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台灣能源與用電結構研究
- 1. 台灣能源與用電結構研究 台大財金四 陳姿穎 台大財金三 吳采諭 台大會計三 李孟穎 政大統計三 曾繁哲 台大財金四 陳一如 2018/12/9~2018/12/15 1
- 3. 3 結論 1. 台灣用電呈現供不應求的情況，加上今年夏天提早來臨，使尖峰用電瞬時飆升。今年發生的 815 大停電事件，影響 17 個縣市，也因此更需注重發電系統的供需平衡問題。 2. 台灣發電廠與主要發電量來自西半部，北部主要為需求方，中部與南部為供給方，而長久以來的 中電北送可能因新科台中市長盧秀燕上任之後有所變數，後續詳情有待上任兩週後的評估報告。 3. 台灣未來火力發電將陸續淘汰燃煤機組，並擴建燃氣發電機，可望有效提高發電量以及降低空氣 汙染；台灣在公投案過後仍有核廢料及核電廠除役等問題。 4. 台灣再生能源主要推動太陽能和及風力，但因再生能源目前仍受限於環境及技術的影響，一旦再 生能源的佔比大幅調升，未來電價可能調漲。
- 6. 6 台灣主要發電量結構 發電方式 主要燃料 比例 發電原理 優點 缺點 火力發電 煤 39.2% 加熱爐水生成蒸汽推動汽機以產生電力 成本低、發電量大 空汙、無法快速啟動 柴油 4.8% 燃燒生成燃氣推動活塞作功並產生電能 快速啟動 成本高、效率低、發電少 天然氣 38.6% 高壓空氣混合燃燒產生燃氣推動氣渦輪 快速啟動 成本高、效率低 核能發電 鈾-235 鈽-239 9.3% 壓水式：第二迴路才產生蒸氣 沸水式：第一迴路就產生蒸氣 兩者皆推動汽輪機發電 燃料成本低、乾淨、 體積小、解決北部缺 電 核廢除役成本高、建造成本高、 安全疑慮、不適合離尖峰隨載 運轉 風力發電 無 0.7% 透過傳動軸將旋轉動力傳送至發電機 佔地小、去中心 供需季節不平衡、噪音、生態 太陽能發電 無 1.3% 利用太陽能板將光能轉換為電能 乾淨、安全 效率低、調度困難 水力發電 無 1.4% 利用水的位能轉動能再轉成電能 技術成熟 發電量季節不均、建築、生態 資料來源：維基百科
- 7. 7資料來源：經濟部能源局、台灣電力公司 電力供需資訊 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）。其計算 公式為：備用容量 ＝ 系統規劃淨尖峰能力（可提供之最 大發電容量）－ 系統尖峰負載（最高小時用電量） 以日為單位，表達每天電力供需的關係，指當天實際可調 度之發電容量裕度（供電餘裕）。其計算公式為： 備轉容量 ＝ 系統運轉淨尖峰能力（扣除歲修、故障等不 能發電的機組容量）－系統瞬時尖峰負載（瞬間值） 備用容量（Reserve Margin） 備轉容量（Operating Margin） 備轉容量率燈號說明 備用容量 v.s. 備轉容量
- 10. 10資料來源：台灣電力公司 台灣重要發電廠 核能電廠 電廠現況 台中燃煤發電廠 大潭燃氣發電廠 裝置容量(Mw) 淨發電量(Mw) 淨發電量/容量 核一 1272 0 0 核二 1970 1969.2 近100% 核三 1902 0 0 興達燃煤/燃氣發電廠 核一 核二 核三 台灣三座核能電廠皆有兩座機組，目前僅核二廠正常運轉。核一廠的 一號機組已除役、二號機組由於歲修排程延遲，仍在歲修；核三電廠 一號機組目前正在檢修，而二號機組則剛進入歲修。
- 11. 台中燃煤發電廠 大潭燃氣發電廠 興達燃煤/燃氣發電廠 核一 核二 核三 11資料來源：台灣電力公司 台灣重要發電廠 火力電廠 台中燃煤電廠 裝置容量(Mw) 淨發電量(Mw) 淨發電量/容量 台中燃煤電廠 5500 3059.1 55.6% 大潭燃氣電廠 4384.2 2327.9 53.1% 興達燃煤機組 2100 1455.6 69.3% 興達燃氣機組 2226 1018.3 45.7% 台中燃煤電廠為台灣容量最大的發電廠，其裝置容量佔燃煤發電的 55%，共有10座機組，目前由於3座機組歲修中、1座機組友善降載 減排中，僅有6座機組維持93%以上的利用率，除了供應中部用電之 外，餘電經常北送以解決北部尖峰用電供不應求的問題。
