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Sunday, April 3, 2016

提高效率「2025非核家園」當然可能



筆者之前在《民報》發表一篇〈從真實數據檢視「2025非核家園」的可能性〉,提到如果目前的三座核電廠停役,再加上新增的用電,台灣可能須增加30%的電力供應。

不過台電的效率並不是特別好。例如發電機的使用率平均只有60% 電在傳送的過程中,也丟掉不少。

本文先討論如何增加效率:從幾個不同方向同時進行,台灣新的電力需求應可以降到20%左右。最後我們也會討論電價的問題。

兩年前,我寫了一篇〈沒有核四,台灣會不會缺電?〉發表在想想論壇,也貼在自己的網站。讀者對這篇文章的反應可以説非常特殊。平常的文章都是剛發表的時候很多人看,但是以後看的人就越來越少;這篇文章卻不一樣,開始的時候點閲不多,只有幾千個。兩年來,我的網站上讀者的興趣一直未完全消失。我不能說每天都有人點閲,但是每個禮拜都有不少人點閲。

這篇文章提出兩個重點:要蓋普通的發電廠取代核四,並沒有什麼大問題,只是比較快、也比較簡單而已。事實上這十幾年來,台電一直在蓋普通的電廠,他們每三年就蓋出相當於一座核四廠發電量的電廠。只是比核四廠更簡單、也更便宜而已。

我引用電學大師陳謨星在電視專訪的談話。他説(三相)電力傳輸應該用三個變壓器。但台電在很多地方都只用兩個,很多電因而在傳輸過程白白消耗掉了。他把這個叫做「丟電」。他認為台灣的「丟電」量有三座核電廠的發電量加起來那麼多!所以即使沒有核四,只要能把那些「丟掉」的電拿回來,會比核四發出來的電還多。

台灣的「丟電」

陳謨星所提的「丟電」因為相當專業,所以我花了相當篇幅翻譯(解釋)那是什麼。我相信這一點一定引起很多人的興趣。因為如果能把丟掉的電找回來,我們就有可能省掉一座核四。

我自己是電子電機(電機博士)本科,對於他説的只用兩個變壓器會「丟電」完全沒有懷疑。但我們並沒有看到直接的數據。台電雖有回覆陳謨星的質疑,但對於兩個發電機的事卻完全避而不提。這麼專業的問題也沒有記者會問。

到底台灣有多少地方只用兩個變壓器,真正的「丟電」有多少,我也很想知道。
   
三月初,我進入台電的網站查看能否找出一些蛛絲馬跡。非常意外的,馬上就找到答案:台電的統計資料。表二就是我根據台電公布的資料做成的。




總發電量
總用電量



億度
億度
傳輸效率
丟電
1996
1249.73
1111.40
88.93%
11.07%
1997
1322.48
1182.99
89.45%
10.55%
1998
1429.64
1281.30
89.62%
10.38%
1999
1457.61
1317.26
90.37%
9.63%
2000
1555.11
1424.13
91.58%
8.42%
2001
1580.58
1436.24
90.87%
9.13%
2002
1659.01
1511.93
91.13%
8.87%
2003
1738.10
1593.80
91.70%
8.30%
2004
1812.45
1674.78
92.40%
7.60%
2005
1896.63
1752.93
92.42%
7.58%
2006
1965.67
1815.93
92.38%
7.62%
2007
2018.56
1870.75
92.68%
7.32%
2008
2002.41
1869.31
93.35%
6.65%
2009
1936.05
1792.39
92.58%
7.42%
2010
2073.85
1933.13
93.21%
6.79%
2011
2130.42
1986.37
93.24%
6.76%
2012
2117.08
1983.91
93.71%
6.29%
2013
2134.29
2019.45
94.62%
5.38%
2014
2192.24
2059.56
93.95%
6.05%
2015
2191.04
2064.91
94.24%
5.76%

                                   表二  台灣電力傳輸的效率

其中,第二欄「總發電量」就是取自「歷年淨發購電量 」的表,是他們自己發的電和買的電。也就是他們每年送出去給用戶的電。第三欄「總用電量」就是取自「歷年售電量 」的表,是使用者買的電。也就是用戶們用的電,收到的電。

