【李敏觀點】比了才知道,續用核電勢在必行

圖片來源:Office of Nuclear Energy twitter


前 言

關心電力的讀者,看看下列數字:臺灣地狹人稠,總土地面積約為世界之0.06%,人口約為世界之0.3%,人口密度為每平方公里731人,低於孟加拉的1,261人,高於韓國的534人、日本的342人、是德國229人的3.2倍。2019年臺灣使用電力2,500億,在世界主要國家中排名第18;年人均用電量10,620度,排名第9,稍低於韓國的10,701度,但高於德國的6,468度與日本的7,364度。

另一個讓人震驚的數字是,臺灣土地單位面積的電力使用量為每平方公里776萬度,排名世界第一,遠高於第二名韓國的571萬度,是日本的3.1倍、德國的5.2倍。民進黨政府推動「非核家園」,積極發展風力與太陽能光電,2019年風光發電量是59.3億度電,以單位土地面積來計算,每平方公里是165,000度,世界排名第9,低於日本的275,000度與德國的50萬度。民進黨政府說2025年再生能源發電量佔比為20%,依能源局108年的「全國電力資源供需報告」規劃的風光裝置容量估算,2025年風光發電量為488億度,每平方公里的年發電量是136萬度,將是目前德國的2.7倍,我們還有四年的時間去挑戰這世界第一史無前例的企圖。即使再生能源可以達標,還有80%的電力從哪裡來?天然氣與燃煤,都是化石燃料,都會排放二氧化碳,我們要如何面對2050年碳中和零碳排放的挑戰。

再生能源發電受天候影響,無法調度,臺灣為獨立電網,缺電時無法獲得其他國家電網的支援,所以臺灣發電設施中必定要有可調度的電力,選擇只有儲電設施,燃煤、燃氣、核能、水力。到目前為止,甚至說可見的未來,除了抽蓄外並沒有可行的儲電方式,水力發電也受限於天然條件,臺灣可以的選擇是燃煤、燃氣、與核能。以下我們就分別來看看這幾種方式的可行性。

燃 煤

由於燃煤發電會造成空氣汙染與排放PM2.5,連運轉中的燃煤機組啟動都會造成中央與地方的對立,要興建燃煤電廠已經是不可能的奢想,加快「減煤」的步伐可能是無法避免的。2019年臺灣燃煤使用總量為6,500萬公噸,運儲對港口已是沉重的負荷。臺灣煤的人均年消耗量為2,769公斤,世界排名第6,高於中國大陸(2,736公斤)、韓國(2,548公斤)、德國(2,136公斤)、與日本(1,497公斤)。臺灣燃煤的進口量為世界第5,前四名國家依序是中國大陸、印度、日本、與韓國,這四個國家都在積極推動核能發電。

減少燃煤發電被認為是追求碳中和目標的重要手段,歐盟2019年煤的使用量517,000萬噸,較2018年減少112,000萬噸 (減少17.8%)。美國2019年的燃煤使用量也較2018年減少12%。英國1990年時全國煤使用量為10,700萬噸,2018年為1,300萬噸,2019年900 萬噸,英國2015年已宣布2025年將關閉所有的煤電廠。英國規劃用核能、再生能源、與燃氣替代核能發電。2018年英國核能發電量為650億度,占比為20%;英國有新核能機組興建中,且著手發展模組化的小型動力反應器。

液態天然氣

依民進黨政府的規劃,2025年天然氣發電占比為50%。臺灣供電系統中目前燃氣機組總裝置容量為1,781萬瓩,2025年以前要興建完成7部大型機組,擴充1部機組,總增加的裝置容量達966萬瓩,後續還要增加560萬瓩。2019年液化天然氣進口總量為1,658萬噸,2020年為1,775萬噸,經濟部能源局105年的預估這兩年的進口總量分別為1,590與1,640萬噸,該份報告預估2025年的需求是2,354萬噸,可能遠遠低估了需求。國家高度依賴進口液態天然氣發電,燃氣長途運輸易受國際情勢的影響,燃料的安全儲存量都會直接影響國家能源供應安全,進而衝擊國家安全。

天然氣能量密度低,體積龐大,多以輸送管直接傳輸。但是某些地區需要將天然氣冷卻至零下162 oC液化,以船運的方式送到接收站,短期儲存,使用時以海水氣化,再以輸送管送到電廠使用。臺灣目前只有兩座液態天然氣接收占,已經超限運轉達108%。目前天然氣接收站興建計畫除了觀塘的中油三接外,還有臺中中油二接的擴建與臺電協和與臺中接收站的興建。109年年底公布的「能源轉型白皮書」提到2025年天然氣接收站的容量為2,620萬公噸,如果不敷使用,或者未如期完工,會引發一場經濟與社會的大災難。

臺灣2019年天然氣的使用量世界排名31,天然氣進口量排名第12,以液態天然氣形式的進口量排名第6,前五名的國家依序是日本、中國大陸、韓國、印度、西班牙,與燃煤進口量排名一致,多了一個西班牙,該國2018年核能發電量558億度,占比20%。

