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透郜
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1 邁向低碳家園之路 ~ 電力篇 ~ 杜悅元專業總工程師台灣電力公司 98 年 9 月 23 日 1

2 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 2

3 壹前言 (1/2) 2007 年 4 月間, 聯合國政府間氣候變遷專家小組 (IPCC ) 發佈的第 4 次氣候變遷評估報告指出 : 過去 100 年中, 全球氣候明顯呈現暖化的現象, 人類的各種活動, 特別是化石燃料的使用以及對土地利用的改變極可能是主要原因為了減緩全球暖化可能帶來嚴重災害, 世界各國已經先後宣示將採取具體的行動計畫, 以降低包括二氧化碳等各種溫室氣體的排放量, 行政院除於 97 年 6 月 5 日通過永續能源政策綱領, 揭示我國之減碳目標與能源發展策略外 ; 3

4 壹前言 (2/2) 98 年 4 月 15 日至 16 日召開 98 年全國能源會議, 凝聚各界共識以建構永續能源發展及加速節能減碳之落實 ; 而推動台灣邁向低碳家園的新願景, 則獲得最多的交集與最大共識台電公司身為國營事業, 如何在兼顧能源安全環境永續及經濟發展三項前提之下, 同時提供國人穩定可靠的電力, 並引領邁向低碳家園的目標, 確實充滿無限的挑戰 4

5 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 5

6 2006 年全球二氧化碳排放分佈單位 : 千公噸資料來源 :Wikimedia Commoms 6

7 2006 年全球主要 CO2 排放國家與數量排名國家 CO 2 年排放量 ( 千公噸 ) 總量百分比 (% ) - 全球 28,431, % 1 中國 6,103, % 2 美國 5,752, % - 歐盟 3,914, % 3 俄羅斯 1,564, % 4 印度 1,510, % 5 日本 1,293, % 6 德國 805, % 7 英國 568, % 8 加拿大 544, % 9 南韓 475, % 22 中華民國 270, % 資料來源 :UN data A world of information 7 7

8 2008 年能源主要消費國家人均消費量與 CO2 排放量國家人口 ( 億人 ) 總能源消費 ( 百萬噸油當量 ) 2007 人均 GDP ( 美元 ) 人均消費量 ( 噸 / 人 ) 2006 年人均 CO 2 排放量 ( 噸 / 人 ) 美國 , 加拿大 , 俄羅斯法國 , 德國 , 英國 , 中國 , 印度日本 , 韓國 , 台灣 , 全球 11, 資料來源 :BP Statistical Review of World Energy June

9 我國 2006 年 CO2 排放指標跨國比較 2006 年我國 CO 2 排放總量全球第 22 位同年我國人均排放全球第 16 位, 較 OECD 人均排放水平高排放密集度全球第 51 位, 較全球平均低, 比 OECD 平均高指標項目台灣排名全球 OECD 日本韓國美國排放總量 a ( 百萬公噸 CO2) 每人平均排放 ( 公噸 CO 2 / 人 ) 每單位 GDP 排放 b ( 公斤 CO 2 / 美元 ) 每單位能源排放 ( 公噸 CO 2 / toe) ,003 12,874 1, , 說明 :a. 不包括國際航運排放 CO 2, b. 以購買力平價 (purchase power parity) 及 2000 年美元幣值計資料來源 :International Energy Agency, CO 2 Emissions from Fuel Combustion,

10 美國歐盟日本溫室氣體減量目標美國眾議院 2009/6/26 通過能源與安全法, 同意 2020 年溫室氣體排放量回到 2005 年再減 17% 的水準,2050 年溫室氣體排放量回到 2005 年再減 83% 的水準歐盟已同意 2020 年溫室氣體排放量回到 1990 年再減 20% 的水準日本 2009/7/10 宣佈 2020 年溫室氣體排放量回到 2005 年再減 15% 的水準資料來源 :98/8/25 當前國際經貿新情勢研討會 10

11 我國溫室氣體減量政策目標 11

12 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 12

13 民國 97 年發電系統裝置容量 (3,863 萬瓩 ) 發電量配比 (2,002 億度 ) 13

歷年負載管理措施與負載因數 97 年各季週負載曲線二 68.9% 69.8% 71.1% 70.0% 72.8% 2000 2002 2004 2006 2008 國家 2006 年各國年負載率 (%) 法國 63.30 加拿大 65.