- 15. 長生電力 和平電力 森霸電力 15資料來源：台灣電力公司、經濟部能源局 重要民營電廠 民營電廠 (IPP) 經濟部為解決電力不足問題，民國84年起開放民營電廠興建，由台電收購其電能。 民營電廠中的燃煤電廠，目前有兩家，分別是麥寮與和平電廠。而和 平電廠發電量最高，兩座機組皆以92%以上的利用率運轉。 民營電廠中的燃氣電廠，目前有七家，分別為長生、嘉惠、新桃、星 能、森霸、國光及新元電廠，其中容電量最大為森霸與長生電廠。 IPP燃煤 IPP燃氣 裝置容量(Mw) 淨發電量(Mw) 淨發電量/容量 和平電力 1297.2 1205 92.9% 森霸電力 980 1038 106% 長生電力 900 923 103%
- 17. 台灣用電結構現況#3 17
- 18. 18資料來源：台灣電力公司、The News Lens 住宅、商業與其他用電在2005年之前上升的速度 較快，2005年後上升趨緩，維持穩定。其中，屬 於民生的住宅用電，在2000年之前，每年大約使 用300多億度電，近幾年則是使用約440億度電。 住宅 商業 其他用電 工業用電快速上升 工業用電量逐年快速上升，1998年售電量僅約640 億度，2017年已增加至1212億，漲幅近100%。其中 2001年與2009年曾下滑，而2009年由於亞洲金融 風暴，需電量減少導致購電量下滑。 工業售電 總售電 台電售電量用途別
- 20. 20資料來源：台灣電力公司、關鍵評論網 尖峰缺電——供不應求 今年 5 月夏季提早來臨，全台均溫來到 27.11 度， 創下 55 年來同期最炎熱紀錄，連帶用電量攀升。當 時台電公布全台用電量幾乎天天破歷史新高。連日高 用電量，使台灣電力供應備受挑戰，半年內有將近一 個月供電亮起橘燈，備轉容量率6%以下的警戒狀態。 根據台電分析，尖峰用電瞬時飆升的主要用戶，不是 來自工業部門(高壓用戶)，而是住商(低壓用戶)。 以 2015 年為例，低壓用電雖然只佔當年電力消費量30 ％，但尖峰負載占比卻高達 51.63％，多來自空調需 求。 住商用電最高 用電量屢破新高
- 21. 21資料來源：I’m Press 深刻記錄者、台灣電力公司、行政院原子能委員會 現況 規劃 核四廠 三座電廠、六部反應爐運作 核能一至三廠將於 2018 年至 2025 年間陸續除役 2014 年依政府指示封存，公投案後是否啟用仍未知 台灣現有電廠除役
- 22. 22資料來源：台灣電力公司 2025 非核家園計畫 取代核電方式 1. 提高再生能源比例：依規劃 2025 年再生能源增加約 6.5％ 總發電量 2. 改善火力發電效率：投資火力電廠改善設備約增加 5 .8％ 總發電量。 除了增加發電效率，也可減少碳排放。 3. 新建電廠以天然氣優先：因為以較乾淨，且建廠快速。 透過尋找替代能源、提升發電效率、節約能源、產業結構調整、電業自由 化，讓台灣在 2025 年不必依賴核能發電。 如果成功達成，核一、核二與核三廠可按時除役，核四廠不必商轉。 台灣現有電廠除役
- 23. 23資料來源：台灣電力公司-電網供應資訊 ⊳ 北部地區：新竹縣鳳山溪以北地區 ⊳ 中部地區：新竹縣鳳山溪以南至濁水溪以北地區 ⊳ 南部地區：濁水溪以南地區 中長期系統中電北送，用電尖峰時， 仍須全國電力調度因應。 台電供電系統劃分 我國電網穩定作法 106年尖峰日台電各區供電能力與負載佔比 供需分配不均——中電北送