大量使用天然氣發電除了燃料供應的風險外,還要承擔天然氣價格大幅波動對發電成本的衝擊。日本通產省網路公布的數據,2014年5月到2021年3月間,天然氣價格最高每百萬英熱單位18.3美元,最低為2.6美元;2017年5月至2018年2月,價格由5.6美元飆到10.9美元; 2020年8月至2021年2月,價格由2.6美元飆到16.3美元。燃氣價格如雲霄飛車般的震盪,勢必對天然氣發電成本帶來極大的衝擊。

以臺灣電力公司的時機為例,2014年臺電天然氣發電成本為3.93元/度,其中燃料占91%、折舊占5.1%、利息占0.4%、運維占3.5%。2015年天然氣價格走軟,每度天然氣發電的燃料價格由3.57元降到2.35元,而天然氣發電成本也由3.93元降為2.68元,亦即天然氣降低52%,燃氣發電成本降低46%,而該年臺電公司天然氣發電的占比是35.7%,故平均發電成本由每度2.31元降為1.96元,降低18%。若天然氣漲價,影響的趨勢會是一樣的,天然氣上漲幅度打9折,差不多就是發電成本的漲幅,如果50%電力來自天然氣發電,天然氣價格波動的45%,就是發電成本的變動。化石燃料價格受到許多人為與非人為因素的影響;請問,是否有人可以預知五年後的化石燃料價格!

大量倚賴天然氣發電的兩大致命傷是燃料供應與發電成本的穩定性,這兩項會影響國家安全與經濟發展。

核 能—燃料運儲方便

核能發電燃料體積小、重量輕,運輸貯存方便。一部核能機組每次換燃料可使用18個月,所需要的燃料約為100噸,核能發電通常會在發電廠儲存下一燃料週期使用之燃料,故安全存量最短為18個月,最長為36個月。臺灣能源超過99%依賴進口,核能發電的使用可以提升能源供應的安全。

核 能—發電成本穩定

核電廠的高建廠成本,使得核能發電燃料鈾的採購成本占總發電成本比例低,故其發電成本穩定,核電廠一旦興建完成,其發電成本較不易受到國際能源價格波動的影響。在以臺電實績為例,2014年臺電天核能發電成本為0.96元/度,其中燃料占35.9%、折舊占8.8%、利息占21.8%、運維占33.5%,其中已包括每度電0.35元的後端營運基金,作為拆廠與核廢處置的費用。購買燃料費用為每度0.34元,真正用來購買鈾物料的可能只占20%,其餘為燃料束的製造費用。適當的使用核能發電能降低國際能源價格波動對經濟發展所帶來的風險。

核 能—發電不排放二氧化碳

溫室效應氣體在大氣中累積導致氣候變遷,已經被公認為人類所面臨最大的危機,積極減少碳排,訂定達到碳中和或碳零碳的期程,已是無法逃避的挑戰。歐洲先進國家要求產品標示所謂的『碳足跡』已經是一種趨勢,也就是標示產品製造所產生二氧化碳的量;『碳足跡』未來會成為競爭力一部分。核能發電不靠燃燒產生能量,故發電時都不會排放二氧化碳。先不論國際上是不是已認定核能是綠能,甚至是不是同意核能是潔淨能源,在計算碳排放量時,核能發電的碳排量就是0。增加核能發電比例,可以降低單位發電量的碳排,也會降低產品的碳足跡。

2019年臺灣因化石燃料使用所造成的碳排為 28,031萬噸,世界排名第21;年人均排放量為11.89公噸,排名11;韓國排名9 (12.57公噸)、德國排名14(8.42公噸)、日本排名15(8.38公噸)。年人均碳排的前5名國家是科威特、沙烏地阿拉伯、阿拉伯聯合大公國、澳洲、與加拿大。排名前11的國家中,除了韓國與臺灣外都是化石燃料出口國。在評比二氧化碳排放時,有一個參考指標是,單位購買力GDP的二氧化碳排放量,臺灣是0.483 公斤/美元(2015年幣值),高居全球第三名,前兩名是南非與哈薩克,都是燃煤使用大國。南韓0.321公斤(排名12)、日本0.196(排名25)。大量使用核能的法國只有0.104公斤。這個數字差應該會反映在國產品的碳足跡上,待核二與核三4部大型無碳核電機組退休後,而再生能源發電無法遞補,這個數字還會惡化。臺灣數字這麼差應該與我們工業結構有關,也許這也是護國神山的威力吧。

核 能—發電不造成空氣汙染

燃煤發電與燃氣發電都會排放汙染物與PM2.5,會致癌與造成呼吸道疾病。世界平均,每兆度的發電量,燃煤造成17萬人死亡,核能為90人(已納入車諾比爾災變的影響)。換算為 每億度燃煤發電 因空汙造成 17人 死亡, 臺灣109年燃煤發電1260億度電, 造成21,420人死亡。若以核能發電替代燃煤,甚至燃氣發電,一定可以改善臺灣的天空。

