後福島非核政策對德國電力系統的影響
文:Tony Yen / 德國弗萊德堡大學再生能源工程與管理碩士、媽媽監督核電廠特約轉述
福島核災持續至今,已接近10年;作為後福島時代中能源政策轉變最為知名的案例,非核政策究竟對過去10年德國的電力系統帶來哪些影響?能源轉型智庫Agora Energiewende本月月初發布的報告(完整內容可見:https://bit.ly/3v5jas8),可讓大家理解德國能源轉型真正的情況,避免對其非核進程有不必要的誤解。
一、德國非核政策的現況:17部核能反應爐僅剩6部運作,兩年內全數開始除役
2011年福島核災開始時,德國尚有17部核能反應爐運轉中,福島核災後德國政府修正原來的核能延役政策,當年便關閉8座核能反應爐,2015年到2019年又關閉3座反應爐,因此目前只剩下6座反應爐運轉當中,預計今年年底和明年年底各3部機組停止運作。因此,2022年12月31日以後,德國境內便不再有運轉中的商用核能反應爐。
二、過去10年德國能源轉型成果:綠能大增後,非核減煤、燃氣需求亦無增加
2010年到2020年之間,德國綠能的電力占比從17%上升到45%、核能占比則從22%下降到11%。10年之內德國綠能成長了將近150TWh(台灣去年用電量的53.6%),不僅減少核能,褐煤和硬煤發電也都有效減少,燃氣發電量也沒有明顯增加。
三、綠能能否加速設置未來兩年低碳轉型的關鍵
2010年至2020年,德國核能發電已減少超過一半,但2020年仍有64TWh的電力由核能供應,未來兩年德國核能減量速度將和福島核災剛發生時相似。今明兩年綠能能否加速設置,是這些電力能否由低碳來源遞補的關鍵。
四、德國電力部門過去10年碳排不因非核政策增加
由於足夠的新增綠能,德國電力部門碳排在2013年以後就開始下降,在過去3年內由於歐洲碳交易價格提升,德國電力系統的燃煤減量更為顯著,因此碳排也大幅減少。
一個擁核者常提出的假設性問題是:如果德國發展綠能的同時也保有核能,不就能更快速減煤嗎?然而Agora Energiewende的報告提醒讀者,沒有非核政策下,綠能是否能像過去10年一般迅速成長,是一大未知數。畢竟在德國的能源政治版圖裡,核能和綠能一直是相互角力的兩種選擇;如果讓傳統電業持續過往的核能發電量、排擠綠能可成長空間,過去10年綠能成長量大概無法達到150TWh。
五、非核政策下,德國仍維持電力淨出口
也有擁核論者時常宣稱非核政策下,德國是靠鄰國核電補足減少的核能發電;然而2010年到2020年之間,德國一直維持電力淨出口,淨出口量甚至在中期一度成長不少。近年因為燃煤發電量的減少,德國的電力進出口漸趨平衡,但跟2010年相比仍略為增加。當然,電力進出口係歐洲電網的常態,不論擁核擁綠與否各國早已行之有年,將德國進出口狀況視為發展綠能或非核的衍生問題,不盡公允(延伸閱讀:〈別再說德國都靠法國核電了!歐洲電網跨境進出口問題之再釋疑〉https://bit.ly/2OBaOrd)。
六、非核政策下,德國供電可靠度持續強化
德國的供電可靠度和其他類似電網相比一直都名列前茅,非核政策下電力系統的供電可靠度在過去10年也沒有下降,相反地系統平均中斷時數等可靠度指標在過去10年其實略為進步。2019年,德國的系統平均中斷時數為有紀錄以來最低。根據監管德國電網的政府機關Bundesnetzagentur 的說法,能源轉型和其相應的分散式發電系統,對於德國電力供給的品質沒有負面效應。
七、非核政策不是德國電價改變的原因
在非核政策開始時,一直有德國電價是否會因而大增的疑慮。然而德國的批售電價因為再生能源大增,在過去10年一直保持得比鄰國還低(全歐洲只有水力豐沛的北歐比其低廉)。零售電價的部分,在過去10年間僅一開始有所增幅,主要的原因是當時的太陽能和生質能成本仍較高,影響一般消費者需要負擔的再生能源附加費。在那之後,德國零售電價已幾乎不再增加;事實上,Agora Energiewende 過去即有預估,德國零售電價在近期將因再生能源附加費負擔減少,會開始下降。
八、非核政策帶來電網擴增的需求
由於大部分的核能機組由位於北德的風能電廠取代,北電南送的情況在6座剩餘的核能反應爐開始除役後將變得更為明顯,非核政策因此造就一波電網擴建與重組的需求。
九、核能復興有望嗎?
放眼全球,核能已經成為最昂貴的新建電廠選項;再生能源的成本則持續下降,不僅成為最便宜的新建電廠選項,某些地區也已經比既有傳統電廠更便宜。更不用提核能興建所需時間往往要10到15年,納入減碳政策中將造成額外的政策不確定性。凡此種種,Agora Energiewende的報告不認為未來能看到核能復興。
其實回頭看看福島核災的直接受災國日本,也可看出類似的核綠消長情況。日本在2020年的綠能發電佔比已經達到20%(可參考https://bit.ly/3v5lHCn),如果保持這樣的成長速度在5年內就有機會達成2030年的官方綠能目標(24%)。另一方面,日本核能重啟的過程持續遇到各種障礙,2030年能否達到官方給定的低標20%,一直被眾人疑惑。這也是為什麼近期日本的環團會倡議提高2030年綠能目標到50%,完全取代原定核能發電量之餘,還能進一步加速減碳。
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可靠度指標 在 媽媽監督核電廠聯盟 Facebook 的精選貼文
三接不如期興建對備用容量的影響是6%還是2.4%?
