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  • 由以色列能源轉型反思我國電力結構
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由以色列能源轉型反思我國電力結構

  • 出處
    核研所
  • 年份
    2017/08
  • 作者
    韓佳佑, 陳治均
  • 報告類型
    能源簡析
  • 中文關鍵字
    能源轉型, 電力結構
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一、前言

    以色列的供電結構以化石燃料為主(如圖1所示),再生能源發電占比相當有限,2015年僅2.2%;另外,由於缺乏自產能源,國內的化石燃料供給以國外進口為主,2015年能源進口依存度為67%,且由於獨特的地理位置,其和鄰近國家無跨國電網連接,這使得以色列成為一孤立能源系統(Energy island)。在2009至2010年間,以色列在其地中海的經濟海域發現二個重要的離岸天然氣井,預估足以供應國內未來10年的燃氣需求,並達到某種程度的能源自給率 。2011年,由於埃及受阿拉伯之春影響而發生了嚴重政變,於埃及的西奈(Sinai)半島處供應以色列天然氣的管線慘遭多次攻擊,以致埃及於2012年3月終止和以色列及約旦的燃氣交易,而以色列在2012年夏天出現了嚴重的電力短缺問題,政府被迫以超額價格購買替代燃料,並過度開採位於特提斯海(Tethys Sea)正逐漸枯竭的天然氣井。
我國屬於海島型電網,和以色列相似,並無跨國電網,國內自產能源貧乏,

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    能源進口依存度達97%。為兼顧能源安全、環境永續及綠色經濟發展,政府在2016年9月發佈新能源發展願景與方向,並明定於2025年達到非核家園,與再生能源發電占比20%、低碳燃氣50%、燃煤30%之目標。然核一廠1號機與核二廠2號機分別於2014年與2015年大修完成後,迄今未能至立法院進行專案報告,致無併聯運轉,而核一廠2號機則因今年6月上旬的豪大雨,導致鐵塔倒塌而被迫提早退出夏季供電,故在2017年7月的夏季用電尖峰期間,僅核三廠的2部機組與核二廠的1號機運轉供電,基載電力明顯不足,在再生能源發展緩不濟急,大型燃氣電廠仍在規劃中的燃眉之急下,造成了我國在7月夏季尖峰期間一度處於供電警戒狀態,並衍生限電風險,而發生於7月底和平電廠輸電鐵塔因不敵颱風而倒塌,對於限電危機更是雪上加霜。

    本文首先探討以色列從1970年代石油危機至今所經歷的能源轉型對電力結構的影響,並探討從2009至2010年間在地中海海域發現大量天然氣井後能源政策的調整,與剖析以色列如何在氣候政策及能源安全間尋求一平衡點,反思我國在「新能源政策」下可能面臨的能源挑戰,據以提出具體建議並作為我國未來能源政策之參考。

二、以色列和我國的能源轉型比較

    在1973年石油危機後,以色列引入了煤炭,並取代石油成為發電用的初級能源,而該次石油危機亦催生了另一獨特法令:所有的住宅建物皆需裝設屋頂型太陽能熱水系統 。以色列第二次能源轉型是發生在2000年初期,並首次引入了燃氣發電,當時天然氣部分從埃及進口,另一部分則取自於在地中海所發現的離岸氣井,燃氣供電占比逐年提升,取代了燃油與部分燃煤發電。直到2009和2010年,在以色列所屬的地中海經濟海域發現二個重要離岸天然氣井,使得以色列部分區域和鄰近國家的供電結構從石油轉型至天然氣。然而發生在2011年的阿拉伯之春造成以色列國內燃氣供應嚴重短缺,讓以色列認知到燃氣供應設備可能遭受鄰國的軍事攻擊,並不利於提升能源安全。然為彌補國內燃氣供應之缺口,以色列仍在2013年3月開始燃氣的開採,而維護新增燃氣設備的安全以避免受軍事攻擊成為以色列能源安全的一環,此亦增添了未來在能源獨立路徑上不可預測之變數。

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和其它國家一樣,以色列的氣候政策反映了經濟發展優先或應過渡到低碳經濟,雖然在以色列,國家安全凌駕所有的政策議題,但是以色列政府與民眾一致認為氣候變遷不是「安全議題」,反而化石燃料的穩定供給才是最重要的。由於受國際規範 影響,以色列近年積極發展再生能源,並於2016年4月正式決議再生能源推廣目標:至2030年,發電占比17%,而燃煤發電將持續成長為一重要的基載電力,預估發電占比約40%至50%(如表1所列)。以色列在未來的電力配比仍然以煤炭為主,原因為能源與水力部認為再生能源或燃氣發電不是安全的能源技術,反映出以色列以「能源供應安全」為核心,「國際減碳目標」為次要的能源政策。
    相較於以色列,我國在「新能源政策」中已明確規劃2025非核家園及相關電力配比目標,圖2所示為「10605台電長期電源開發方案」不同發電技術的裝置容量規劃。其中為配合天然氣接收站建置時程,並滿足新增電力需求,燃煤發電占比將先增後減,但高效率機組發電占比逐年提升,至2025年發電占比達30%;在兼顧國際減碳承諾下,低碳燃氣發電占比目標50%,而零碳再生能源為20%,其中在再生能源部分,太陽光電裝置容量目標為2025年20GW,2015年累積裝置容量為842MW,然2025年距今僅8年,太陽光電的開發與併網工程之進度能否順利推動並達到目標,將是影響再生能源發電占比20%的關鍵因素。以色列電力公司(Israel Electric Corporation, IEC)曾在2011年反對轉型至再生能源發電,原

