作者 Maxwell Chen | 發布日期 2015 年 04 月 22 日 | 分類 能源科技 , 風力
以其他再生能源來取代核電是許多人努力的方向,那在台灣到底哪種再生能源的可行性最高呢?在之前比對各單位的數值來估算 台灣固定式基座離岸風電蘊藏量 約在 33.84~74.93GW 之間,應足以供應台灣所需,因此本文將就月發電量的角度來說明台灣的離岸風電如何取代核電,實現「非核家園」。
經過數年漫長的資料收集與研究分析,總算能夠將這篇文章獻給台灣以及生活在這片土地上的朋友們。閱讀本文之前,建議讀者能夠把過去的文章先看一遍,比較能夠進入狀況。如果您已經是專業人士,可以直接閱讀本文。
前面提到,台灣的離岸風電蘊藏量,固定式基座約 50GW,如果加計浮體式基座則會輕鬆超過 100GW。綜合各方資料,我預估到了 2023 年,亞洲地區海上風電每度電的成本僅有 NT$1.66-1.85 元。這個數字已經比核四每度電發電成本 2 元新台幣還要低 7.5-17%。本文嘗試在不同的情境(裝置容量)之下,來分析離岸風電每月的發電量,以及取代核電的程度。
安裝量由小至大進行估算
第一種情境是安裝 33.84GW,每月發電量介於 3.53~19.50 TWh(1TWh = 10 億度電)之間,年發電量 131.78TWh。台灣核電發電量(含核四)約 7.91GW,台電實際運作的容量因素約在 85%,估計年發電量約 69.32TWh,每月發電量介於 5.32~5.89TWh 之間。
把離岸風電每月發電量除以核電每月發電量得到「離岸風電發電量替代核電(含核四)比率」,當比率達 100% 表示完全取代核電。這個情境下,離岸風電取代核電的比率為 60-331%,年度平均值 190%。即使在風力較低的 7-8 月,離岸風電也可以取代 60-61% 的核電。
從台電的網站得到 2014 年每月台灣的用電量,數字介於 14.25-19.76 TWh,年度總用電量 205.96TWh。為了簡化模型以及避免爭議,我們不估計 2030 或 2050 年台灣的用電量。本研究探討離岸風電如何取代 2014 年的用電量。這個情境之下,每月的取代率介於 18-126%,年平均數字為 64%。
我們亦根據每季的狀況做了模擬,安裝 33.84GW 的情境之下,每季發電量介於 14.61-51.20TWh。每季取代核電的比率為 84-293%。每季取代 2014 年用電量的比率為 25-98%。
安裝 50.76GW 的情境下,離岸風電取代核電的月取代率介於 90-497%,年平均取代率 285%。取代 2014 年用電量比率介於 28-189%,年平均取代率為 96%。每月發電量介於 5.29-29.26TWh,年度發電總量為 197.66TWh。
安裝 50.76GW 的情境下,離岸風電取代核電的季取代率介於 125-440%。取代 2014 年用電量比率介於 38-147%。每季發電量介於 23.91-76.80TWh。
安裝 74.93GW 的情境下,離岸風電取代核電的月取代率介於 133-734%,年平均取代率 421%。取代 2014 年用電量比率介於 41-279%,年平均取代率為 142%。每月發電量介於 7.81-43.19TWh,年度發電總量為 291.78TWh。
安裝 74.93GW 的情境下,離岸風電取代核電的季取代率介於 185-649%。取代 2014 年用電量比率介於 56-218%。每季發電量介於 32.34-113.36TWh。
安裝 100GW 的情境下,離岸風電取代核電的月取代率介於 177-979%,年平均取代率 562%。取代 2014 年用電量比率介於 54-372%,年平均取代率為 189%。每月發電量介於 10.43-57.64TWh,年度發電總量為 389.41TWh。
安裝 100GW 的情境下,離岸風電取代核電的季取代率介於 247-866%。取代 2014 年用電量比率介於 74- 290%。每季發電量介於 43.16-151.29TWh。
單靠離岸風電無法因應未來全台所需
整體來看,離岸風電無法滿足台灣未來全部的用電,如果台灣要成為綠電之島,對外輸出綠電,則還需要發展其他的再生能源。從單月的角度來看,每年的 7-8 月恰為用電高峰期,也是離岸風電發電量最低的時候,此時的電力調度計畫最為重要。有了本研究所估計的大概數字,有助於更細部的電力調度計畫的規劃。
實做上,如果能夠取得時間更短的電力數據,例如 30 秒(而不是每個月),會更有幫助。我認為繼離岸風電之後,最適合台灣的再生能源是「深層地熱發電」,其中 CEEG(Complex Energy Extraction from Geothermal resource)技術又比 EGS(Enhanced Geothermal System)技術來得更為先進。
(Source: Maxwell,2015)
從季節的角度來看,離岸風電僅能夠滿足冬、春兩季的的用電量,夏秋兩季仍需要其他的發電或電網支援。當台灣布建超過 50GW 的離岸風電時,冬、春兩季的發電量可能大於用電量,這時候如果有超級電網,將電力出售到鄰近地區,可能是一個選項。提醒大家注意電力過剩並非好事。
(Source: Maxwell,2015)
從月發電量的角度來看,當離岸風電建置容量介於 33.84-100GW 時,多數的月份可以完全取代核能發電。不能完全取代核電的月份僅有 4 個,相較於全部 48 個組合而言,這四個的比率偏低。而且,這四個的取代率分別是 60%, 61%, 90%, 92%,數字都大於 50%。因此,我們具備高度的信心來做一個結論:離岸風電雖不能單獨供應全台所需,但發電量已足以取代核電。
(Source: Maxwell,2015)
從季度的角度來看,多數的季節,台灣的離岸風電也可以完全取代核電。僅有 33.84GW 情境中的夏季(Q3,7-9 月)取代率低於 100%(為 84%)。
結論
本文的四個情境所衍生出來的排列組合與數字非常複雜,閱讀上比較不容易,請讀者們多多包涵,歸納出六點結論:
台灣離岸風電的實際可安裝的容量,固定基座約 50GW,如果加上浮體式基座應該輕鬆超越 100GW。
當台灣的離岸風電安裝容量達 50.76GW 的時候,幾乎可以完全取代核電。離岸風電取代核電的月取代率介於 90-497%,年平均取代率 285%。取代 2014 年用電量比率介於 28-189%,年平均取代率為 96%。每月發電量介於 5.29-29.26TWh,年度發電總量為 197.66TWh。範圍介於 90~979%。
離岸風電可以實現成本低廉的綠色電價。綜合各方資料,預估到了 2023 年,亞洲地區海上風電每度電的成本僅有 NT$1.66-1.85 元。這個數字已經比核四每度電發電成本 2 元新台幣還要低 7.5-17%。
離岸風電在某些月份的發電量可能超越台灣的用電量,如果有超級電網售電到鄰近地區,應該是比較好的選項。亞洲超級電網的規畫可供借鏡(阿里巴巴之後,亞洲股神孫正義瞄準離岸風電 )。
離岸風電無法取代台灣全部的用電量,仍需要搭配其他種類的再生能源(如 CEEG 深層地熱)與常規發電(如燃氣發電或水力發電)。
用台灣的離岸風電來實現非核家園,應該是具體可行,立即可以實做的方法。台電已經公告第一期離岸風電開發計畫 ,長達 641 頁的報告,有許多值得參考的資料。
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