台灣到底缺不缺電?三分鐘搞懂備用容量與限電問題

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每日負載與每年用電

討論備用容量前,我們先由每日負載及每年用電談起。

圖3-1為2011年8月18日(當年最高負載日)24小時電力負載曲線。

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●圖3-1 電力系統之尖、離峰負載

由圖可明顯看出全日電力負載每小時不同。深夜到清晨時段用電最少,上午七點後電力負載一路成長,下午二點左右因冷氣用電達高峰所以電力負載最高,到傍晚電力負載又下降。

電力的調節,過往使用抽蓄電廠,但目前此一功能已喪失,原因是基載發電量不足。

由圖3-1可明顯看出我國基載電力極為不足的事實。以2011年為例,核能發電每度0.69元,燃煤發電每度1.68元。如果兩者裝置容量夠多,配合抽蓄電廠,則核能電廠及燃煤電廠當日可在25000MW(2500萬瓩)範圍內不停開機連續運轉。但因核能總裝置容量只有514萬瓩,燃煤只有1190萬瓩,即使兩者全部開機也只能提供1700萬瓩的電力。萬般無奈之下,只好動用每度發電成本為3.2元的燃氣機組充當基載機組使用。電力結構出了大問題,是我國電費大漲的主因之一。

圖3-1顯示2011年全年最高尖峰負載為33787MW,當年全國電力裝置容量為41400MW,兩者相減得出之7613MW即為備用容量。2011年備用容量率則為備用容量除以尖峰負載而為22.5%。

在電視辯論時,反核人士指出台電以夏日最高用電負載來考量備用容量是極大浪費,因為冬天尖峰負載低得多,乍聽之下也很有道理。但台電備用容量考量與全世界各電力公司完全相同,各公司都是以一年中最高負載日來考量備用容量,以避免在用電高峰時缺電,這是很淺顯的道理,沒想到也成了台電經營不善的例證。

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●圖3-2 備用容量率

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●表3-1 備用容量率之目標值

圖3-2為解釋備用容量之圖表,表3-1為各國備用容量率目標值及備用容量率之定義(日本與其他國家不同)。

基本上我國與大多數國家備用容量定義相同,就是在夏日(或冬日)尖峰用電時,供電容量與尖峰負載的差額。備用容量率為該差額除以尖峰負載。日本則由供電容量中,將檢修及大修機組剔除,得到可調度容量,以此為基準計算備用容量。因缺電所造成的經濟損失遠大於為避免缺電而造成過度投資的損失,所以各國都有備用容量的目標值。

表3-1為各國備用容量率目標值,其中以新加坡30%最高,我國與美國為15%最低,日本如以與其他國家相同定義計算後約為40%。

一般而言電力系統小,則備用容量率之目標值高,系統大則低,這是有其道理的,因為在小系統中,單一機組所佔比重較大,當其大修或故障時對系統影響較大,所以小系統的備用容量率都較大,新加坡即為一例。

美國電力系統遠大於我國,備用容量率目標值與我國相同,同為15%。英、韓電力系統都大於我國,但其備用容量率目標反而都較我國為高。由以上述數據反應我國備用容量目標值恐不夠保守,與其他國家相較,發生缺電的機率較大。

圖3-3為2011年全年每月發購電統計圖,請注意圖3-1單位為裝置容量(百萬瓦,MW),而圖3-3之單位為發電度數。

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●圖3-3 100-101年每月發購電統計圖 

圖3-3顯示我國冬季用電少,夏季用電多,這是因為我國地處亞熱帶,夏日冷氣用電需求高的緣故。

冬日尖峰用電低,似乎可用核能、燃煤提供全部電力,為何仍需動用大量燃氣發電?

原因在於我國電廠的歲修都避開夏日尖峰,而在其他三季排班歲修,所以表面上看起來核能、燃煤機組在冬日應可提供較大比例電力,但因歲修關係,即使在冬天也要動用大量燃氣機組。

2011年我國燃氣機組共發電600億度,若我國基載機組裝置容量合理,約350億度可用燃煤或核能機組取代。若以燃煤機組取代,發電成本至少可省500億元。若以核能機組取代,發電成本更可省1000億元。這正是為何核四不能廢,核一至核三應予延役及應加速燃煤機組建設的最主要原因。

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備用容量太多了嗎?

