Tony Yen
Tony Yen
Jul 19 · 8 min read

台灣的擁核網紅們最近開始強調核能彈性調度的能力,能夠和綠能良好搭配。擁核社群實質上認同綠能主導下新的調度模式能夠運作,足堪欣慰;然而看到他們為了核能在台灣的存續,一下子強調台灣的核能將會做為穩定便宜的「基載」、一下子又強調未來它們將能升升降降做彈性調度,論述能如此相互矛盾、支離碎裂,實在是一大奇觀。

但是,只要我們深入了解「核能彈性論」的來由,就會知道這樣的支離碎裂係屬正常,也將理解為何核能的調度彈性,不論在經濟上或核安考量上,將永遠不足和綠能良好搭配,尤其在台灣更是如此。

核能彈性論:核工產業的垂死掙扎

近幾年再生能源突破性的成長,帶來基載衰亡、彈性調度為王的思維轉換。這讓原來將綠能視為電力系統丑角,以穩定「基載」自傲的核工業界和支持者,開始面存在主義式的危機,而整個「核能彈性論」便是這樣的脈絡下,被核工業界拋出來救亡圖存的論述。

這個論述大致有如下的結構:我們承認綠能贏了,未來是風能和光能的天下,但是如果要達到深度低碳,還是需要能夠彈性調度的低碳發電裝置,而核能是所有選項中最適合勝任這一腳色的。而因為未來還是需要核能,所以現下政府應該繼續補貼、投注預算在這個衰亡的產業上。

這樣的論述有幾個違背現實的前提:最重要的是,你必須相信核能的成本在未來不會再增加、甚至開始減少;同時,你必須相信其他替代方案(比如大型儲能設施)的成本不會再繼續下降。這兩者都和目前的趨勢不符合,尤其很多「彈性核能」的提案仍是研發中的待證實技術;相對的,各級政府與產業界風起雲湧的100%再生能源承諾、學術界日益興盛的100%再生能源研究浪潮,在未來只會越趨主導深度低碳討論的討論方向。

先進國家的核能興建成本近幾年不斷被低估,未來沒有理由這個趨勢不會繼續。資料來源

「彈性」核能在德法的實際經驗:不得不然的財務噩夢、無法排除的核安疑慮

不過,前述的情境主要是針對長期核能作為能源轉型合理選項的討論。中短期來說,既有核能設備難道不能作為和新綠能搭配的機組嗎?

這個問題有兩個層面來討論。第一個是即使不考慮核能做彈性調度的可行性,很多情況下核能延役的成本可能都比新建綠能來得高,比如在加州電力業者便是因此決定2025年全面廢核的。

根據上一張圖提供的資料來源,先進國家延役的核能電廠均化成本會落在每千度電40到60美元(約每度1.4到2.1元)。本圖則顯示新建太陽能和陸上風機的全球平均均化成本目前已經落在這個區間中(資料來源),而台灣的離岸風能在2025年以後也會進入這個區間。

彈性調度後的核能,其成本和核安風險只會更高。德國經濟研究院在2013年做過的整理指出,第三代核反應爐如果全年滿發時數降到4000小時,均化成本會從原來非彈性調度模式的每千度100歐元(約每度3.5元),提升至每千度200歐元(約每度7元)左右,如果全年滿發時數降到1000小時(深度低碳下的情境),核能的均化成本則飆高至超過每千度500歐元(約每度17.5元)。由於核能發電的成本大部分反映在固定成本上,類似的分析如果套用在既有機組上,應該會得到類似的結果:滿發時數減少一半,則均化成本將約略加倍。在核能機組的經濟性早已受到質疑的當下,再要求這些機組彈性調度,只會雪上加霜

德國經濟研究院資料庫中各個傳統發電裝置受滿發時數影響的均化成本。注意這是根據2010年的資料做出,核能發電成本極可能被低估。資料來源

核安方面,頻繁劇烈的升降載和啟停機,長期來說對於反應爐的影響,仍存有疑慮,未有定論。德國也發生了全世界第一起因為核能機組頻繁彈性調度所以受損、必須停機安檢的案例

目前全世界核能機群最被彈性調度的國家是法國和德國。一般認為,法國因為核能機組過多,不得不較頻繁地選擇犧牲少數核能機組做升降載,以維持其他多數機組的經濟性。即使如此,法國核電集團AREVA仍無法自財政困難中抽身,最後必須靠國營電力企業EDF救援。

