核二1號機停機討論潮中,大家忽略的面向:核能的最小運轉容量限制

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核二1號機停機討論潮中,大家忽略的面向:
核能的最小運轉容量限制


文/Tony Yen (媽盟特約撰述)

核二1號機在7月2日凌晨停機,標誌著台灣非核政策的進程已經跨過一半;在這過程當中,因為地方政府對乾式儲存的疑慮,造成核廢料無處可放的難題,以及停機以後,因應接下來夏季用電將進行的各種措施,是各方討論的重點。

然而似乎有件事情較少被人認真討論:那就是,過去3個多月核二1號機每天都以不足1%的幅度緩慢降載,但在最後電力輸出不足額定功率的80%以後,便必須停機,無法再行運轉。

事實上,從過去的數據便可看出,台灣的核電廠大多在以數日計的啟動升載之後,便必須慣常地維持滿載發電,中間發生升降載的情況甚少,且多是因為安全性問題而致,和電力系統彈性調度需求較無關聯。這次核二1號機在電力輸出不足額定功率80%以後,台電也選擇直接停機,而非讓機組持續緩慢降載至0%;這代表,80%左右的電力輸出量應該就是為了確保核能安全,台灣核電機組能慣常維持的最小運轉容量。

目前台灣剩下的3部運轉中反應爐、以及已停建的核四廠,其設計時都沒有將大量再生能源進入電力系統的未來納入考量,因此它們的最小運轉容量,應該不會和核二1號機有太大差異。於是,任何關於核能在台灣的未來的討論,都必須面對一個核綠並存時必然出現的情境:那就是,在2030年代以後的冬季,風能與太陽能發電量豐沛、用電需求相對不大,如果出現數星期甚至一整個月殘餘負載偏低的情況,運轉容量無法降低太多的核能機組,可能就必需完全停機。而即使是夏天,例假日中午的殘餘負載也有可能逼近負值,台灣目前的核能機組能否在這種時段和綠能良好搭配,也仍是一大未知數。

當然,在一個核綠並存的平行世界中,我們可以要求彈性能力較核能佳的再生能源,在殘餘負載趨近於零、而核能機組無法應對時削減出力-但如此一來,就是很明顯的「以核擋綠」了。明知核綠兩種發電技術具有系統性衝突,卻還是選擇走上這條成本、不確定性、核安核廢風險都更高的發展路徑,實屬不智之舉。

幸而,我們有更好的選擇-這就是在加速發展綠能的同時,也發展那些彈性調度能力較佳、能和綠能良好搭配的技術選項。這些技術選項包括儲能、需量反應、以及(給出使用綠色燃料具體時程的)燃氣機組。這些彈性資源不僅能協助再生能源的加速推廣,綠能的設置也會反過來讓它們更容易整合進入電力系統。

比方說,今年5月17日興達電廠燃煤機組故障後,因發電總量限制,造成抽蓄水力放電將近8小時後便無電可發。從附圖可以看出,到了2025年,當發生類似的故障事件時,額外導入的彈性資源放電時間只需要約4小時、而到2035年時則只需要約3小時(這些數字是筆者目測標準化負載=0.9的水平線對應到的歷時需求);如此,當大量再生能源導入電力系統以後,便能大幅降低機組發電總量限制對供電可靠度的負面影響。而由於電池等很多新式彈性資源的成本,主要受發電歷時的影響,再生能源的增加也能讓這些資源更容易取代不夠彈性的傳統機組。

*2021年5月17日台灣電力系統負載曲線(黑線)、殘餘負載曲線(紅線)、以及同樣天候條件不同風光組合下2025年(綠線)和2035年(藍線)的殘餘負載曲線。限電時段的負載,參考當天逐時特性和前後一週的平日平均的差值,再做三次內插。


由此可知,能源轉型的過程除了綠能需要儲能、需量反應等彈性資源的設置之外,反過來的論述也能成立-兩者在轉型過程中,是互補共存的關係。相對的,在核二1號機停機的前後,若干藉機倡議核四啟封續建、核二機組延役的論點,不僅忽視續用核能在台灣將面臨到的法規、工程、社會正當性、經濟性等諸多困難,更欠缺放眼長期的系統性思考。

通盤考慮怎麼樣的政策路徑最適合以綠能為主的未來後,答案很明顯:僅存的三部運轉中核能機組不可能延役、核四續建完工則窒礙難行;今後關於台灣能源未來的討論,不應該再繼續被這些行將就木的電廠綁架了。