台灣電力的主要來源是有哪幾種?

台灣在2016年啟動了變革式的「能源轉型」政策,計畫將台灣的電力系統能夠在2025年之前調整成再生能源發電20%、燃煤發電30%、燃氣發電50%的電力結構。這並不是一件簡單的事情,除了需要因應再生能源間歇發電的特性,進而去增強輸配電網的基礎設施佈置,公營電力公司的經營策略也需要因應轉型而做出大幅度的組織調整。

2017年《電業法》做了一次大幅度的修正,開放了台電以外的售電資格,陽光伏特家也有幸成為第一家取得售電執照的再生能源售電業。這一次的轉變被稱之為「電業自由化」,未來除了再生能源以外的電力交易也會逐步開放,並且開啟其他電力市場的服務,讓台灣的電力使用更加的彈性、多元。

但同時,台灣最主要的電力來源—火力發電造成的空氣汙染,也讓地方「減煤」聲勢日漸高漲,深受霧霾所苦的台中、高雄市都在今年要求火力電廠減少生煤使用量,台灣發電量預估將再度減少上億度。不過如果不要核電、又不要燃煤,台灣的電力該從哪裡來?

經濟部規劃的電力版圖,從2017年到2025年,除了靠增加天然氣取代燃煤發電,另外要填補最多的電力來源,就是再生能源。再生能源在台灣的發電占比目前只有5.1%(台電2016年數據),卻要在2025年之前提升到20%,增加近15個百分點,僅次於天然氣20%的增幅。

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而要促成這樣的增長,在各樣再生能源中,卻不是運用像是水力、沼氣這樣的發電大宗,反倒找了一個發電比例「吊車尾」的太陽能,計畫要在5年內成長2,000萬瓩的太陽光電裝置容量【註1】,比其他再生能源(包括離岸風電、地熱、沼氣)要成長的目標加起來還多。這樣具野心的目標,可行嗎?

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

嘉義縣逐鹿社區,每天發電量1083度,以一般家庭每天使用10度估算,可供給108個家庭使用。|Photo Credit:陽光屋頂百萬座

台灣的太陽光電裝置,可以分為「屋頂型」和「地面型」兩種,經濟部也因此訂下不同的裝置容量目標:

  • 屋頂型:(2017年)131.87萬瓩 → (2020年)300萬瓩
  • 地面型:(2017年)6.97萬瓩 →(2025年)1,700萬瓩

「地面型」太陽能要成長的幅度很大,不過台灣地狹人稠,地面能發展的空間終究有限,在地面上「種電」產生的問題也不少。《蘋果日報》曾經報導,中南部農業區有許多光電業者向農民承租農地、在農地上蓋太陽能發電設施,卻無營農事實,變相地掠奪農地,農委會從2013年至2016年間,就廢止了81座違規光電棚。今年12月,桃園埤塘更被發現池水被抽乾,進行太陽能光電立柱施工。

土地糾紛難解,政府則開始把腦筋動到一般住家的屋頂上,目標在3年內,讓全台灣的屋頂,多出300萬瓩的裝置容量。

為了鼓勵更多民眾參與屋頂「種綠電」,經濟部11月公布,將朝「民眾零出資、政府零補助」的方向執行綠能屋頂計畫:地方政府扮演像是「屋頂仲介」的角色,不補助民眾自設太陽能板,而是遴選出合適的光電業者,由業者出資幫民眾免費在自家屋頂裝設太陽能板。太陽能板發電所賺的錢,光電業者可依照躉購費率【註2】賣給台電,再給民眾其中的10%當作「出租費」,3%則給地方政府當作「仲介費」。

而使用頂樓屋頂可能會遇到的違建問題,能源局也預計明年初完成修法來解圍,讓「不影響公共安全」的違章建築上,得以架設太陽能板。

不過這樣的發電量,夠用嗎?

屋頂當「綠電發電廠」,台南一年可供應全市四成民生用電

目前全台灣太陽光電發電效能最好的縣市,主要集中在中、南部,像是雲林縣、台中市、台南市、高雄市與屏東縣。

而全台灣日照時數最高的屏東縣,和日照時數最少的基隆市,同樣的太陽光電裝置,每個月估計可發電量可以差到快8個人的用電量:

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

每月估計可發電量計算方式:一戶30坪的屋頂裝置容量為10瓩 x 每瓩每日平均發電量 x 30日 資料來源:台電|製圖:關鍵評論網

台南市日照時數長,從2011年開始推動「陽光電城」,鼓勵社區住宅、農舍、工廠等屋頂上裝設太陽能板,而全台灣規模最大的太陽光電示範社區「人間清境」,就位在台南安南區。至今有快一半的住戶已經在自家屋頂裝太陽能板「種綠電」(130戶中已有58戶)。