只要比較第二欄和第三欄就可看出,他們送出去的電比用戶收到的還多。以1996年為例,台電送出(包括發電和買電)的電有1249.73億度,但是到了使用者那裡只剩1111.40億度,有幾乎11% 的電不見了!不過應稱讚的是,這個數字逐年進步,到了2015年已經減少到不到6%

這應該就是陳謨星所說的「丟電」,在傳輸過程白白消耗掉了的電!這些「丟電」的數目逐年改進,表示台電裡面的人一定很瞭解這個問題,「惦惦」的在那𥚃做。
11%丟掉的電有多少?依估算,目前三座核電廠佔總發電容量的12.5%,所以11%相當可觀。目前只剩下不到6%,比陳謨星所講的還少。

不過並不是所有丟掉的電都可以救回來。只要有電流流過電線,就會產生熱,「飛到」天空去。傳輸電線越長,損失就越大,這種現象叫「銅損」。像美國那樣幅員遼闊的國家,從發電廠到用戶的電線要拉得很長,損耗就比較大。而人口密集的國家,傳輸線比較短,損耗就比較小。

有幾個數字可以做參考:美國和澳大利亞的電力公司傳輸損失平均是5%,新加坡是2%,韓國是3%

美國和澳大利亞都幅員廣闊。新加坡是人口非常密集的國家,韓國也是。台灣的人口密集度應在新加坡和韓國之間,但無論11%6%,數字都是偏高,相信應是陳謨星所說變壓器的問題。也就是說,台灣可以再救3%回來,也就是幾乎半座核四廠。

另外還有一個國家值得一提,那就是日本。日本的電力公司傳輸損失平均是5%,但日本的人口密集度只有台灣一半,可是比美國密集很多。不過我發現,日本也在三相傳輸中有用兩個變壓器的情形。事實上,台灣的做法可能就是抄自日本。

表二也顯示,台電過去二十年一直有在改進,可見該公司有技術高手,知道怎麼做。我建議經濟部訂下一個標準:以4%為五年內的目標,3%2025年以前的目標。台電人員有功應行重賞。想一想,半個核四廠要花多少錢,給一些賞金是應該的。

如果這樣,我認為在2025年以前再省3%,是可以達成的目標。

台灣發電廠的使用率只有不到60%

另外一個重點就是,台電發電機的使用率實在太低了。過去十年,有一半以上的時間使用率都不到60%,有的年度使用率更不到55%(請見表三)。也就是説,發電機每一年只使用大慨七個月多一點,其他近五個月都在那裡「閒閒無代誌」!


主要原因,是整個系統設計基本上以用電的尖峰時段為標準,在尖峰時段還要有剩電,叫做備用容量率。台灣到最近為止的備用容量率都規定是15%,直到最近才有人建議要降到10%

  

裝置容量
總發電量
發電機

(萬瓩)
億度
使用率
1996
2376.27
1249.73
60.04%
1997
2573.54
1322.48
58.66%
1998
2667.98
1429.64
61.17%
1999
2848.04
1457.61
58.42%
2000
2963.45
1555.11
59.90%
2001
3013.61
1580.58
59.87%
2002
3191.54
1659.01
59.34%
2003
3328.96
1738.10
59.60%
2004
3459.80
1812.45
59.80%
2005
3612.16
1896.63
59.94%
2006
3737.12
1965.67
60.04%
2007
3808.15
2018.56
60.51%
2008
3863.36
2002.41
59.17%
2009
4024.70
1936.05
54.91%
2010
4091.24
2073.85
57.87%
2011
4140.07
2130.42
58.74%
2012
4097.69
2117.08
58.98%
2013
4118.15
2134.29
59.16%
2014
4078.72
2192.24
61.36%
2015
4103.67
2191.04
60.95%

                                         表三 台灣發電廠的使用率

問題是台灣尖峰時段的用電量(以每小時計)比全年平均用電量高40%。所以發電的效率變成只有最高發電量的60% (1÷(1+15%)÷(1+40%)=62.1%,平常備用容量率都高於15%,所以常常是低於60%)

這些尖峰用電的時段一般是相當固定的。我們沒有台灣的數據。但是美國有公布,幾乎全國各地區,每年會發生在哪一天都不一定,但都是在夏天那幾個月的某一天的下午三點到六點。那段時間所有工廠及商家都在開電,再加上住戶也要開冷氧,當然會形成用電的高峰。

