2015年9月8日 星期二

民進黨能源政策總體檢(二) - 減碳

本部落格將連續五天檢討民進黨能源政策,每篇文章約三、四千字,同時發表於風傳媒:


民進黨能源政策的第二個大目標是“減碳”民進黨能源政策開宗明義就強調氣候變遷、京都議定書等議題。當然上篇“節能”也是民進黨“對抗全球氣候變遷”的重要手段民進黨在節能之外對於減碳也著力很深但民進黨一面“反核” ,一方面又提“減碳”,表現其能源政策極為矛盾的一面。反核和減碳完全是背道而馳的兩個目標,怎麼可能一方面追求“減碳”另一方面又倡議“廢核”?

核電減碳功能巨大

我國目前電力系統發電度數中火力發電佔76%,無碳的核能發電佔19%(其他無碳之水力、抽蓄、再生能源佔5%)

核能發電是台灣發電組合中最重要的無碳能源,核一到核三每年可發電400億度,核四每年可發電200億度,核一到核四共可發電600億度。若執行非核家園政策,而以燃煤或燃氣來取代這600億度的無碳電力,則每年二氧化碳排放將分別增加5400萬噸及2400萬噸。假設燃煤燃氣各取代一半的核能發電度數,則每年碳排增加3900萬噸。全台交通碳排約3000萬噸,表示即使全台各類車輛全都停駛,交通碳排歸零,還不足以平衡火力發電取代核能發電所增加的碳排核電對我國減碳貢獻之巨大實無可言喻。

當然民進黨廢核後維持碳排不變的主要手段是以無碳的再生能源(太陽能、風能等)取代核能。吾人也可進一步討論此一規劃是否可行。

民進黨能源政策中列有減碳目標:希望在2025年之碳排降為2000年水平全台每年碳排目前約為250百萬噸,2000年則為208百萬噸,吾人可進一步探討以綠能(再生能源)取代核四是否能達到此一目標。

廢核無法達到減碳目標

依民進黨規劃,2025年再生能源每年發電度數將由目前的88億度,增加400億度而成為486億度,但請注意現有核電廠每年發電也是400億度,表示十年內花費1.4兆建置完成的再生能源也不過能取代廢核後原來核電提供的400億度的無碳電力。又假設台灣未來十年經濟蕭條,真如民進黨所言達到“電力零成長”,表示2025年全國碳排將與今日(再生能源與核電抵消)相同,維持在250百萬噸。

民進當能源政策中針對如何將250百萬噸碳排降為208百萬噸也有所規劃民進黨規劃降低碳排有四大手段(詳下圖之投影片),吾人可一一檢視。


提高燃煤發電效率

民進黨投影片中表示可將現有燃煤電廠36%之效率提升為50%以減碳10百萬噸民進黨於其新能源政策中有一段“政府若能敦促台電公司加速機組的更新,採用最佳可行技術的效率機組,將發電效率只有35-40%的亞臨界更新為發電效率41-45%的超臨界機組(例如:林口電廠),甚至是發電效率達50%的超超臨界機組,亦可兼顧節能省碳與電力供應。”。這一段話顯示民進黨對燃煤電廠效率並不了解。

在談燃煤電廠效率時先要清楚定義“效率”電廠效率有許多不同定義方式,要比較不同機組效率,必需用同一基準作比較才有意義。

1.(Gross)效率與淨(Net)效率
毛效率是指發電機發電度數與燃料()熱值相除的效率。但電廠有許多設備本身都消耗大量電力,扣除電廠使用電力(廠用電)得到的“淨”發電度數與燃料()熱值相除為淨效率。毛效率永遠大於淨效率,差別在2%左右。

2.HHV (High Heat Value, HHV, 高熱值)(Low Heat Value, LHV, 低熱值)
這觀念較為複雜,因為煤中含有水份,煤熱值依燃燒時水分子由液態變為氣態之潛熱(Latent heat)是否計入而不同,若計入則為HHV,不計入則為LHV。因而計算熱效率時依HHVLHV計算而有所不同。以台電使用的煙煤,次煙煤而言,兩者計算差異在2%左右,在德國常用的褐煤,其差異在4%以上。

3.設計值與運轉值
設計值是假設一定的運轉條件,機組真正運轉時可能與假設值不同比方計算設計效率時一般假設機組全速出力(Full load),實際運轉時可能為部份出力(Partial load),也會影響其效率計算。

4.海水溫度
這也是許多人常忽略的機組效率是以汽水循環在一定蒸氣壓力時其最高蒸汽溫度與最低水溫(海水溫度)之溫差決定,溫差越大效率越高。因同一機組最高蒸汽溫度均相同,但寒帶海水溫度遠低於熱帶,所以同一機組在寒帶運轉之效率均高於在熱帶運轉的機組。同一型機組在美國紐約州電廠效率就高於在佛羅里達洲。同一機組在德國、日本運轉效也高於台灣。其差距可達2%,這是自然條件不同所造成的,所以將台灣機組效率與寒帶國家相較,要特別注意這一點。

