黄一展:台湾再生能源面临的挑战

时间:2021-03-02 07:24内容来源:联合早报 版阅读:新闻归类:观点评论

当我们谈再生能源发展的时候,永续、碳排放、空污总是比较有话题性,然而在电网、电力系统与配电/送电的讨论方面,着墨相对较少。故此,本文想概略地来聊一下,推动绿能的过程中,我们可能还有哪些须注意的部分。

当然,笔者自己也非电力专家,不过开始投入能源相关的创业后,总是不免与各界利益相关者(stakeholders)讨论可行的商业模式,也因此能汇整一些资讯,并分享个人的想法。

以台湾来看,是属于海岛型的电力系统,发电的原物料高度仰赖进口。这也是为什么政府积极布局再生能源的原因之一,不光因永续环保是未来主流趋势,更重要的是减少对燃煤、燃气乃至铀-235/238等核能原料的依赖。

撇开这等考量,电力系统本身也是相当大的一门学问。我们都知道其中包含产电、配电、输电、售电与用电等环节,每个部分都环环相扣,也都暗藏超多眉眉角角,以及来自各界的利益划分。

从生产端来看,台湾发电设备装置容量为5万2680兆瓦(台电2018年数据),仍有七成以上来自火力(燃煤36.6%,燃气32.3%,燃油5.8%),水力与核能分别各占8%左右,非水力再生能源大约也占8%。

而2030年以前,政策便是要努力提升诸如风力、太阳能、潮汐/地热能等发电比例。但我们必须知道,这些再生能源大半属于间歇性能源(intermittent energy),不可能24小时持续提供稳定的发电。这使得在晚上,或风力/潮汐不稳定的时段,仍须仰赖传统的发电方式,多半也就是燃气复循环机组。

所谓“复循环机组”,指的是将气涡轮与汽力机组整合的一种发电方式,优点包含效率较高,负载反应较快,且可以使用天然气作为燃料,相对燃煤来说较环保等等。当然,这里其实要强调的是,电力系统性调度十分重要,要如何把各地的用电时段与需求(高低峰),配合再生能源、火力等发电,还要兼顾环保因子与国家的能源政策,就会变成一件十分复杂的事情。

根据台湾绿学院刊载文章的见解,“电力调度的目的是用最经济、最有效率的方法,确保电力系统的供电稳定与安全”。毕竟民众日常生活,甚至是工厂的生产,谁也不希望突如其来的断电,而电力的调度也绝非仅在当下去做协调,而是必须把未来几小时,乃至几天几周的电力需求都得通盘考量。

于是,电力调频、储能以及配合瞬间的用电尖峰,与再生能源无法工作的时候,就必须要有更好的方式来确保用电无虞。例如台电在去年与民间业者打造的“虚拟电厂”或“智慧电网”,就是用并网型储能系统,来辅助电力的调度。再者,为补足再生能源发电不稳的问题,让传统燃气的复循环机组在白天的时候“解联”,傍晚再“并联”,也是目前的解决方案。

可是,传统的发电机组又不像是家里的电风扇,可以随随便便打开与关闭。即便是复循环机组的并联也需要时间。如果未来再生能源的发电比例越来越高的时候,例如台湾2025年再生能源装置容量要达到目标25兆瓦,则势必须要建置更多的传统机组,在太阳能,风力不工作的时候,频繁的解联与并联。否则,在传统机组并联数量及发电容量不足与再生能源完美搭配的情况下,不仅会影响到供电的效率,甚至是频率、电压、三相平衡等问题,都可能导致跳电的发生。

更别说,为了能随时因应支援供电,大量的机组待命闲置,又或者为了确保稳定,基载电力须负担24小时持续发电的责任,因此在目前的架构下,仍会采取变动成本(燃料)最低为优先。以台湾现况,也就是燃煤发电(当然,因为能源转型政策的关系,燃气的使用比例有逐渐上升)。

也因为这样,如何透过更好的区域电力调度系统,或是能建置再生能源自产自用,且无缝接轨台电智慧电网等方案,会是未来在讨论再生能源的议题时,必须共同思考的问题。

为了满足工业与民生需求,以及经济发展,台湾的电力系统负载曲线,在高用电与低用电时段相差非常大;考量到生活水准的提升,诸如电动车日益普及,都会增加电力的负载。也因为这样,如何更有效率且正确地搭配传统火力机组,进而在稳定供电,成本管控,与永续发展三方面找到平衡,短期内,都是各界必须花时间来协调的事。

毕竟,目前因政策引导,大规模建设离岸风力发电,而这些场域多半又在中彰投(台中市、彰化县及南投县)外海一带,届时其所产生的再生能源,会优先并入中部电网;而区域电网电力平衡,又或是“南电北送”等问题,也是全力推广再生能源的同时,无法避而不谈的议题。

我们终究还是会走到再生能源成为主流电力供应的那一天,环保毕竟还是会戴着政治正确的大帽子,而找文青吵架往往是很吃力不讨好的。

不过,在谈论能源问题时,其实不应该非黑即白地去全盘接受或否定,例如在电动车与燃油车之间,核电、绿电、传统燃煤/燃气发电之间,绝非通通没有中间地带。

不错,长远来看,绿能、永续、环保绝对会一直是政治正确的事,也是各国陆续迈进的目标。如果你阅读本文后觉得,作者在鼓吹继续理所当然地使用不环保的生产和消费方式,那代表你要嘛在断章取义,要嘛根本没认真看本文。

我们不该否定任何领域,在科技创新与因应环境风险因子的手段上,都能不断变得更好、更进步,也更永续。以发电来说,如果把所有的资源倾注在研发更环保的火力发电(必须承认这听起来很诡异),是不是有可能真的做出不输给绿能的方案?当然,把资金通通拨给绿能发展,同样会导致很好的结果,不仅符合公众期待,照正常的预期,也绝对是未来的趋势。

但人类的资源不可能以这种完全排他的方式,倾注在某一项特定的领域。历史的发展告诉我们,社会具备多元且复杂的面向,当科技发展解决了某部分的问题时,一定也存在过渡时期会产生的其他问题;或者,对于背景各异的利益相关者,权力结构的变化与既得利益的冲突,都是必须纳入考量的成本。

资本主义最厉害之处,就是它把看似毫无交集的各方,拉进某种能够不断寻求共识的机制之中。在这机制里,金钱是一个很重要的诱因。同样,环境、发展、人权、价值观、技术升级、政治角力等,也都会被市场这只看不见的手,推向某个当下的平衡点。

作者现任职于联合国资讯与通讯科技办公室(OICT),派驻过曼谷,目前暂居台北。

在谈论能源问题时,其实不应该非黑即白地去全盘接收或否定,例如在电动车与燃油车之间,核电、绿电、传统燃煤/燃气发电之间,绝非通通没有中间地带。

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