人間清境的住戶李英碩表示,他家屋頂上裝了9瓩的太陽能板,夏天日照時數長,一個月能發電1800度,即使是日照時數比較少的冬天,一個月的發電量(1080度)也遠遠超過他們家一個月的用電量(250度)。

除了能自己用電自己發,李英碩還說,他家頂樓屋頂產生的電力還能賺錢,他依照2014年躉購費率(每度7.16元),將屋頂綠電全數賣給台電,一個月可以賺入1萬元左右。

一個社區住戶能靠屋頂型太陽能板自給自足,那如果台南所有的屋頂都裝設太陽能板,能夠發多少電呢?有可能滿足全台南的民生用電嗎?

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

Photo Credit: 台南市政府台南人間清境社區,2017年11月17日為止,最大規模太陽能發電社區,總裝置設置為509瓩。

根據台南市地政局提供的資料,台南累計至2016年,共計有60萬棟的私有建物。以一棟建築物的屋頂面積(約12坪)來計算,全台南能釋出720萬坪的屋頂面積。不過,因為鄰近的高樓、樹木或是煙囪,可能會遮蔽太陽能面板,而造成能源損失,只能取建築面積的50%(也就是360萬坪)進行推估。

如果全台南市的屋頂都裝上太陽能板,共計能釋出120萬瓩的裝置容量,可以用來吸收太陽光發電。而實際的發電量,根據台電2016年統計各縣市太陽光電發電功率(台南每瓩平均一年可發1,165度電)計算,一年可以產出14億度電,約可供應台南市40%的民生用電,也就是彌補台南市總用電量的5%(2016年,台電售予台南市家庭用電為36億80,020,623度,總用電量為264億472,702,431度)。

綠屋頂計畫,究竟能彌補全台多少電力缺口?

除了台南市,如果全台灣的太陽能裝置容量可以成長到300萬瓩,放到全台灣的發電比例來看,又能填補多少電力缺口呢?

依照台電公告,2016年全台太陽能裝置容量每瓩一年平均發電1,150度,300萬瓩粗估一年可發34億5千萬度。這樣的發電量,雖然無法頂上關掉三座核電廠會少掉的300億度電(台電2016年資料),但也能關掉一台核電機組(2016年核能二廠二號機的發電量,為24億1千5百萬左右度電)。

而依照燃煤發電廠所發電力(如下所示),屋頂型太陽能板要取代傳統能源顯然無法一步到位,不過,太陽光電只是再生能源的其中一環,仍有其他再生能源同時在發展,如裝置容量要成長6倍的地面型太陽光電(1,700萬瓩)、離岸風力發電(300萬瓩)、地熱發電(20萬瓩)、沼氣發電(2.02萬瓩)等等,以及排碳係數比燃煤發電少一半的天然氣(889.6萬瓩)將會大舉出動。

今(2022)年3月3日全台發生大停電,台電公司宣稱,興達電廠開關廠爆炸當時的供電備轉容量率高達24.61%(註1),而停電的主因則是位於台南的龍崎超高壓變電所輸配線路故障,並非缺電所致。不過經濟部事後向行政院提交的《303停電事故檢討報告》中,卻明白指出在龍崎超高壓變電所故障後,中部及北部電網立即與南部電網切離,隨後因中、北部自身供電不足,最終才會導致全台大規模停電。

缺乏能源的台灣,電力從哪裡來?

充足且穩定的電力供給關係到整個國家的經濟發展命脈,各國政府無不因此竭盡心力地確保各式能源的取得無虞。如果我們檢視世界各國採取的發電方式,可以發現即使各國來自潔淨能源(泛指再生能源與核能)的電力占比,相較於上一個世紀已明顯提升。但是對全球絕大多數的國家而言,會衍生碳排的化石燃料仍是當前的發電主力。

對於化石燃料蘊藏量豐富的國家而言,能源取得並不是難事,除了自給自足,更有餘量可供出口;至於天然資源不足的國家,除了全力開發僅有的少量自主性能源,不足的部分只能依賴進口能源補齊。台灣屬於缺乏天然資源的國家,因此在電力布局上,除了滿足基本的用電需求,更必須優先評估各類能源取得的難易程度,以及儲存足夠能源量的可行性。

台灣能源供給高度依賴進口,根據經濟部能源局的統計資料,去(2021)年的能源進口量占了總供給量的98%,而能源總供給量的45%則用於公用發電及汽電共生(cogeneration)(註2),其中又以煤炭及天然氣發電占了最大部分,兩者合計超過八成。由此可知,目前台灣的發電方式仍以燃煤及燃氣(天然氣)為大宗,因此「能源取得是否順利」、「備用存量是否充足」這兩大問題,不僅攸關能源安全,更足以左右電力的供給。