- 26. 26資料來源：泛科學 815大停電 大停電事件 2017 年 8 月 15 日下午 16:51 起臺灣各地發生大規模無預警停電，全台 灣共 17 個直轄市、縣市共約 592 萬戶用電受到影響。當天的分區停電直 至晚間 21:40 才正式解除。 事件起因 當天下午當時發電量 438.42 萬瓩(佔當時發電能力 11.94%)的大潭電廠， 來自中油的天然氣供應突然中斷，導致六部機組跳機，整體電力供應瞬 間減少近 12%。 事件接續 當天大潭電廠跳機瞬間減少電力供應，系統上的用戶不可能自動降低需 求，因此整個電力系統出現嚴重的供需不平衡。發電不夠的情況下，電 力系統會由仍在線上的發電機組汲取更多能量；但如果這些機組無法負 荷，很有可能跟著跳機，從而造成電力系統進一步崩潰。
- 27. 27資料來源：泛科學 815大停電 16:51 低頻卸載自動執行 台灣交流電系統維持頻率為 60 Hz，當系統發生意外，使得用電量大於發 電量時，系統的電力保護裝備偵測到發電頻率降低到一定程度，會自動 執行「低頻卸載」—— 亦即系統自動切斷一部分用電，維持電力系統穩 定，這也就是第一波無預警斷電的由來。 18:40~21:00 分區限電恢復電力 當供電不足或是供電需求過大，為了維持頻率穩定，台電會判定執行分 區限電，A~F 組別的用戶會依情況輪流停電，每區限電 50 分鐘為限以保 持家用電器正常運轉，直到供電能力恢復為止。
- 28. 28資料來源：泛科學、行政院-本院新聞 815大停電 復電與補償 台電在 15 日晚間解除分區輪流停電，全面恢復供電。台電在 16 日表示 將對 592 萬戶停電用戶減免電費、對一般民生及小商店的非時間電價用 戶，減收一天電費、對工業用戶及時間電價用戶，亦扣減一天的基本電 費，總額約 3.6 億元，由下期電費帳單扣減。 後續與改善 行政院成立專案小組調查，總結報告指出中油公司於更換電源供應器之 關鍵性維修，未能妥善落實多層防護機制，包括操作流程、系統設計、 營運流程缺失；並提出須立即執行的事項以及改善建議，包括台電及中 油應立即全面體檢，兩者實施共同管理機制，且提升燃料供應之餘裕與 穩定度等等，經濟部將督導合作，強化橫向聯繫，以確保國人生活與產 業發展的優質環境。
- 31. 中火及空汙議題 中火2017年發電量為425.37億度, 占全台總電量18%, 機組平均使用率93.2%。 防汙方面不打算替換成超超臨界機組，但陸續更新舊機組的防汙設備，採用「友善 降載」方式， 一旦PM 2.5 濃度過高、空汙指數過高，就會配合降載 資料來源：行政院環保署 中火發電情形 31 降載效果不彰 依據環保署研究，台中火力發電廠即使降載40％，對台中市PM2.5濃度改 善只有1.5%。去年中火因應台中要求共降載21次，但降載後空污並未有 顯著改善 未來規劃 為了因應政府政策，近期將新增11、12號2部燃氣機，裝置容量共2600MW， 2023年啟動後，老舊機組1~4號機將轉為備用，空汙排放量可望減少5成
- 32. 深澳電廠以及觀塘接收站 32 觀塘重要性 ● 供應大潭電廠將在111、113年完成擴建的8、9號機 ● 目前永安及台中接收站營設備利用率達103%，遠高於 日、韓的40%、30%，觀塘接收站可有效舒緩滿載的管 輸 燃氣規劃 ● 2025年燃氣發電將佔5成，目前僅有的台中、永安接收 站目前僅1600萬噸的容量難以供應2025年的需求量 2354萬噸 ● 規劃新增三處天然氣接收站，預計供應3270頓天然氣 資料來源：經濟部能源局
- 33. 深奧興建背景 深澳電廠以及觀塘接收站 爭議點—燃煤、燃氣? ● 核一、核二、協和電廠陸續除役，為解決“南電北送”的問題 ● 觀塘接收站方案屢遭駁回 1. 電廠與社區安全距離不足 2. 海洋生態問題 3. 管線要經過人口密集區 不適合使用天然氣 採用燃煤(乾淨的煤，超超臨界技術) 33 燃煤燃氣空氣汙染物之平均排放係數比 資料來源：經濟部能源局
