是,东北季风不是全年都在吹,主要是冬天。也就是说,我们台湾用电最吃紧的夏季,恰恰好也是风电缺席的时候。下图为2023年台电自有风力发电逐月发电量,从1月的高峰之后,每个月发电率都会下降,炎热的6月到9月是发电的低迷期,要等到10月东北季风开始吹,才会再大量发电。
这不是说在台湾盖风场没有意义。之后每年的冬天我们可以不需要烧那么多天然气,对整体碳排量的减低不无小补。但是,我们之前说的太阳能「日当午」发电发爆的问题,以后当离岸风场盖得愈来愈多时也会遇到。也就是说,冬天东北季风刮风的时候,台湾的电网会瞬间发电过剩。但跟太阳能不一样的是,风电的周期性并没有跟太阳能一样规律,也比较难用电池来把没有价值的过剩风力发电存到需要用电的时间。
这个原因是电池本身是昂贵的。如果用电池把每天的太阳能保存到晚上用,这个电池的容量每年可以利用365次。但是如果要用同一颗电池把冬天的风保存到夏天的话,这颗电池每年可以使用的次数就会减少很多。基本上,用电池保存风电是划不来的。
这里应该提到,大量使用风电的欧洲是一个超级大电网。但台湾,除非我们要跟中国大陆接电,否则注定是一个孤立的电网。我们经常南电北送,因为北部的需求比南部大,但我们电网太小了,没有办法用输电的方法削弱风力发电的间歇性。东北季风在吹的时候,台湾区域的所有风力发电厂大概都会同时生产过剩;没有在吹的时候,也没有一个离岸风场会发电。
如果在台湾风电和光电发展到一个地步后都有瓶颈的话,也许地热是一个好的发展方向。毕竟地热跟风电、光电不一样,是稳定的能源来源。只可惜台湾的地热发展史非常坎坷不幸。也许是地质的问题,或是地下水太酸了。但是台湾历史上的地热投资通常是开通后几乎马上饱受腐蚀(corrosion)之苦,导致花大钱盖好的示范机组发电量每年剧减。地热的不确定性导致就算有漂亮的趸价,我也难预期开发商大量的投资。而其他台湾有可能的再生能源发电不是像潮汐发电或是海洋温差一样完全不成熟,就是像水力或是生物质一样有发展的上限。比如说水力,台湾可能可以加一些小型的水力机组,但我们大概不会盖另一个石门水库;可以盖的河川都已经盖水库了,就算找到可能的地点,环评是否过关也是个问题。
地缘政治风险下,过度依赖天然气将成台湾软肋
天然气不是绿能,虽然比起煤炭来说,天然气是伤害性较低的火力发电燃料。同样发一度电,天然气机组的碳排量是煤炭的二分之一左右,也不会散布那么多对人体不利的空气污染。在能源转型中可以是个手段,但它有一个致命的缺点:天然气要从出产国送到台湾需要用极低温把它从气体转成液体,以便船只输送;到台也需要特殊的接收站把液体保存并重新转换回气体。
大家都知道台湾现在靠两个天然气接收站已经非常吃紧,平均夏天只有8天左右的天然气库存。虽说2025年三接应该会完工,因为外推的原因,该接收站的容量会比当初规划得小。也就是说台湾计划好要盖的诸多天然气电厂还是可能会陷入「有枪没有子弹」,也就是无气可用的问题。我们如果天然气要飙到蔡政府规划的50%,我们还需要四接、五接,甚至六接,但是就连四接的环评都还没有进度。而接收站也不是天然气唯一的问题。
台湾的地缘政治危险已经被诸多美国军事专家关注。虽然没有人知道中国到底会不会攻击台湾,也不知道真的要打的话会用什么方式打,但是很多专家都觉得「封锁」会是极高的可能性。而如果中国真的打算封锁台湾,我们对天然气的依赖将成为台湾的一个软肋。
史丹佛大学胡佛研究院资深研究员戴雅门(Larry Diamond)去年应邀来台湾演讲时警告,台湾能源政策必须加入核能,要不然很容易就被中国威胁而被迫屈服。戴雅门当时表示:「我知道这很难听,我们花了很多时间来研究这个问题⋯⋯我们胡佛研究所的工作组认为,台湾没有任何方法可以在没有核电的情况下,实现其所需的能源弹性。」
不只是台湾,现在整个世界的地缘危机愈来愈严重。就算台湾不出事,其他地方出事也有可能会影响到天然气的价格,甚至天然气的稳定输送。在此风险下,台湾真的要把天然气的发电比例增加到总发电量的50%吗?
