在肺炎疫情中，核綠共存的神話面臨考驗 MAY 18, 2020 能源萬象 關鍵字 ： 在肺炎疫情中，核綠共存的神話面臨考驗 文／Tony Yen (媽盟特約撰述) 肺炎疫情下，核能機組的調度彈性能力首次被大規模考驗。就目前來看，它們仍無法和大規模綠能良好搭配。 正當COVID-19疫情在歐洲持續肆虐、使用電量大幅下降的同時，再生能源的發電量則逆勢成長。這造成了不論核能、燃煤、還是其他傳統電廠發電量的大幅下降。在3月28日到4月26日的30天中，歐洲用電量較去年同期下降了14%、燃煤發電量下降了超過40%、燃氣發電量下降30%、核能發電量則也下降了16%。 在各個仍保有核能機組的歐洲國家當中，核能發電量都受到不小衝擊。我前一篇文章已經說明瑞典和法國的狀況：法國核能發電量相較去年，在第一季下降了將近10%，法國電力企業也預估今年其核能機群的發電量只會達到300TWh，這不到去年（379.5TWh）發電量的八成。英國核能機群在第一季的發電佔比僅有15.3%，這是2008年第三季以來史上最低的單季發電量。德國核能發電量在第一季（16.41TWh）則相較去年（19.72TWh）下降了1/6。另一方面，前述這些國家在第一季的綠能發電佔比都達到歷史紀錄：法國綠能達到23.8%、英國達到44.6%、德國則達到55.1%。 德國2020年第一季各種能源別的公用淨發電量。圖片來源。 不過，核能發電量的下降，有兩種可能：其一是核能機群不夠彈性，因此在綠能大幅增加時，部分機組必須維持在最小運轉容量、甚至停機，以讓其他傳統電廠和綠能滿足電力系統所需的彈性能力；其二是核能機群彈性能力充足，在綠能大增時可以完全搭配殘載變動、迅速升降載。究竟哪一種敘述更符合實際情況，我們必須從實證資料討論。 各國在線核能對殘載變動的反應仍不充分 Carbon Brief的分析指出，在復活節（用電需求大減而綠能佔比增高時），除了德法兩國的核能機組以外，歐洲其他國家的核能機組都沒有很明顯的彈性調度－即使負批售電價發生的時候亦同。 德法兩國核能機組較有彈性的原因，我們此前已有說明：德國的核能機組即將除役，因此不用太擔憂過度升降載的長期效應；法國則是核能機組過多，被迫犧牲部分機組的經濟性和核安來做升降載。但這種做法對於試圖核能機群的長期運作，非常不利；過去幾年，我們已經看到法國核能機群集體爆出核安疑慮、必須大規模停機檢測的例子，2016年冬季用電高峰時，甚至有1/3左右的機組非預期性停機而影響供電裕度。 值得一提的是，即使是「彈性核能」的模範生法國，也因為預期接下來用電需求持續減少，而決定將數部機組自電網解聯；這樣的效應會持續至2022年，因此法電對2021年和2022年的核能年發電量預測，都比往年要低。 在4/12－4/13日復活節假期中， 德國線上的五部核能機組有兩部幾乎沒有任何調度。 （續前一張圖的圖說）另外三部有兩部僅在負電價發生時做小幅降載， 最後一部才有60%的降載幅度。德國核能機群的彈性調度做法和法國的機群相似： 犧牲部分機組的經濟性和核安，換取大部分機組的非彈性運轉。 Sizewall的啟示：大電廠對電網的危害 Sizewall第二核電廠是英國裝置容量最大的傳統電廠（恰巧也是由法電營運），今夏極有可能被英國的電力調度業者National Grid要求慣常性維持在50%的運轉功率。論者解釋，這樣的要求有兩個原因： 其一，英國核能機組因為不具有調度彈性，無法進入備轉容量或其他輔助服務市場，也無法提供電網所需的慣性（National Grid的說法是，目前它只使用燃煤和燃氣電廠來維持慣性）。因此，當殘載因為用電需求低、綠能佔比高而大幅降低時，仍有必要維持一定程度的燃氣機組，以滿足所謂的系統必載（system must run）。 另外，當殘載較小時，單一大電廠突發性故障解聯，對於電力系統的各種穩定度指標（頻率、電壓等）的影響也更為劇烈。因此在預期低殘載時段增加的情況下，降低在線傳統電廠的運轉功率，能有效降低它們突然故障對電力系統穩定度的衝擊。 值得一提的是，除了核能以外，National Grid也同樣尋求即時調度再生能源電廠的可能性。然而當National Grid願意補償Sizewall減少發電的損失時，再生能源電廠彈性調度對綠能業者的潛在損失，似乎就不在目前的討論範疇中。這是十分諷刺的情況，因為即時性的彈性調度對電網供需平衡的價值，較慣常性降低出力更高。 或許單一大型傳統電廠對電網的負面衝擊實在太大，使National Grid不敢得罪法電，而將該企業因核綠相斥的損失轉嫁到消費者身上－這也是能源轉型過程中，另一個應減少大型傳統電廠的理由吧。但如果「英國核四」之稱的Hinkley Point第三核電廠在202?年上線，這個問題只會更加嚴峻。 結論：核綠相斥的問題仍無根本性解方 不論擁核者如何吹噓核能的高度彈性能力，核綠相斥的問題是真實存在的。在加拿大安大略省，風光等變動型再生能源在2017年的發電佔比為6%，其削減率就達26%，根本原因便是核能機群沒有做任何彈性調度，使綠能必須做額外削減出力；作為比較，德國在風光發電佔比相近的時候，削減率不到1%。在日本，不具調度彈性的核能機組，也正在影響綠能的正常出力潛能，造成實質性的「以核擋綠」。 在綠能發電大增時，將部分核能機組維持在最小運轉容量、甚至停機，或許能在短期內和綠能勉強搭配，但當綠能發電量日益增加的時候，這樣的作法無法根本性解決兩者的系統衝突。肺炎疫情下，核綠相斥的問題被凸顯，核綠共存的神話也面臨嚴重考驗。 本文從實證資料論證晚近歐洲核綠相斥的情況。核綠相斥的經濟學原理，請見另一篇文章。