14 歷年負載管理措施與負載因數 97 年各季週負載曲線二 68.9% 69.8% 71.1% 70.0% 72.8% 國家 2006 年各國年負載率 (%) 法國加拿大台電自民國 68 年起陸續推動各項負載管理措施 : 時間電價季節電價需量反應計畫儲冷式空調系統中央空調暨箱型冷氣週期性暫停用電尖峰時間可變動時間電價抑低尖峰優惠電價等英國台灣日本韓國

15 我國電力結構與排放係數 g-co 2 /Kwh 水力 / 風力核能石化 World CO2 台彎 CO 註 : 石化為燃煤燃油天然氣汽電共生及民營電廠之合計 Source:IEA CO2 Emissions from fuel combustion % % 4.2% 能源過度集中 : 電力結構中, 化石燃料高達 76%, 使 CO2 之電力排放係數抑低不易進口能源依存度高 : 石油煤及天然氣為進口能源面對化石燃料價格不穩定, 電力事業的財務面臨格外艱辛的環境, 核能為準自產能源基載電源占比偏低中載佔比偏高 : 合理的電源結構配比應為基載 55%~65%, 惟年電源結構基載配比分別為 46.3% 45.6% 核能為基載電源 15

16 98 年長期負載預測結果 16

17 9806 電源開發方案 17

18 9806 電源開發方案發電能量配比 18

19 台灣電力系統 CO2 減量情境 2008 排放量 11,500 萬噸 19

20 台灣電力系統 CO2 排放量與排放強度 20

21 各種發電方式 CO2 減量比較發電方式減碳能力 ( 公斤 / 度 ) 發電成本 ( 元 / 度 ) 減碳成本 ( 元 / 噸 ) 備註風力發電 ,288 含重複投資火力之固定費用太陽光電 ,153 含重複投資火力之固定費用火力效率提昇擴大燃氣發電 ,409 核能延役 ,778 新增核能預計 2023 年第一部核能上機燃煤碳捕捉封存 ,640 預計 2025 年後始成熟引進註 : 所有成本為 2021 年完工均化價位 21

22 台電公司溫室氣體減量行動計畫 (1/4) 管制策略行動方案以往成效 / 努力方向電力供應端管理 1. 新設機組採最佳可行技術 1. 採用超臨界燃煤機組, 機組效率達 42.3% 2. 提升既有火力發電機組平均效率 2. 逐步改善既有機組效率 3. 開發適當天然氣發電比例年占發電系統 25% 以上 4. 增加再生能源比例年占發電系統 8% 以上 5. 儘速完成龍門計畫 5. 完成龍門核能電廠 2 部機商轉後, 年發電量約 180 億度電 6. 提升核能發電比例 6. 核能作為無碳能源的選項, 包括既有機組依序進行延役 7. 參與溫室氣體自願減量計畫年起 8 個單位參與能源局自願減量計畫中 22

23 台電公司溫室氣體減量行動計畫 (2/4) 管制策略行動方案以往成效 / 努力方向電力需求端管理 8. 推廣節約用電, 降低發電負載 8.1 宣導節約用電 2008 年達 366,800 人次, 訪問 100 千瓦以上用戶 2008 年達 5,236 戶配電系統改善 9. 改善輸配電運轉效率, 減少線路損失 10. 加強 SF6 管控, 減少逸散發生 8.2 電費折扣方案自 2008 年 7 月至 2009 年 6 月止, 累計減少 288 萬噸 CO 2 排放量 8.3 補助購置節能電器, 預估年節電 0.29 億度, 約減少 CO 2 排放量 1.8 萬公噸 9. 維持線路損失率在 5% 以下, 如 2008 年 4.58% 年底已建置 SF 6 管理系統, 加強回收再利用 23

24 台電公司溫室氣體減量行動計畫 (3/4) 管制策略行動方案以往成效 / 努力方向建構智慧型電網 11. 有效調控用戶負載與分散式電源 11. 建置先進讀表系統 (AMI) 與用戶服務系統,2009 年以前完成 1200 重要用戶,2010 年後逐步推廣 12. 融合綠色能源 12. 建構整合分散型電源之優質電網, 使再生能源與既有電網產生最大綜合效益 13. 持續升級之調度運轉自動化 13. 變電所與饋線自動化, 減少人員往返現場之車輛油耗技術研發 14. 發展溫室氣體減量與再生能源技術 14. 積極推動再生能源技術新能源技術 CO2 回收與再利用技術研究等 24