- 35. 核電成本 原料成本 近年逐漸下跌 資本成本 營運成本 外部成本 其他成本 包括核電廠的場地、建造、製造，以 及融資成本 燃料、營運、維護成本，除役費用、 核廢料處置費用亦包含其中 通常被假定為零，但實際上須由政府承擔 如系統成本(運輸、配電)和核稅 35 核廢處理除役 其他營運 維護 燃料 折舊 利息 0.1700元 0.1447元 0.1181元 0.0993元 0.0758元 00181元 27.16% 23.12% 18.86% 15.86% 12.11% 2.89% 資料來源：台電、World Nuclear Association、能源資訊平台
- 36. 核廢料 36資料來源：World Nuclear Association、環境資訊中心、橘報 LLW HLW LLW • 高放射性廢物，通常經過再處理做為燃料， 但是成本高昂；或是在最終處置場掩埋 • 目前台灣將其放置在核電廠的「用過燃料 池」，但核一廠、核二廠都已達到容量極 限，可能面臨被迫停機 • 低放射性廢物，通常在其包裝後立即送到 陸上處置以進行長期管理，約佔核廢料體 積的九成 • 台灣至今未選出低階核廢料的最終處置場，目 前暫存在核電廠、核研所與蘭嶼 • 其中以蘭嶼爭議最大，從決定設場、使用、管 理等程序都有違反公平正義的疑慮
- 37. 核能議題 核四廠 以核養綠 • 屢次停復工，主因政治因素、安全疑 慮，如建造中變更設計以及重大核災 的發生 • 燃料棒已運出，部分設備需再購，若 重啟需數年檢驗、測試 • 裝置容量170萬瓦，可解決北部缺電 問題(約300萬瓦) • 訴求為: 核能發電設備不須於2025年前停止運轉 • 若使用潔淨家園能源配比，核能將達20%，核一到核三可能皆須延役，同時啟用核四 • 反核人士質疑將會導致以核擋綠，打壓再生能源的發展 資料來源：遠見 37
- 38. 風力取代核電的可能性 特色 • 不須燃料且技術成熟，但受限於自然環境，先天供應不穩定 • 達到能源自主、去中心化的目標 資料來源：Research Portal、能源資訊網 38 若按現行規劃，再生能源要有效替代部分核電，則須滿足: • 設備最晚應於2025年完工啟用 • 陸域風場開發已近飽和，故目前以離岸為主，但若電網鋪設不及會造成電力無法併網 • 場地取得亦須進行額外投資，若達到目標裝置容量4.2GW，需要一個台北市面積，完全取代核電 廠則須開發所有潛力廠址 • 孤島電網: 無法進行用電調度，容易造成供需不平衡，一旦全負載發電會導致跳脫，且離網後需有 備載機組可供調度
- 39. 太陽能發展問題 目標難以達成 由於現行技術及太陽能本身的侷限，要達到2025年20GW的目標，裝置容量要成 長近 9 倍 39 併網與調度 屋頂型太陽光電包含公有屋頂、工廠屋頂、農業設施等，裝置容量小而分散。地面 型則選擇鹽業用地、嚴重地層下陷地區、水域空間、及淹埋場等，位置分散偏遠， 併網與調度困難 躉購費率調降 經濟部公告太陽光電躉購費率，地面型 將降12.15%；水面型1.16%，引發廠商 不滿 資料來源：經濟部能源局
- 40. 40 結論 1. 台灣用電呈現供不應求的情況，加上今年夏天提早來臨，使尖峰用電瞬時飆升。今年發生的 815 大停電事件，影響 17 個縣市，也因此更需注重發電系統的供需平衡問題。 2. 台灣發電廠與主要發電量來自西半部，北部主要為需求方，中部與南部為供給方，而長久以來的 中電北送可能因新科台中市長盧秀燕上任之後有所變數，後續詳情有待上任兩週後的評估報告。 3. 台灣未來火力發電將陸續淘汰燃煤機組，並擴建燃氣發電機，可望有效提高發電量以及降低空氣 汙染；台灣在公投案過後仍有核廢料及核電廠除役等問題。 4. 台灣再生能源主要推動太陽能和及風力，但因再生能源目前仍受限於環境及技術的影響，一旦再 生能源的佔比大幅調升，未來電價可能調漲。
- 41. 附錄 #5 41