德國的情況則更為特殊。由於他們正處在綠能高速發展、核能也沒有延役壓力的非核最後衝刺期,核電營運者較不擔心彈性調度造成的長期核安疑慮,因此能有比較多的彈性調度空間;假設這些機組有延役考量的話,我們不一定能看到這麼核能如此調度。而如前所述,這些頻繁調度仍造成了核安問題。

必須注意的是,即使是這兩個國家,核能能提供的彈性調度能力仍相當有限。美國能源專家Jacobson在李奧納多基金會的撰文中即指出:「即使在法國,(核能)最大升降載速率也僅每分鐘1%到5%,亦即這些機組仍需要燃氣、水力或者電池等可以升降載5到100倍快速的裝置來搭配以滿足尖端負載。」而德國核能所謂的調度彈性,也只是在極少數時間做降載,跟目前硬煤和燃氣機組在電力市場擔任的腳色完全不能等而概論。

法國的核能機群整體來說非常不彈性,仍然需要燃氣、水力和電力進出口來滿足殘載變動造成的彈性需求。
德國各傳統電廠對日前批售電力市場價格訊號的反應能力。可以看出實證上,核能是所有傳統電廠類型中最不具備調度彈性的選項。資料來源

我想,美裔德國能源轉型專家Craig Morris在去年對這個議題的評論,最適合替這段討論作結:「你如何下定論,最後只關乎信仰:你是否相信一整個核能機群能夠慣常地讓每一部機組升降載到它們各自的技術極限,即使過去40年從未有任何核能機群辦到(負電價時亦然)?」

彈性調度台灣的老舊核二三和核四拼裝車?拜託別鬧了…

現在,就算不管前面討論的國際脈絡,讓我們把眼光拉回台灣,捫心自問:彈性調度老舊核二三和核四拼裝車?這是認真的嗎?目前,我們的核電廠要開關機的時間尺度都是以日來計算的耶!

就算台電真的敢提,我們敢讓它這樣操作這些核電廠嗎?這會需要多少額外的補強和改裝措施?對於遙遙無期的核四完工計畫會造成多少延宕?中長期核能的均化成本會增加多少?而台灣作為獨立電網,在整合綠能併網時,殘載變動造成的彈性調度需求只會更劇烈,我們的核電廠真能勝任這項任務嗎

能源轉型的支持者談論電力系統的調度彈性時,是認真在想可行的建設性政策方向,比如台電近日將備轉容量區分成冷機和熱機、或者是選購更彈性的小型燃氣機組以在能源轉型中短期良好搭配綠能,這些都是在環團、綠能業者、以及支援能源轉型的智庫在內許多組織個人,不斷和政府、台電交流下,慢慢出現的改變,也是能源轉型真正得嚴肅面對的核心課題。

另一方面,擁核社群在複誦國際核工業界的核能彈性論時,有認真討論過怎麼改裝核二三四、改變調度規則,讓它們能真正達到他們宣稱的彈性能力嗎?還是又跟「核廢黃金論」一樣,純粹夸談理論層次的技術參數,卻不曾想過為何他們宣稱早已存在許久的技術或調度模式,從來沒有成為核能產業的主流。

或許從頭到尾,倡議的政策可操作性從來不是這個社群關注的;或許透過沒有政策可行性的技術參數討論,顯示出自己學術上的高明,藉而賺取政治動能和聲浪,才是擁核網紅們長年經營這個不斷抹黑、霸凌反對者的社群,自始自終的核心動機。最終,誰真正腳踏實地的推動政策,誰則是只會提出不切實際妄想的政治煽客,在接下來的幾年台灣能源轉型的關鍵期中,將日益清晰。

(本文原載於媽媽監督核電聯盟粉專上)


07/25補記:本文發出後,不少擁核網紅宣稱,透過蒸氣控制額外排放廢熱,能夠讓核能機組大幅度彈性調度。

姑且不論頻繁使用這種原設計來應付緊急停機的操作模式,有多浪費鈾燃料、又會增加多少安全疑慮,排放多餘廢熱在氣候變遷的未來,恐怕不是個合適的選擇;歐洲近幾年夏天的高溫熱浪,已經迫使不少核能機組降載停機

在未來夏季,核能機組正常運作都是奢求,何況是更嚴苛的彈性調度模式,但偏偏夏季高溫正午又是太陽能最旺、系統彈性調度需求最大的時段。核綠共存,終究只是擁核者為求生存所提出的幻想罷了。

能源轉型文摘

這系列文章收錄各種能源轉型最新的學術研究、新聞或文章。

Tony Yen

Written by

Tony Yen

A Taiwanese student who studies in the master program of Renewable Energy Engineering and Management in University of Freiburg.

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