25 台電公司溫室氣體減量行動計畫 (4/4) 管制策略行動方案以往成效 / 努力方向加強綠化 15. 持續推廣植栽與綠美化工作 15. 既有廠區持續辦理植栽工作 ; 新開發計畫規劃提撥工程費 0.1% 用於植栽 / 綠化管理監督查證及合作 16. 推動溫室氣體管理系統建置, 加強能力建構及規劃訓練機制 16. 完成各發電廠 ISO 溫室氣體查證, 並辦理年度訓練計畫 17. 環保資訊透明化 17. 建置環境會計系統及發行永續報告書 25

26 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 26

27 CO 2 emissions (Gt CO 2 /yr) CO2 減量技術及貢獻度 (BLUE 情境 ) 2008 年 IEA Energy Technology Perspective 推估,2050 年全球擬降低 480 億噸 CO 2 (BLUE Map scenario) 之關鍵技術 : 1. 使用端 : 能源效率提升為關鍵占 47% 2. 供給端 : 再生能源占 21%, 其次是碳捕獲與封存 Baseline Emissions 620 億噸 BLUE Map Emissions 140 億噸 10 WEO ppm case ETP2008 BLUE Map scenario 碳捕獲與封存 (19%) 核能發電 (6%) 再生能源 (21%) 發電效率 (7%) 能源使用端效率 (47%) 27

28 全球能源系統的 CO2 減量邊際成本 BLUE 情境 : 當全世界均能充分參與, 且基於關鍵技術的樂觀發展, 在 2050 年減量至 2005 年的 50%, 可將大氣中溫室氣體濃度維持在 450ppm 其邊際成本約為 200 美元 / 噸 CO2, 假若關鍵技術發展不如預期, 則減量邊際成本將增加至 500 美元 / 噸 CO2 精通運輸替代燃料工業部門燃料轉換和 CCS 技術技術悲觀估計使用端能源效率電力部門技術樂觀估計 28

29 美國 EPRI 減碳策略 29

30 美國 EPRI 減碳策 - 電力成本 30

31 2025 年全球發電燃料配比 24% Nuclear 資料來源 : IEA Energy Technology Perspective

32 能源領域減量關鍵技術一覽表 1.CCS 化石燃料發電供應端使用端 1. 建築物能源效率 2. 煤 -- 氣化複循環發電技術 (IGCC) 2. 馬達系統能源效率 3. 煤 -- 超臨界發電 (USCSC) 3. 內燃機效率 (ICEs) 4. 核電 -- 第 3 代 + 第 4 代 4. 熱泵 5. 太陽能 -- 光電 (PV) 5. 插電式和電動式汽車 6. 太陽能 -- 集光式太陽能發電 (CSP) 6. 氫燃料電池汽車 7. 風力 7. 工業 CCS 應用 8. 生質能 --IGCC& 共燃 (co-combustion) 8. 太陽熱能 9. 第二代生物燃料資料來源 : International Energy Agency, Energy Technology Perspective,

33 新燃煤發電技術煤炭氣化複循環發電技術 (IGCC) 可靠度未達 80%, 無法與傳統燃煤電廠之 95% 相比 ; 占地面積約為超臨界機組之 1.5 倍 ; 廠用電達 14.6%, 淨發電效率傴約 42.7% (LHV), 與傳統燃煤汽力機組淨發電效率 41.9%(LHV) 相當超超超臨界發電技術 (USCSC) 臨界狀態 ( 壓力 22.1MPaA, 溫度 ) 機組效率高達 44.5%(LHV, Gross) 33

34 台電機組汰舊換新效率提升 CO2 減量比較項別一燃煤機組裝置容量 ( 萬瓩 ) 淨發電量 ( 百萬度 ) 單位排放量 ( 公斤 -CO2/ 度 ) CO2 排放量 ( 百萬噸 ) 退休新增同上同上二燃氣機組差異退休新增同上同上差異三 CO2 抑低量合計

