【绿色再生电力系统-发电篇】核能是否为绿色能源有疑义

【绿色再生电力系统-发电篇】核能是否为绿色能源有疑义

我们时常可以听到台湾的电力专家与政府高官说再生能源非常不稳定,不可以当基载(指做为全年负载使用),因此台湾需要仰赖核能发电。但同时,也看到国内外的新闻媒体说再生能源的投资金额再创高峰,世界各国的电力公司,其再生能源併网的装置容量(capacity factor)与发电量(generation)都创下历史新高。两者的资讯,显然有矛盾之处。

这一系列的文章,準备向大家说明:绿色再生电力系统(green renewable power system)的新技术提高再生能源併网比例,电力系统依然强韧坚固。

完整的绿色再生电力系统包括六个部分:发电(Generation)、输电(Transmission)、配电(Distribution)、用电(Utilization)、储电(Storage)与电力调度(Power Dispatching),接下来就让我们从这六个环节逐一切入绿色再生电力系统。

技术突破是不愿?还是不能?

多数再生能源发电的确不稳定,不符合基载电力的定义。基载电力需要低成本与平均稳定的电力输出。风力发电已经做到低成本的目标,在美国中部,风力发电的成本可以达到每度电 0.6 元新台币,远远低于核四的发电成本每度电 2 元。

深层地热发电与生质能发电已经达到稳定的电力输出,但是发电成本尚无法达到核电的低价。其中深层地热技术的发展还处于早期阶段,预估需要十年以上的时间,才有机会达到比核电还要低的成本。某些国家,生质能可以取得非常低成本的生质燃料,发展上已具优势。

全世界领导的电力公司实证(Dong Energy & ENERGINET.DK),再生发电(Renewable Generation)的不稳定已经有新的技术可以克服,因此他们逐渐提高风力发电併网的比例。丹麦的电力公司已经创下新的世界纪录,一年当中有某几天,夜间约一点左右的用电最低量的时候,全国电力可以 100% 由风力发电所供应,多余的电力,还可以透过电网,卖给其他国家使用。

长时间维持再生发电併网的高比例,我们却从来没有听说过丹麦的电网崩溃,造成全国性电力系统瓦解的新闻。可见得技术上已经有解决的方法,只是台电可能不了解,或者是没有能力学习新的技术,或者是不愿意去做。以致于传递过时的电力系统资讯给民众与政府决策单位,个人对此表示遗憾。

绿色再生电力系统认为基载电力并不重要,重要的是弹性平衡用电(负载)与发电。核能发电就像是《酷斯拉(Godzilla)》,庞大的身躯,不容易转弯与移动,在这个讲求弹性与变化的时代,正逐渐走向绝种的道路。

电力只是能源的一种

根据 IEA 在 2012 年的研究,核能发电厂需要 15-24 小时才能够完全供电,然而天然气发电厂(OCGT)则不需一小时,常规的燃煤发电厂需要 2-6 小时,属于再生电力的水力发电只需要 10 分钟。弹性是再生电力的一大特色。风力发电如果太多,透过物联网控制技术,可以让风机停止发电,或者是透过智慧电网技术,把多余的电力卖给其他国家,整个电网还是保持稳定状态。

【绿色再生电力系统-发电篇】核能是否为绿色能源有疑义

许多人误把能源与电力划上等号。事实上,电力(Power)是能源(Energy)的一种,在国际能源总署(International Energy Agency,IEA)的定义里,初级能源包括煤炭、石油、天然气、核能、水力、生质能、再生能源等七大类。其中,再生能源包括陆上风电、离岸风电、地热发电、太阳(伏打)能、聚光太阳热能(CSP)、洋流发电(Tidal Power)、波浪发电(Wave Power)与其他再生能源。初级能源能够透过转换成为更方便使用的二级能源,包括电力、精炼燃料(refined fuels)或合成燃料(synthetic fuels)。氢燃料、甲醇、乙醇一般则被视为二级能源。

【绿色再生电力系统-发电篇】核能是否为绿色能源有疑义
(Source: World Energy Outlook 2013,IEA)

能源的计算单位为 toe,也就是燃烧一吨石油所产生的能量(41.87 GJ),亦相当于 10 G calorie(卡路里)或 11.63 MWh(千度电)。非再生能源(non-renewable energy)包括化石燃料(fossil fuel)与矿物燃料(mineral fuel),前者包括煤炭、石油与天然气,后者则是铀燃料(Uranium)。

披着绿能外衣的怪兽

核能发电是一种低碳能源(low carbon energy),但是否属于绿色能源,迄今存在许多争议。某些人认为,核废料再处理之后用于发电,这种形式的新核电可以称为绿能。反对者认为核废料终究还是存在,不可能永无止境再生,且核灾事故对于环境的影响广大且深远,因此核电不能算是绿能或永续能源(sustainable energy)。

维基百科定义绿色能源是对自然界最少污染的能源。根据这个定义,核能并不能算是绿能。污染应该包括发电中产生的污染(发电污染),以及发电厂事故产生的污染(事故污染)。核能发电的事故污染,远远超过其他的再生能源,因此核电并不符合绿色能源的定义。

新时代的绿色再生电力系统,并不需要核能发电,也不需要常规的基载电力。依然可以提供成本低廉的绿色电价。使用风力预测系统,帮助某一时间的风电视为弹性基载电力使用,再来提高系统的绿色电力发电比重,监控电力系统的物联网技术,可以快速弹性调配电力,维持电网的稳定。我们会在后面的文章,把这些概念说清楚、讲明白。