核 能—輻射風險低

人們對核能的恐懼源自對輻射的懼怕,但人類生存的環境即具有輻射,輻射來自宇宙射線、地殼泥土中的放射性核種、以及核武試爆殘留在大氣層的人工製造之放射性核種。臺灣自然背景輻射計量約為 1.6毫西弗,醫療行為、長途飛行、高山健行、甚至泡溫泉都會增加個人接受的輻射劑量。民眾擔心核電廠發生類似美國三浬島、前蘇聯車諾比爾、與日本福島核電廠事故時,大量放射性物質外釋所造成的健康效應。三大核電廠事故中,只有車諾比爾災變有數十位電廠工作人員與消防隊員受到輻射傷害,某些範圍的民眾接受到的輻射劑量會增加致癌的機率。車諾比爾災變發生的肇因為該類型反應器的特質,該類型反應器為前蘇聯體系所特有,並沒有外銷到其他國家。臺灣與所使用的反應器完全沒有發生類似車諾比爾災變的可能。

三浬島與福島事故均沒有任何人接收到超出安全顧顧的劑量。三浬島事故發生的原因為運轉人員的文為誤失,以及電廠運維制度的缺失,核能業界與法規管制單位事後確實的檢討與改善,歷經40餘年,類似的事故未再次發生。福島事故是地震與海嘯天然災害引發的事故,福島一廠的安全設計足以因應超大的地震,但後續的海嘯毀掉瞭電廠,事後的調查顯示,若運轉人員及時採取措施,放射性物質的大量外釋是可以避免的,運轉人員在等待長官命而錯失機會。日本女川電廠承受的地震與海嘯都較福島一廠為劇,但並未發生任何事故。福島事故是天災造成的,但人禍才是事故不可收拾的主因。

有人不願意接受發生機率極低之核電廠嚴重事故,放射性物質外釋之輻射傷害的風險,確要別人接受不使用核能發電之經濟被窒息的風險,以及使用化石燃料發電所衍生的健康風險。任何發電方法都有其建康風險,以火力發電而言,空氣汙染帶來的健康效應是必然,而核電廠因地震或海要發生嚴重事故,造成輻射物質外釋事故是偶然。在經濟窒息過程中,受害最大的將是廣大的中產階級與弱勢族群。核電的選擇是風險的選擇。

核 能—核能廢料是已經存在且必須解決的問題

核能發電產生之低階核廢料與使用過核能料的處置,國際上已有許多成功的先例,或者是完善的規劃;與其說核廢料的處置是一個技術問題,不如說是一個政治問題。不論臺灣是不是繼續使用核能發電,核廢料的處置是一個已經存在,也無法逃避的問題。

核 能—臺灣有經驗豐富的團隊與制度,可有效與安全的使用核能

臺灣目前三座核能電廠已經運轉超過30年,臺灣三座核能電廠提供了穩定且價格穩定的基載電力供應,減少臺灣對進口化石燃料的依賴,協助臺灣度過第二次能源危機與多次的化石燃料價格飆漲。三座核能電廠折舊成本已經非常的低,2011~2015年核能發電成本分別為每度0.69、0.72、0.95、0.96、1.15元。2013年後端處理基金由0.17元/度提高為0.38元。2015年核能發電成本較高的原因為立法院不當介入核電廠的營運,核能電廠發電量由2014年的408億度驟降為2015年的351億度。

世界上多座同型機組的核電廠,都預計運轉到60 年,美國有幾部機組已拿到80年運轉許可。2011年Nucleonics week期刊評比,臺電公司核能電廠的運轉績效,在2010全球排名第2。而在2011年世界核能發電協會(WANO)的評比中,關於核能安全的幾項重要指標,如機組能力因數(代表機組發電績效)、臨界7000小時非計劃自動急停(代表機組跳機指標、安全系統績效(機組安全指標)、燃料可靠度等,臺電的平均值亦名列前茅。臺灣四座核能電廠都是全民的資產,不應因為某些人不一定正確的認知而廢棄。氣候變遷是人類面臨的重大危機,降低二氧化碳的總排放量是必然的道路,核能發電屬於低碳能源是無法爭議的事實,我們有能力使用核能,作為地球村的一份子,我們應該繼續使用核能;將可以使用的能源設施捨棄不用,再去興建其他設施時,會產生二氧化碳,這是不對的。

結 語

能源是人類文明的基石,但將人類的文明推向高峰是電能。電能使用方便、乾淨、安全,可以讓人類更廣泛的利用各種初級能源。電能係透過其他的能源轉換而來,發電設施與能量轉換過程都會消耗地球的資源、都會對生態環境造成衝擊、也會對人類生命與健康帶來衝擊。能源使用的經驗顯示,沒有任何一種能源是百分百的潔淨,是百分百的綠,各人會因喜好與生活經驗的不同有不一樣的認知。8/28日「核四商轉」與「護藻礁」兩個公投案都與能源政策相關,讓這兩個公投案的結果決定我們要承受的風險。請大家記得,8月28日出來投票。

*本文引述數據來源:  https://yearbook.enerdata.net/,能源局及臺電網頁