35 燃煤電廠 CO 2 捕捉技術 Energy Penalty : Postcombustion:MEA ~19% Chilled Ammonia ~10% Precombustion:~15% 資料來源 :EPRI JOURNAL / SPRING

36 CO 2 地下封存技術 36

37 新燃煤發電技術發展里程資料來源 :European Technology Platform for Zero Emission Fossil Fuel Power Plants, Strategic Overview,March

38 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 38

39 陸域風力潛能即可開發容量 39

40 離岸風力潛能即可開發容量 40

41 台灣地區太陽光電潛能 41

42 我國再生能源發展目標 42

43 各類再生能源發電成本比較 43

44 再生能源發電特性 44

45 ( ) 95 年各風力電廠月容量因數容量因數 % 石門大潭恆春中屯月份 45

46 澎湖中屯風力發電出力曲線發電量月 3 月 6 月 7 月 8 月 12 月小時 46

47 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 47

48 核能是準自產能源可提昇能源安全增加自主能源比例 (~20%) 能源部分 OECD 國家核能發電與自主能源比例比較自產能源比例越低的國家核能比例就越高經濟降低能源密集度 ( 減半 ) 目前位置環境降低 CO 2 排放 (~9 噸 / 年 / 人 ) Source: World Nuclear Association, World Nuclear Power Reactors and Uranium Requirements, 核能發電 7.97% 液化天然氣 8.11% 天然氣 0.28% 慣常水力 0.29% 太陽能及風力 0.10% 煤炭 32.12% 我國自產能源比例傴占 0.68%, 進口能源占 99.32%, 如包含準自產之核能發電, 則自主能源比例可達 8.65%, 自主能源比例仍低石油 51.14% 2007 年能源總供給 : 14,724.1 萬公秉油當量 48

49 核能是低碳能源 ( 1/2) Climate Change 2007:Synthesis Report Synthesis Report, IPCC An Assessment of the Intergovernmental Panel on Climate Change This underlying report, adopted section by section at IPCC Plena ry XXVII (Valencia, Spain, November 2007), There are large uncertainties concerning the future contribution of different technologies. However, all assessed stabilisation scenarios concur that 60 to 80% of the reductions over the course of the century would come from energy supply and use and industrial processes. Including non -CO2 and CO2 land-use and forestry mitigation options provides greater flexibility and cost-effectiveness. Energy efficiency plays a key role across many scenarios formost regions and time scales. For lower stabilisation levels, scenarios put more emphasis on the use of low-carbon energy sources, such as renewable energy, nuclear power and the use of CO2 capture and storage (CCS). In these scenarios, improvements of carbon intensity of energy supply and the whole economy needs to be muc h faster than in the past (Figure 5.2). {WGIII 3.3, 3.4, TS.3, SPM} 49

50 核能是低碳能源 ( 2/2) 各類發電能源優劣比較 - 生命週期單位碳排放估計 50

51 % 2.20% 5.00% 16.90% 18.90% 19.50% 20.40% 26.30% 27.70% 37.40% 38.70% 45.10% 55.20% 57.50% 68.20% 78.50% % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 中國印度南非台灣美國西班牙英國德國日本韓國匈牙利烏克蘭比利時斯洛伐克立陶宛法國核能占比電力排放係數 ( 公斤 / 度 ) 核能佔比電力排放係數核能是最佳減碳策略

52 全球核能發展現況與展望 (1/2) Source:WNA Nuclear Century Outlook 2008 世界 436 部核能機組運轉中, 每年提供 2.6 兆度電 43 部核能機組興建中,108 部計畫中依據各國家核能發展前境, 原子能總署 (IAEA) 預估 2030 年核能機組裝置容量將比 2008 年增加 27~103%,OECD 預估增加 84% 世界核能協會(WNA) 下限情景預估 2100 年將成長 5 倍依據 IEA 減碳情境,2050 年核能占比將由目前的 15% 提升至 19~24% 52

