「核能 vs. 綠能」世紀辯論 ,四個角度分析最新的數據與趨勢

「核能 vs. 綠能」世紀辯論 ,四個角度分析最新的數據與趨勢
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我們想讓你知道的是

當某一項能源的成本低於過去做為基載電力來源的核能或燃煤發電,而且能夠持續性、有效地大量供電時,將翻轉成為一國的主要供電來源,而這個時間點稱之為「翻轉點」。如今的問題是,翻轉點是否接近了?

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作者:Joy Chen、果殼

在先前的文章〈中國將成全球最大核能國?由《世界核工報告》看透核能產業趨勢〉中,我們深入談到了核能產業本身的發展趨勢,與潛在危機。而這篇,我們進一步去分析,現在世界再生能源有哪些趨勢正在發生,得到再生能源產業有最新發展的認識。同樣的,本文的最大目的是看到世界能源趨勢;而看完數字、統計後,如何判斷在你。

2017《世界核能產業現狀報告》開宗明義說道:

報告已敲醒鐘,辯論已然結束。世界能源的優先選擇順序上,核電將被太陽和風力所取代。這並非夢想或推估,而已成為現實。
(The report makes clear, in telling detail, that the debate is over. They are a reality that are replacing nuclear as the preferred choice for new power plants worldwide.)

有任何數據與資料能夠支持上述報告的大膽預測嗎?以下從四個角度分析趨勢:

再生能源發展概覽
左表為裝置容量(capacity):發電機組排除季節、降載因素之最大發電容量; 右表為實際發電量(Production):裝置容量*容量因數=實際發電量。(容量因數核電廠較高、再生能源因環境因素干擾會較低)

統計資料指出,再生能源的每年裝置容量成長,佔2016年全球電力裝置容量成長的62%,增加161GW。

有關裝置容量部分,由上圖左表可看出風力發電自2004年始即快速成長,太陽能自2010年開始亦呈現指數型成長,而核能裝置容量成長則相對平穩,近年受到中國大力發展核能之影響,2015年後核能裝置容量持續穩健成長。

由上圖右表可看出,2012年成為太陽能與核能的「分岔點」,2012年後太陽能的實際發電量已經超越核能。然而,相較於再生能源,核能仍有較高的「容量因數」,與裝置容量相乘後,實際發電量雖與風力發電量的差距持續擴大,但與太陽能二者差距並未擴大太多。

全球能源投資趨勢——付出減少,回報更多
2015年再生能源投資:3兆美金;2016年:2.4兆美金。 全球新核電廠投資金額於2015、2016年均不及再生能源投資總額的1/10。

根據彭博新能源財經(BNEF)與聯合國環境規劃署(UNEP)指出,再生能源的歷史投資高峰扣除水力發電為2015年,投資總額高達3兆美金(約90兆台幣),而2016年則是下滑了,該年度全球再生能源投資(不含水力發電)為2.4兆美元(約72兆台幣),這個投資金額下降是個有趣的現象,可以用一句「以更少取得更多」(less gain more)來形容:

全球再生能源(不含水力)於2015–16年增加了135.6GW,相比2014–15年增加的127.5GW,成長數字更高,因此,更少的能源投資,卻換來歷史上最高的電力裝置容量。

2016年再生能源投資額下降的理由,報告指出:風力與太陽能設備、發電成本下降,進而使得投資資金下降。

最後,從能源項目吸引各國投資之程度,概括來看,再生資源吸引力遠高於核電建設,全球新核電廠投資金額於2015、2016年均不及再生能源投資總額的十分之一。從個別項目來看,光太陽能或風力發電各項之投資額,均為新核電廠投資額的兩倍以上。

中國成為單一最大再生能源投資國

過去新聞中,台灣民眾最常看到的中國能源消息是,中國核電發電創新高,有多少核電廠開始建造、多少開始發電,很自然的以為中國的能源政策重心為核能。然而事實上並非如此,我們來看數字。

全球綜觀看來,隨中國加入再生能源戰場,中國於2016年對再生能源投資了7,830億美金,為世界之最,美國與歐洲國家於再生能源投資數額與中國無法相比,可見中國對於再生能源投資著力之深,無庸置疑,絕非獨厚於核能產業。

本張圖可說明,中國持續成為世界最大的再生能源推動者,再生能源的裝置容量成長居世界之首,自中國於2016年底,太陽能發電容量增加35GW,佔全球太陽能之成長量的50%;風力發電增加了20GW,佔全球風力發電之成長量的33%。

報告表示,能源與政府政策之互動關係強烈。而中國更是如此,上圖的中國能源發展與世界趨勢圖表有所不同,尤其在核能(紅線)上。2016年中國第13個五年計畫(十三五規劃)宣布目標在2020年水電裝機目標3.5億千瓦(350GW)、風電2億千瓦(200GW)、太陽能發電1億千瓦(100GW)、核電5,800萬千瓦(58GW),以減緩空污微粒、增加發電多元性。而這個目標可以於上圖看到,不管是風能、太陽能以及核電,其實際發電量均呈現指數型上升。