文:Tony Yen (顏東白) / 德國弗萊德堡大學再生能源工程與管理碩士、媽媽監督核電廠聯盟特約撰述
筆者前幾天在媽媽監督核電廠聯盟的文章〈三接在桃園興建與否對能源轉型的影響〉得到一些迴響。其中,因為文中說明三接替代方案的代價主要是減煤期程而非供電裕度,和目前官方論述不盡相同,自有一些讀者前來詢問,故筆者撰本文做一些觀念澄清。
三接不建影響備用容量6%立論的(不)合理性
經濟部「三接不如期興建將影響備用容量6%」的說法,係假設大潭燃氣電廠的供氣有輸氣等等限制,使2024後新增機組無氣可用,因此計算備用容量時其將這些機組排除,故得6%之數字。
但興建完成、可正常運作的機組,在計算備用容量時為何可以完全排除,是筆者觀看此一論點的一大困惑。畢竟就算假設經濟部所言的輸氣限制為真,只要事先知道大潭電廠無法所有機組同時上線此一資訊,一個正常運作的台電就不可能主動製造出「大潭電廠所有機組必須滿載」此種情境;透過歲修排程本就能讓機組的故障發生機率下降、下線的時程錯開,有了新的燃氣機組應該只會使這樣的排程裕度增加,很難想像這些機組對備用容量會完全沒有貢獻。
當我們聚焦在經濟調度的時間尺度裡,這些燃氣機組顯然仍可有備轉容量價值。即使在經濟部所言的輸氣限制底下,真要提升備轉容量也會有「大潭電廠既有機組不滿載發電,分配一些燃氣給新機組中的氣渦輪機組,使其隨時待命」之類的調度方式可選擇;很難想像台電會因為沒有三接就決定把新蓋好的燃氣機組完全晾在一旁。而所謂的輸氣量限制也極有可能是動態限制式,如果夏季殘載尖峰發生的夜間7點前後有一定程度的裕度可以額外供氣給大潭電廠的新機組,電力系統調度上當然就會有額外的彈性。
本次爭議可看出學界檢討備用容量計算方式的緣由
從前一段的說明,筆者推測「三接不如期興建對備用容量影響2.4%」可能是台電內部經過比較嚴謹評估後得出的數字,較為合理(但詳情為何,仍需還原當時語境,才能知曉)。不過如果要問筆者個人的學術意見,這6%還是2.4%的爭論,反映的是定律、單項加減式的備用容量計算,在討論供電可靠度時的不合理性。
雖然說這樣的不合理性在討論再生能源的容量價值時最明顯(注1),在這一案例中還是可以看出:如果重點是負載損失的機率和程度,為什麼要執著於個別機組容量價值的加加減減,而不直接以全系統預期負載損失(loss of load expectation)之類的序率型指標衡量我們電力系統的可靠度呢?這是一勞永逸避開永遠吵不完但卻總是隔靴搔癢的「15%備用容量」的直接方式之一(注2)。
(注1:比如一座綠能電廠和一座儲能系統同時在線上的容量價值會大於各自單獨在線上的容量價值的加總,但現行的備用容量計算上顯然只能用後者處理。)
(注2:很顯然地使用序率型供電可靠度指標不會使缺電與否的相關爭論停止,但至少自此以後我們的討論可以真正聚焦在「是否會缺電」這件事情上。另外學界檢討備用容量計算的聲音中其實有其他方法學的提案,但序率型指標是筆者個人較為支持的方案。)
以過時能源論述辯護政策 只會在擁核公投中適得其反
如同筆者前一篇文章所言,此次藻礁公投結果確實可能牽動到台灣能源轉型的短期減煤進程;這是公投支持者在假設公投通過、提出相關替代方案時,所應認知到的可能代價,也需要認真討論應對之道。
但相對地,反對公投者如欲替既定政策辯護,也應避免重製反對能源轉型者常見的傳統電力系統論述;除了本文提及的過時供電可靠度指標以外,將公投視為核四與三接、核能與燃氣之間的抉擇,顯也不妥。畢竟藻礁公投能否順利連署達標,仍有變數,要求核四續建的擁核公投卻是千真萬確會發生的,現在試圖將缺電、核電和藻礁公投綁在一起討論,未來只會適得其反,在擁核公投中反過來被利用;從而,反對藻礁公投而支持能源轉型者複述這些論點前,亦當慎思。
PS. 編按:備轉容量率 VS. 備用容量率:
在計算備轉容量率時,算的是電力公司當天實際可以發電的機組發電容量,所以會扣除歲修、故障或因其他原因不能發電的機組容量,這才是系統運轉淨尖峰供電能力。 「備用容量」則是以年為單位,表達全年電力供需的關係,用來衡量電力系統發電端每年的供電可靠度(供電充裕度)。
提供讀者們做參考。
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