近日「備用容量」一詞屢屢躍上報紙頭版,但報刊評論少有切中要點。例如曾有「備載率過高,經部還要開放民營電廠」一則報導。表示「備載容量在民進黨執政時代確實都維持在16%上下,2008年國民黨接掌政權,立刻跳升到21.1%,隔年更高達28.1%,去年是20.6%,難怪台電的虧損年年擴大,這都是政策不知變通的結果。」

電力建設的特性就是建廠的時間極為漫長,台電建廠時程由規畫、環評、政府核准、招標、建廠、試運轉到完工商轉,燃氣電廠要八年,燃煤電廠要十年,核能電廠更要十年以上。所以今日完工的電廠都是十年前就規劃的,而今日規畫的電廠也要十年以後才會完工。過去台灣尖峰需求成長正常情形每年在3%~4%左右,所以台電就要規劃每年新增機組提供的尖峰供電成長也要達到這個數字。

2007年台電系統備用容量為16.2%,2008年發生金融海風暴,當年尖峰電力需求重挫4.5%,所以2008備用容量就接近21%。2009年經濟尚未恢復,尖峰需求連續第二年負成長(-1%),但當年大潭電廠及民營星元電廠正好完工,系統供電能力增加了5%,一來一往使得備用容量在2009年高達28.1%(詳圖3-4)。 

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●圖3-4 1992-2015每年備用容量 

當年完工的大潭機組也是在十年前就已規畫進行的計畫。備用容量是無法短期「變通」而隨當年尖峰負載而調整起舞的。2010因天然氣供應增壓,所以大潭電廠供電能力小有增加。當年尖峰負載在衰退兩年後一舉成長6.5%,使2010年備用容量驟降為23.4%。2011年尖峰負載成長2.3%,但無新電廠完工,所以備用容量降為20.6%,去年經濟不振,尖峰用電負成長,備用容量又升為22.7%。

我國今日電力建設的危機是現今的三年內,除核四1號機外沒有一個機組可以完工。如果電力仍年年成長3%-4%,則2015備用容量將低於備用容量目標值,這也就是為何經濟部急於開放民營電廠,希望填補此一缺口。

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限電次數與備用容量

許多反核人士一再堅持我國備用容量太高,所以核四不必運轉也不會影響我國的供電穩定。但數字會說話,圖3-5即為過去24年(民國78年到101年)間我國備用容量率(曲線,左邊座標)與限電次數(柱狀圖,右邊座標)之間的關係。

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●圖3-5 限電次數與備用容量率

由圖可見備用容量率與限電次數有明顯的直接關聯。民國80年代初(1990年代初)因備用容量率不足,年年限電。備用容量率低於15%都有可能限電,這就是為何我國政府核定備用容量率目標值為15%的原因。

下篇文章為25年舊作《核能發電-理性的探討》一書中〈缺電代價君知否?〉的短文,討論了缺電代價三十倍於發電成本,提供大家參考。

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電源的開發是一項必須兼具前瞻性與整體性的縝密工作。

基於長期電力成長預估的可能誤差,電力開發的原則:充份優良準確。基於整體能源分配組合的可觀效益,能源運用的原則:未來先於目前。

因此電源的開發,寧可電力為供應充份而一時略有過剩,寧可電廠因未雨綢繆而短暫閒置,但絕不可寅吃卯糧、臨渴掘井,這已是世界諸先進國家珍攝電力以善保自身經濟的基本共識。因為各國都明白,電力不足所付出的代價將遠超過事先的電力投資,此一損失不僅支付不起,而且短期間難以彌補。

尤其我國,正值大步擠進開發國家之際,缺電的後果貽害尤大。根據76年中華經濟研究院的研究結果顯示,每缺一度電,我國製造業平均缺電成本為35.39元。若依76年每度電平均發電成本1.22元計算,我國缺一度電所造成各種產業的損失,平均相當於30倍每一度電的發電成本。面對如此昂貴的代價,誠非我們目前不甚結實的產業結構所能輕易冒險承擔的。詳圖3-6:

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●圖3-6 我國各產業缺電成本(民國76年)

本文節錄自《沒人敢說的事實—核能、經濟、暖化、脫序的能源政策》,原作者陳立誠 

衍伸閱讀
反核不可能?為核這麼說?
即將開打的能源大戰──破解核電迷思

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