有空间、有新科技,新建机组达标核能30%并非不可能
写到这里,大家都应该心知肚明,「非核家园」和「台湾不缺电」(并要能源转型、减低排碳),两者我们必须选择一个。这个现实我相信赖清德总统早就已经了解。如果他没有早就打算要继续沿用核能的话,他不会招揽那么多肯定核能的业界人士参加他的团队。最突出的例子是邀请主张台湾发电「黄金比例」需要30%核能的和硕联合科技董事长童子贤参加赖总统的国家气候变迁对策委员会,另外无论是经济部长郭智辉或是国发会主委刘镜清,也都是核能友善的。
问题是,赖总统并没有搞定民进党内仍在紧抱非核家园神主牌的「反核基本主义派」,包括了认为反核是民进党价值的行政院长卓荣泰和当年开记者会质疑「台电藏电」的行政院副院长郑丽君。
民进党内部显然对于这个议题有高度的不定调。有人质疑赖总统组成气候委员会是否有「叠床架屋」之虞,但如果开这个委员会可以帮助赖总统凝聚共识的话,为何不乐观其成?就怕总统没有办法拿出魄力改变之前错误的政策。
在气候变迁和能源不稳定的双重危机下,全世界都开始重新查看使用核能的需要性。我们台湾其实是很幸运的,我们陆陆续续盖的8部反应炉,每一部都可以再翻新或是完建后继续用。如果可以重启核一、核二,延役核三,并把核四盖好的话,8部反应炉应该可以提供电网约20%的低碳稳定「保命电」。
台湾最适合盖核电厂的4个场址就是核一到核四了,因为它们是最稳定的地质。虽说新的场址会有困难,幸好台电在每个场址都有预留空间盖2~4座新的机组。重启和延役比新建单纯许多,在美国也有跟台湾非常相似的「姐妹机」得到60年或甚至到80年的运转执照。这可以很快解决我们当下的难题。
如果要达到童董事长建议的30%,台湾需要新建机组。美国的AP1000压水式反应炉是很不错的选项。台湾亦可等待新一代使用不同技术的小型模块化反应炉(SMRs)。无论是中国去年核发运行许可的「熔盐式」反应炉(TMSR-LF1)或是美国爱德华州国家实验室2026年预计启用的MARVEL微型反应炉,我们看到的是核能的发展和创新开始动起来了,谁也不知道2050年人类会有什么样的反应炉。科技的进步让人期待,但这至少也是2030年以后的事了。当务之急还是先让既有的机组重新运转。这不但解决了燃眉之急,也有益于保留台湾核能业的传承,以备未来新的发展。
如果台湾要一意孤行地只靠再生能源减碳,我们现在就可以放弃2050净零碳排的目标了。毕竟,解决再生能源间歇性问题主要的方法还是用天然气当配套,而天然气毕竟还是化石燃料,会释放二氧化碳。至于目前讨论很热烈的「碳捕捉」,实际上价格太昂贵。
核能不能解决台湾所有问题,但是没有核能的台湾绝对会带来很多莫须有的苦恼和困难。卓院长说「非核家园是我们的价值」,但他说的「我们」是谁?台湾永续能源研究基金会最近发表的「2024第七届台湾电力使用与能源转型民意调查」发现6成以上的台湾人支持以核电作为2050净零因应策略,连民进党支持者也有4成多是支持核电的,跟反对核电的比例差不多。很明显的,核电绿电携手并行不但是最符合逻辑的做法,它还是台湾的主流民意。
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