由以上說明可看出,同一型機組若以不同方式計算,再加上自然條件不同,效率相差可達10%。比較各機組時,應特別注意效率是否在同一基準上計算。

本文以下討論機組效率均以1.毛效率,2.LHV (低熱值)3.運轉值作為基準。如使用不同基準將特別註明。

對於次臨界、超臨界、超超臨界也應予以定義一般而言若鍋爐蒸汽壓力在22.1MPa (百萬巴斯卡)以下機組即稱為次臨界機組壓力在此值以上即稱為超臨界機組台電現有燃煤機組壓力都在22.1MPa以下所以均為次臨界機組。超臨界機組又以蒸汽溫度593 (1100)分為超臨界機組及超超臨界機組。

台塑麥寮電廠蒸汽壓力為24.5MPa,主蒸氣/再熱蒸汽溫度為538/566 (1000/1050),所以是超臨界機組。台電目前正在興建中的林口及大林機組,其蒸汽壓力為25PMa,主蒸汽及再熱蒸氣溫度均為600℃,所以就是所謂超超臨界機組。

台電現共有十四個燃煤機組,分布在兩個電廠(林口燃煤機組已在去年除役)其中台中十個機組,2014年運轉效率為39.91%,興達四個機組,2014年運轉效率為39.62%。以上效率均以毛效率/LHV/運轉值為基準。

以台中910號兩部機為例,2014年運轉效率為39.92%,但設計效率為42.4%(如前所述運轉效率均低於設計效率)。台電正在興建中的林口及大林電廠為超超臨界機組,因尚未運轉,取其其設計效率為45.6%(毛效率,LHV,設計基準)與台中910號機(次臨界機組)相較,效率增加3.2%,並沒有如民進黨所稱次臨界機組效率為36%,提早退休改以超超臨界機組效率會增加為50%之事民進黨所謂提高燃煤發電效率可下降碳排10百萬噸完全是錯誤認知造成的錯誤結論。

燃氣取代燃煤

民進黨降低碳排的第二個手段是將15%的現有燃煤機組改為燃氣複循環機組,號稱可下降碳排4.4百萬噸。

民進黨可能不知道以燃氣取代燃煤是最昂貴減碳方式。燃煤電廠每度電碳排0.9公斤,燃氣電廠每度電碳排0.4公斤,以燃氣取代燃煤每度電可減少碳排0.5公斤。但過去五年每度發電成本燃煤為1.52元,燃氣為3.48元。換句話說以氣代煤每公斤單價為3.92元,每噸單價為3920(120美元)今日歐盟碳交易市場每噸碳價不到美金10元,以氣代煤的減碳成本為歐盟碳交易價格的12這是許多熱衷於鼓吹以氣代煤來減碳的環保人士渾然不知的數字此外我國即使新建第三座液化天然氣接收站也無餘力提供額外天然氣以取代15%的燃煤發電(100億度)

碳捕捉與封存(CCS)

民進黨鼓吹的第三種減碳手段是碳捕捉與封存(CCS),民進黨認為此舉可降低碳排10百萬噸。台灣有個碳捕存再利用協會,個人忝為理事,也曾擔任國科會國家型能源計畫之淨煤主軸計劃評審委會,十分關注全球CCS技術進展。十分遺憾的是,目前全球CCS技術發展較預估遠為緩慢,全球還沒有任何大型燃煤機組有商業化裝置CCS捕捉大部份碳排的實例(只有小規模實驗廠或在較大機組捕捉小量碳排)

依台電慣例,為維持用電安全及品質,一向不會身先士卒作為國外廠商新技術的實驗品,通常會等待某種技術成熟並裝置於大型機組有數年成功運轉實績後才會考慮引進於本國電廠。但依目前全球CCS技術開發進度遲緩的現實推估,十年內台電不可能在現有大型燃煤機組加裝CCS設備以減少10百萬噸碳排。

產業轉型

民進黨以上三項減碳手段均不可行,但其總減碳量也不到25百萬噸但民進黨大筆一揮推出第四個減碳方案“產業轉型,改善能源使用結構”一項,號稱此單一目標可減碳25百萬噸。民進黨在能源政策中多處指出工業部門中之化工、水泥、鋼鐵、造紙等能源密集產業對台灣GDP貢獻低,但事實上台灣單一用電最大產業為電子業今年受邀於電電公會會員大會發表台灣的能源危機專題演講時曾指出電電公會會員2013年用電420億度佔全國工業用電105040%台積電一家用電即超過全部工業用電之6%,約全國用電的3%。但電子產業為台灣明星產業,民進黨對此一耗電最大碳排最多的產業,不敢要其產業轉型

產業轉型談何容易,製造業是台灣強項,服務業台灣並無全球競爭力棄己之長取己之短侈言“產業轉型”,以祈減碳25百萬噸(約全國碳排10%,工業部門碳排15%),也提不出什麼落實產業轉型的路徑,只能說又是一個紙上談兵之計

以上討論都還是基於所謂“電力零成長”的情境。如上篇文章(“節能”)所述,民進黨的電力零成長是基於10年內節電500億度的假設,但其他學術機構多認為10年後台灣電力使用會增加500億度。


如前所述民進黨花費1.4兆設置的再生能源設備也只能取代廢核後400億度的無碳能源。表示新增500億度將全數由火力發電提供,即使這500億度均由碳排較低之燃氣發電提供,每年碳排也將較今日增加20百萬噸(僅只電力部門尚不計交通等增加碳排),表示到2025年我國碳排將至少增為270百萬噸(絕對不只因目前施工中的林口及大林電廠均為燃煤機組),何能回到2000年的208百萬噸?民進黨減碳政策說穿了又是一張無法實現的空頭支票。

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