從數字可知,中國政府能源政策的最大目標為:減少對於石化燃料的依賴。

去中心化趨勢

去中心化並非只有區塊鏈技術在談論,能源領域亦成為近年專家的觀察重點。比起高度中心化發電方式,典型如核電、燃煤發電,去中心化的發電方式逐漸被更多地方採用,所謂去中心化發電,指的是多點開花、分散式的發電,哪裡有電力需求,就在當地或附近適合之處發電,提供當地所需,如此能夠減少電力輸送等成本耗損。小型核電廠、風力發電、太陽能發電廠皆有逐漸熱門的去中心化發電方式。

去中心化發電席捲市場,尤其是在開發中國家或地區更為成長快速,因為在當地的經濟發展尚未成熟,不僅缺乏基礎建設,電力需求亦是難以預測。用電量可能隨著政策調整、市場開發、新產業入住運作等因素大幅受影響。在這樣的市場特性下,市場期待更有彈性的電力供應,能夠快速啟動、迅速因應,否則無法滿足當地突發的電力需求。

中心化的電廠,從規劃、投資、建設、運轉、檢測到實際發電,需龐大的規劃、時間、資本與較為完善的基礎建設,而這正是新興市場缺乏的。一大型核電廠的開發,通常耗時五年至十幾年的開發計畫,而中間若涉及更改設計、工程延期,將拖垮當地的電力供應。因此,中心化發電逐漸被部分市場淘汰。

為此,許多地方開始採納太陽能與風力發電作為分散式發電的措施之一,一來基礎建設門檻相較核能電廠、火力發電廠來得低;二來發電方式安裝更快速,再者發電資源更容易「就地取材」,可利用當地自然生態、環境來發電。

未來的能源世界,是否會因去中心化趨勢而使發電市場產生變化,朝向使用者自行發電、自給自足的方向前進,而煤炭、天然氣等所謂「基載電力」進而逐步減少?甚至功成身退退出能源舞台?

價格因素:再生能源價格已具競爭力

再生能源 vs. 化石燃料

本圖描繪出2010–2017年各項再生能源成本下降的情況。首先後面深綠色的區間為化石燃料(煤、石油、天然氣等)的價格區間;每個圓圈代表為再生能源成交金額(圓圈的大小代表電力成交量的多寡),中間的線代表成交的平均金額。

當我們在閱讀這些報告書時,特別對這幅圖感到有意思。我們注意到兩件事:

  1. 生質能、地熱、水力發電的成本並未下降,但價格區間多數已低於化石燃料價。
  2. 太陽能與風能發電價格以接近民間可以負擔的成本——成本逐漸下降,並接近化石燃料價格。

再生能源 vs. 核能

核電價格以美國為基準,其分期攤提成本的核電廠在2015年的平均發電成本為35.5美金/MWh。而各地再生能源的最新價格如上表,在美國再生能源拍賣創下30美金/MWh 的歷史低價。平均值而言,不管是風力發電還是太陽能發電,其平均價格已逐漸逼近核能電價。

總結而言,與過去年度相較,現在的再生能源,處於史上低價水平,且價格對於化石燃料、核能而言,開始具備市場競爭力,而非停留於政府補助才有誘因的階段。

所以,我們抵達「翻轉點」了?

所謂能源「翻轉點」,指的是某一項能源的成本低於過去做為基載電力來源的核能或燃煤發電,而且能夠持續性、有效地大量供電時,此時將翻轉成為一國的主要供電來源,而這個時間點稱之為翻轉點。如今的問題是,翻轉點是否接近了?

在多元發電普及以前,需要有多種能源集合與轉換中心的支持,且目前再生能源成本下降主要原因為市場規模化,但其能量效率與電力儲存尚需要提升。雖然世界核能產業報告之前言說:

辯論已然結束
(The report makes clear, in telling detail, that the debate is over.)

但我們認為尚未。依目前趨勢看來,再生能源成本只會更低,技術更加成熟。就讓我們繼續看下去,觀察下一次出現的數字,會為我們帶來什麼驚喜。

參考資料
  1. The World Nuclear Industry Status Report 2017
  2. REN21. 2017 Renewables Global Futures Report: Great debates towards 100% renewable energy (Paris: REN21 Secretariat)
  3. REN21. 2017. Renewables 2017 Global Status Report (Paris: REN21 Secretariat)
  4. IRENA (2018), Renewable Power Generation Costs in 2017, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
  5. Frankfurt School-UNEP Centre/BNEF. 2017
  6. Renewables 2017

本文由Henry Lin授權刊登,原文刊載於此

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責任編輯:丁肇九
核稿編輯:翁世航

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