因為尖峰時段平常都只有二到三個小時,並且幾乎都是固定在夏天的那幾個月,我相信只要肯用心,做好適當管理,一定可以把尖峰時段的用電量減少3%5%

請注意本文的尖峰時段和台電最近公布的電價表中的尖峰時間完全不同。例如台電住宅電價表中的尖峰時間,周日是早上7:30到晚上10:30,那當然不全是用電的尖峰時段,只是平常人「不睡覺」的時間。又如晚上6點以後,佔全部用電量一半以上的工廠都休息了,怎麼可能是用電的尖峰時段?如果要用時間電價的方式來減少用電尖峰時段的用電量,就應該集中在用電尖峰時段的兩三個小時,而不是台電自己定的長達15小時的尖峰時間,相信一定可以減少尖峰時間的用電。我們因為沒有太多數據,不再深入討論。

台灣2025年前新的電力需求

綜合上面幾段分析:在丟電方面拿回2~3%,備用容量率減少5%(從15%降至10%),減少尖峰用電3~5%。加起來應有10%以上。這些方式我相信都相當可行。

所以就是三個核電廠都停役了,台灣到2025年的新發電容量只需20%。以過去經驗來看,應該沒有什麼問題。

事實上,除了傳統發電方式之外,還有許多綠能如太陽能、風力等,台灣也是可以大力發展。本文只是要指出,就是沒有那些綠能,也不會有問題。

那電價呢?台電一直說核電是最便宜的,如果沒有核電,電價會不會增加?

只要有經營公司經驗的人就知道,平常公司的利潤很多都不到10%

前面講的幾種方式,都是在提高台電的效率,且可提高10%以上。那麼,電價又憑什麼要增加?事實上,如果效率提高了10%,台電的利潤應會大大提升。如果利潤加倍,我都不會意外。

上面這個論述,沒有經驗的人,也許會感覺難以相信。我再提一個相當樂觀的理由。目前美國最便宜的發電方式是用天然氣(請參考核電不是最便宜的電)。日本在福島事件以後,核電廠幾乎都被關掉,新蓋的電廠也幾乎都是天然氣發電。但是天然氣在東南亞比煤貴很多,為什麼日本人幾乎全用天然氣?

有好幾個原因:第一,天然氣污染很小。第二,天然氣的發電廠比較簡單,興建比較快。第三,美國和加拿大都知道東南亞天然氣的需求,都在大力趕建天然氣的出口設備。譬如加拿大在溫哥華附近就有馬來西亞的華僑投資了約四十億美金,興建大型的天然氣液化設備及出口碼頭。美國也有好幾處。這些設備應在2018年左右就會啓用。到時天然氧的價格會大降,會比煤便宜。所以日本人未雨綢繆,現在就咬緊牙關興建天然氣發電廠,新的電廠完全沒有用煤的。

我也相信液化天然氣的運費會比生煤更低。所以作為發電主要燃料之一的天然氣,價格幾乎確定會降,大家還有什麼理由認為電價一定會漲?

這種趨勢也顯示,已經沒有理由再建生煤的發電廠了。

事實上,美國的巴菲特(Warren Buffett)及許多有錢VC這幾年最大的投資之一就是電力公司。他們發現只要稍微提高效率,利潤就變得非常好,比房地產還好賺,又穩又可靠。台電如果民營化,相信會有人搶著接手。


總之,我對「2025非核家園」的前景非常樂觀。



錄:下面一段是我在民上和友的答,也許值。
說日本新的電廠完全有用煤的,真是好傻好天真

[
新聞]搶食電力大餅 日紛建燃煤電廠
http://www.chinatimes.com/newspapers/20150414000442-260108


我還沒有見過日本新電廠是以煤為中心的報導。請見日本的官方網頁

http://www.fepc.or.jp/....../electric_power_sources/

都是是以LNG為中心。


如果真的是以LNG為中心,那亞洲溢價的情況會更嚴重,我們用LNG也會更貴。這樣沒有問題嗎?


請你仔細讀"搶食電力大餅 日紛建燃煤電廠" 這一則新聞。他所的所有生煤發電廠都是還沒有建的,是在計劃中,唯一有談到時間的是十年以後。所以我這幾年沒有人蓋生煤發電廠,但是文章的標題讓人感覺他們已經在大蓋生煤發電廠了。真是很會作文,譲我佩服!


如果瞭解這點,你再回頭讀我文章的最後幾段,你就會瞭解不是問題。