在台灣,因用量大小、儲存腹地、儲存方式等不同考量,各類進口能源的安全存量不盡相同,其中石油為150天、煤炭為36天,天然氣則因季節差異為7~10天。如果未來發電方式想要邁向增氣減煤的道路,那麼現行的安全存量也就需要再進行調整。

火力發電居高不下?台灣電力供給的改變

隨著永續發展的聲浪四起,台灣的電力供給是否能夠從化石燃料邁向潔淨能源?讓我們先從過去的供電方式看起。依據經濟部能源局的資料,台灣過去十年的電力供給均以火力發電為主,核能發電及再生能源發電為輔,另搭配略高於1%的抽蓄水力發電,年發電量在此期間從2012年的2504億度增加至去年的2909億度,上升幅度高達16.2%(圖一)。

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

Photo Credit: 科學月刊圖一|台灣過去十年的總發電量變化。台灣在2012~ 2021年的年發電量呈現上升趨勢,從2504億度增加到2909億度,增幅度高達16.2%。

從能源類別來看,火力發電量在2012、2013年略低於2000億度,占比約為78%;之後便逐年增加,2017年甚至較2016年大幅增加157億度;到了去年,火力發電量已經突破2400億度,創下歷史新高,占比已超過83%(圖二)。

值得留意的是,火力發電占比曾於2017年創下85.9%的最高值,主因是當年度部分核電機組的提前除役及政治因素干擾,使得核能發電量與前一年相比驟減了93億度,因此才會增加火力發電量以滿足需求。

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

Photo Credit: 科學月刊圖二|台灣過去十年火力總發電量及占比變化。台灣火力發電量在2013年後逐年增加,並在2021年超過83%。2017年的高佔比則是因為部分核電機組提前除役及政治因素干擾,不足的電量需要火力發電補上。

從同一期間的核能發電量變化情形則可以看出,核電在2014年(含)之前的發電量可達400億度以上。但是從2015年開始,因為核一廠兩部機組相繼提前停止運轉,發電量逐漸下降,2017年發電量更僅剩224億度(圖三)。在前述干擾因素排除後,核二廠二號機於2018年6月重啟,年發電量逐步回升至300億度以上。

然而,核能發電量又於去年再度下滑,占比從前一年的11.2%大幅下跌至9.6%,主因則是核二廠一號機在去年7月1日提前停止運轉並進入除役階段。

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

Photo Credit: 科學月刊圖三|台灣過去十年核能總發電量及占比變化。台灣核電發電量從2015 起因為核一廠機組停止運轉而逐年下降,2018年核二廠二號機重啟,發電量回升,但2019年再度因核二廠一號機停止運轉而下跌。

而再生能源的發電量在過去十年間的成長超過六成,在2012~ 2021年間,從107億度增加到174億度(圖四)。台灣的各式再生能源中包含慣常式水力(註3)、地熱、太陽光電、風力、生質能、廢棄物能共六項,主要的發電量成長,則是貢獻自目前仍處於全力發展階段的太陽光電與風力發電。

其中太陽光電發電量更在去年一舉超越慣常式水力發電,在2016年創下的最高發電量(66億度),達到79億度。只不過因為台灣的總用電量持續上升,再生能源的發電量在去年整體發電量的占比僅達6%。

台灣電力的主要來源是有哪幾種?

Photo Credit: 科學月刊圖四|台灣過去十年再生能源總發電量及占比變化。台灣的再生能源發電量在過去十年間的成長超過六成,但因為台灣的總用電量持續上升,再生能源的發電量在2021年整體發電量的占比僅6%。(資料來源:經濟部能源局)

從發電量的變化趨勢來看,2015~2021年期間,火力發電量占比都在八成以上。未來幾年,若再生能源發展未獲得爆發式的突破,在僅存的三部核電機組陸續除役後,火力發電占比持續攀升的情況恐怕難以避免。

台灣現在的電力供給情況

經濟部能源局最新的資料顯示,今年1~ 3月全台總發電量為653億度,與去年同期相比增加了10億度。其中燃煤、燃氣、燃油的發電量分別占了40.8%、40.1%、1.9%,而核能、再生能源、抽蓄式水力發電的發電量占比分別為8.4%、7.7%、1.1%。

此外,根據台電公司官網資料,全台尖峰用電量在去年7月27日刷新前一年的歷史新高,達到3884萬千瓦(kW),到了當日尖峰時段時,為應付突發狀況的備轉容量為395萬千瓦,不過供電燈號還是綠燈,代表備轉容量率大於10%,供電仍充裕。


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