- 43. 43資料來源：智庫・百科 能源的特點 化石燃料在儲存過程中存在外洩問題，其中天然氣因能量密度低，儲存 難度更大。部分二次能源如電能，生產過程與使用過程幾乎不能分開。 廣泛 / 必要 / 一次性 替代性 / 多元性 儲存困難 連續性 人類的一切活動都必須消耗能源，且能源一經使用，原來的實體即消失， 帶來不同程度的污染之餘也不能反覆使用。 用以產生同一能源的原料具有替代性，例如火力發電可以用煤、石油或 天然氣作為燃料。另外，能源除可用作動力源之外，還可用作化工及輔 助原料等。 能源是生產活動的基礎，必須不斷連續地供應。停供能源就意味著停產。 諸如醫療、冶金及化工等領域，停電甚至可能釀成事故。
- 44. 44資料來源：智庫・百科、世界銀行、百度 能源 vs. 經濟 在假設其他情況不變之下，能源消費增長 / 經濟成長 的比例關係。可用於解釋一國的經濟發展進程。一般 來說，一國能源彈性係數變化軌跡隨經濟發展成明顯 倒Ｕ字型。（輕工業 → 重工業 → 服務業） 指一單位GDP所需能源消耗（度）。隨著工業發展， 開發中國家可能面臨能源短缺的瓶頸，而隨著國家 投入節能技術，單位GDP的能源消耗將降低，使經 濟增長對能源要素投入的依賴性減少。 能源彈性係數 能源密集度 全球能源密集度密度
- 48. 各國核能概況 法國 過去力主核能發電，佔比皆維持在70%以上， 但因福島核災後政策有所轉變，宣布2025核 電佔比降至50% 德國 德國積極推動風力發電，預計在2022年廢核， 近十年佔比下降約10% 原先核能佔比約兩成多，2011因福島核災之 後陡降，近年佔比皆小於5%，原有核電歸零 的政策，但目前已擱置。 日本 48資料來源：World Nuclear Association
- 49. • 目前有三座電廠、六部反應爐運作 • 按現行規劃，核能一至三廠將於 2018 年至 2025 年間陸續除役 • 核四廠2014年依政府指示進行封存，公投案後是否啟用仍未知 台灣現況 49資料來源：台電
- 50. 核能發電特色 優點 缺點 • 減少空氣汙染 • 降低溫室效應 • 燃料成本低 • 燃料及廢料體積小，運輸 儲存便利 • 核廢料處理 • 熱汙染 • 投資成本高 • 不宜隨載運轉 50
- 53. 風力發電未來趨勢 • 因各國政府補貼，全球離岸風電裝置容量呈現高 度成長 • 大規模商轉風場開發，促使開發成本大幅下降， 相較於其他再生能源，競爭力提升 • 國際風場競標單價下滑，將提高能源目標落實的 不確定性 • 浮動式離岸發電技術優化 資料來源：Research Portal 54
- 54. 再生能源 資料來源： 經濟部能源局 2025年目標 主要推動太陽能發電以及風力發電，到2025年再生能源佔比20% 能源別(MW) 2016 比例 2020 比例 2025 比例 太陽光電 1,342 27% 8,776 65% 20,000 73% 陸域風力 747 15% 1,200 9% 1,200 4% 離岸風力 8 0% 520 4% 3,000 11% 地熱能 1 0% 150 1% 200 1% 生質能 742 15% 768 6% 813 3% 水力 2,089 42% 2,100 16% 2,150 8% 55
- 56. 乾淨的煤 煤炭的分類 煤種 褐煤 煙煤 亞煙煤 無煙煤 熱值(Kcal/Kg) 2780-3892 4800-5700 5600-6600 8340 灰分 >20% 8-16% 2-5% <11% 硫份 >1.5% 0.1-2% 0.1-1% <1% 洗選 將煤礦打碎成比較小的碎片；再用物理方法進行篩分；接著泡進水床裡，用比重大小篩 去雜質、並溶出污染物等；從水床拿出後再進行乾燥。降低其熱值、灰份及硫份 微生物脫硫技術 利用細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽，從而達到脫硫的目的 資料來源：台灣電力公司 57
- 57. 使用超越水的臨界點，高溫地燃燒煤炭產生蒸氣，帶動 鍋爐旋轉，提升整體的發電的效能。發電效率由 38% 提 升為 45%，在發電量相同的情況下，每年可減少 20％碳 排放 資料來源：泛科學新聞網 超超臨界技術 58