為什麼台灣不需要再一座新的燃煤電廠

若我們希望一個真正的能源轉型…

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Source: TWYCC

最近一則新聞在台灣熱議許久,那就是深澳燃煤電廠環差案的通過。3/14詹順貴投下令人訝異的一票時,就已經在環境圈中沸沸揚揚,隔天這則新聞就席捲各大媒體。

Shenao power plant: its location and its potential air pollution contribution. Source: https://www.epd.ntpc.gov.tw/Article/Info?ID=4434

許多人已經指出,深澳環差案背後代表的是環評制度目前的漏洞。台電在2006就已經取得過該案的環評許可,但2010年短暫施工過後卻因當地抗爭而停工。幾年後,當台電在鄰近地區規劃一座更小的燃煤電廠時,他們宣稱這只是原來案件的修正;據此,他們規避了環評無法通過的風險,因為他們已經在十幾年前取得環評許可。環保署唯一能做的事情就是進行環境影響差異分析審查,比較新案和原案對於環境的影響。由於新案規模較小、設備更新,環保署難以找到理由否決這樣的「修正」(注:必須指出,並非所有人都滿意這種解釋,亦有人認為本案中,環保署有權提重作環評)

Under the current EIA structure, there is no way EPA can reverse the original approval of EIA in cases like Shenao, even if the original construction plan has halted for a very long time. So Taipower will get to build a coal power plant regardless of the result on 14 Mar (though it must be pointed out that Taipower probably cannot materialize the original design). Source.

所幸,鄰近地區的幾個地方政府都反對此一開發案。根據目前能源治理的架構,各地方政府有權核發並限制管轄範圍內,工廠或電廠的生煤燃燒許可。理論上,新北市政府可以不核發任何生煤許可給深澳電廠,讓這座燃煤電廠無法燒煤。市政府在環差案通過以後已經宣布他們打算這麼做了。

另一方面,目前台灣環境圈急迫的任務之一,便是說明如此的燃煤電廠為何不僅沒有必要、甚至會對未來的電網帶來危害。這便是近日一篇文章的嘗試。這將可以成為迫使台電主動放棄本案的社會輿論的一部份。

反對燃煤電廠最主要的理由乃它在未來對於電網所會帶來的彈性調度上、經濟上、以及環境上的危害。這些因素將會交互作用、互為因果,並且在未來更加弱化燃煤電廠作為供電選項的合理性。

關於深澳最重要的一點認知是,它在2025年以後才得以完成。屆時,台灣早已有20GW的太陽能、5.5GW的風能、以及5.5GW的可調度再生能源(水力、生質能、地熱等)併網。下圖呈現的是2025年夏季台灣變異型再生能源(風和光)的電力輸出以及殘載可能的樣子

Simulated residual load in Taiwan by summer 2025. Source
Definition of the residual load. Source.

我們可以看到,風光在午間將很輕易地滿足趨近50%的負載。到了冬季,當風力的電力輸出更甚、負載需求更小時,變異型再生能源能滿足的負載比例將更高。台灣在2025年到2030年間的早春將極有可能發生首次的負殘載事件

The power output curve in Taiwan on 26 Jan 2018. With a capacity around 1.3 GW, solar output was likely to surpass 1GW (the data here is just an initial estimation). With a capacity of around 0.7GW, wind output was 0.532 GW. The capacity factor of VRE in Taiwan reached about 85% at that moment, which means about 20.5GW of VRE output by winter 2025, leaving some 7.5GW (weekday) or 1.5GW (weekend) of residual load for the system. Source.

由於削減電力輸出和儲能都還是兩個成本較高的方法,目前想讓盡可能讓越多再生能源併網的最好作法,便是提升電力系統的彈性能力。傳統上,燃煤電廠的彈性欠佳,台灣也一直沒有如此調度它們。我們的確可以透過改善調度原則或重新整修讓燃煤電廠變得更有彈性,但這樣做完的燃煤機組彈性能力還是遜於其他較彈性的機組如水力、生質能、地熱、或燃氣。

Flexibility of conventional power plants: Gas power plants are much more flexible than coal or nuclear. Hard coal power plants in Germany has been schemed and retrofitted to becoming nearly as flexible as gas. (Source: https://twitter.com/energy_charts/status/950814580913135616)

彈性的問題將引起經濟上的問題。即便台電建造了一個非常先進的硬煤電廠,其彈性性能幾乎可和燃氣電廠相披靡,這樣子反映殘載的彈性調度模式仍將大幅危及這個計畫的經濟合理性。在生命週期內,燃煤電廠的建置成本比例較高,而燃料成本比例較低,這也是為什麼歷史上燃煤電廠會被24小時全日無休運轉的原因。但當它們必須反映系統整體的殘載彈性時致使全年總發電量下降時,它們的均化發電成本提高的比例相對來說會較高。

所以當一電力系統有太多燃煤機組時,再生能源削減電力輸出的量會增加、儲能需求會增加、燃煤電廠自己的均化發電成本也會增加,這些都將會讓電力系統的系統成本更高。於是我們便有了最後、也是最重要的觀點:為了平衡這些增加的成本,一個未來才能運轉的燃煤電廠其運轉年限極有可能必須比現役燃煤電廠要長。這不僅將更進一步限制再生能源成長的可能,也將危害國家的氣候變遷減緩目標

類似的傳統電廠得以興建的唯一理由便是要滿足年尖峰殘載需求。但即使沒有深澳,目前既有的傳統電廠和計畫中的燃氣電廠也將滿足2025年的殘載尖峰。就算是最壞的情境,我們也會有將近15%的年備用容量;深澳電廠僅會將此一數據略增至16.3%。使用其他更具彈性的機制來處理這一年內僅僅數小時的殘載缺口將更為合理。

Annual reserve margin of Taiwan under the worst scenario. The blue line indicates the change after Shenao power plant is considered. Source: http://e-info.org.tw/node/210496
Annual reserve margin of Taiwan under the best scenario when energy efficiency policies are well adopted. The blue line indicates the change after Shenao power plant is considered. Source: same as the previous graph.

因此我們應該認知到,不應該再有任何燃煤電廠被允許興建。或許此刻我們同樣需樣處理的,還有關於非彈性傳統電力才能提供電網穩定的迷思。否則,深澳將繼續被台電宣傳成核能除役後的必要替代,這也會繼續讓「非核即煤」的錯誤認知誤導能源轉型路徑的討論。廢核減煤,才是真正轉型的唯一途徑。

“Either nuclear or coal” is simply false. Source: GCAA