53 全球核能發展現況與展望 (1/2) 區域改變反對核能立場宣布引進核能發電計劃或研擬新建核能機組興建核能機組歐洲荷蘭瑞典瑞士義大利白俄羅斯波蘭英國羅馬尼亞烏克蘭斯拉維尼亞立陶宛亞美尼亞匈牙利保加利亞法國俄羅斯斯洛伐克芬蘭美洲美國墨西哥巴西加拿大阿根廷能源豐饒國家新興國家沙烏地阿拉伯委瑞內拉利比亞奈及利亞印尼馬來西亞菲律賓土耳其泰國越南約旦埃及葉門哈薩克以色列南非伊朗巴基斯坦與我國經濟和能源同質國家日本南韓中國大陸印度紅色字體為擁有核能電廠的國家 ; 綠色字體為無核能電廠的國家目前擁有核能的國家仍有德國比利時與西班牙持反核政策 53

54 曾採用非核政策國家之核能政策現況國家政府主要政策近年發展荷蘭瑞典 v 2006 年發表新建核電廠條件文件 v 停止非核政策 2007 年 3 月總理發表邁向 2020 年無油國家宣言, 宣布停止非核家園政策博爾瑟勒核電廠, 於 2006 年通過延長運轉至 2033 年在 2010 年後興建核電廠瑞士 2007 年宣布提出新建核能機組作為基載電力計劃增加興建 3 部核能機組義大利 1987 年經公民投票後, 全面執行非核家園, 唯一 v 近年重新考量核能的可行性無核的 G8 成員 v 2008 年初加入全球核能夥伴計畫比利時 2003 年非核家園預定於 2015~2025 年間關閉境內的所有核電廠然在未找到穩定的替代能源之前, 將繼續維持核能發電德國 2002 年核能終止法 2006 年底總理梅克爾要求為非核政策翻案, 並延長現有核電廠的營運壽命, 強調德國需要核電廠來達成京都議定書承諾溫室氣體減量目標西班牙 2004 年逐步削減核能運用政策逐步淘汰現有 8 座核能電廠, 且不會有興建核電廠的計畫 54

55 世界主要國家核能發展概況 55

56 歷年核能發電量與容量因數 420 % 核能營運績效 ( 容量因數 ) 發電 380 量 ( 億度 360 ) 容量因數年 : 31 個核能國家中排名第 10 世界 439 部核能機組中 : 核二廠一號機第 11 名核三廠一號機第 22 名年平均值 : 個核能國家中排名第 6 ( 資料來源 :Nucleonics Week) 56

57 核能安全績效持續提昇並超越國際水準跳機數次 / 機組年 WANO 平均值台電平均值年註 : 跳機數係指世界核能發電協會 (WANO) 績效指標之臨界 7000 小時非計畫性自動急停次數 57

58 用過核子燃料再處理策略 58

59 我國低放射性固化廢棄物減量績效傲視全球 59

60 解決低放射性廢棄物場址問題 60

61 用過核子燃料的貯存 (1/2) 61

62 用過核子燃料的貯存 (2/2) 62

63 核能減碳政策需要您的支持民眾對節能減碳新措施及能源政策的看法民意調查 ( 行政院研考會 )

64 報告大綱壹前言貳我國溫室氣體減量政策目標叁台電公司溫室氣體減量規劃肆新發電技術發展趨勢伍我國再生能源發展評估陸核能為邁向低碳家園過渡選項柒結語 64

65 柒結語竭盡所能優先發展再生能源, 是普遍無悔的共識就客觀條件而言, 使用高效率且潔淨的化石燃料, 仍是中短期內 (2025 年前 ) 主要發電能源台電公司 9806 長期電源開發方案情境分析結果, 至 2025 年時, 擴大再生能源與天然氣發電約可降低 CO 2 2,573 萬噸 ; 而核能電廠延役與新增核能機組約可降低 CO 2 5,554 萬噸 ; 核能是我們邁向低碳家園不得不的過渡選項 65

66 66

10 6, 地球的熱循環

10 6, 地球的熱循環 52 2013 4 484 人類活動與地球熱循環 46 不斷追求進步的我們, 殊不知在迅猛發展的同時, 已經陸續對地球的整個環境生態引爆一顆顆不定時炸彈, 所造成的傷害正逐漸擴大並增強中 10 6,000 500 地球的熱循環 3 2013 4 484 53 54 2013 4 484 工業革命後, 人類活動產生的熱迅速增加, 使地球原本趨於最適合人類活動的熱平衡必須重新調整環境變遷 18 280