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    因為國內沒有足夠的備轉容量,此增加了尖峰用電期間的停電風險,而引進新能源技術以提高電網備轉容量是不明智的。我國再生能源規劃不論是目標與時間都比以色列來得積極,然我國為海島型電網,與以色列一樣無跨國電網,如何兼顧國際減碳承諾,又能確保能源供給穩定將是一極具挑戰性課題。

三、「新能源政策」下電力結構之潛在問題

    行政院於2016年9月17日發佈「為邁向2025非核家園目標,推動新能源政策」,規劃至2025年發電結構配比目標。在2025非核家園目標上,如前所述,部分核能機組比原先規劃的除役時間更早停機,形同提前除役,削弱了電網基載電力,台電「尖峰備轉容量率顯示燈」於尖峰用電期間始終顯示「供電警戒(備轉容量小於6%)」。由檢視「10605與10510台電長期電源開發方案」對備用容量率影響可知(如圖3所示),10510方案規劃於2017年11月除役的協和電廠燃油機組(1、2號機),在10605方案中延長至2019年12月除役,並於2018年規劃新增大林燃煤電廠(1、2號機,總裝置容量1,600MW)與通霄燃氣電廠(1號機,總裝置容量893MW),若台電10605方案所規劃的電源開發計畫皆能如期完工並連網運轉,應可有效提高電網整體備用容量率至13%(考慮核二廠的1號機與核

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三廠的1、2號機) ,但於2018年前仍低於目標值15%,故短期內要彌補核電提早除役的供電缺口仍有些許難度。
圖4所示為2025年太陽光電20GW併網後,燃氣機組的調節情形。以台電近3年夏季尖峰負載平均成長率為1.33% ,推估2025年夏季用電最高負載將達40.8GW ,扣除太陽光電的發電量後 ,傳統電力負載在下午1點降到26GW,到了傍晚5點前必須藉由NGCC機組搭配抽蓄水力快速升載,以因應夜間的用電高峰,升載幅度約為13GW,平均每小時升載為3GW/小時(台電103年NGCC最高可達3.4GW/小時),若以台電10605規劃的火力機組搭配政府之再生能源 及汽電共生機組估算,夏季日間約使用13GW NGCC機組,而台電規劃有26GW NGCC機組,故仍有13GW可因應夜間升載,若搭配現有2.6GW抽蓄水力,總升載量將達15.6GW;因此,在理想情況下,應可滿足12GW的升載需求。然此亦呈現未來燃氣機組的頻繁調節,很容易造成機組損耗。由圖4可發現2025年夏季尖峰最大用電量為40.8GW,第二尖峰約39GW若依台電現行假設PV之容量價值20%計算,2025年PV最多設置9GW,超過之裝置容量若無儲能設備,對於第二尖峰幾無貢獻,顯示未來大量再生能源的併網仍需搭配儲能設備以獲得效益最大化。

四、結論與建議

    以色列由於獨特的地理位置,國家能源安全以狹義的「化石燃料供給穩定」為核心,雖然國內也感受到氣候變遷所帶來的影響,但氣候政策仍未納入國家能源安全的考量範疇內;另由於對全球年碳排放量貢獻相當小(約0.19%),故以色列認為要避免氣候變遷的影響,所能做的相當有限。但囿於國際減碳壓力,故訂定一相較於我國保守的再生能源發展目標:2030年再生能源發電占比17%,國家未來供電仍以化石燃料 – 煤炭(40%至50%)及天然氣為主。
    相形之下,我國在「新能源政策」下,已明定2025非核家園目標,然部分核能機組大修完成後,迄今無法併聯運轉,形同提前除役,在2017年夏季用電尖峰僅核三廠2部機組與核二廠1號機併聯運轉,在再生能源與燃氣電廠建置緩不濟急下,電網供電相當緊繃,一旦有大型機組跳機或意外事故 ,皆可能面對限電危機。另一方面,為兼顧國際減碳承諾,2025年能源配比目標:燃氣50%、燃煤30%、再生能源20%,與以色列相比,我國規劃的燃氣與再生能源發電占比明顯較高,然而我國不像以色列在國內有自產天然氣,高占比的燃氣發電使我國曝露於國際燃料供應不穩及價格波動之高風險;在再生能源方面,我國不論是推廣目標與時間都比以色列來得積極,然間歇性再生能源的併網除了要有足夠的備轉容量調節外,亦需提升既有或新蓋變電所與傳輸線,以因應大容量的再生能源併網。上述種種,顯示我國在「新能源政策」下的能源轉型,並不利於能源安全,在該電力結構下,短期所面對的能源議題為「基載電力不足,衍生限電風險」,長期「受國際地緣政治動盪,影響能源供給與價格穩定」。相關建議如下所列:

    一 以色列政府認為「化石燃料的穩定供給」相較於「氣候變遷」對國家安全來得重要,故訂定一相對保守的再生能源推廣目標:至2030年,發電占比17%。反思我國國土狹小,短時間內要取得建置再生能源所需的土地相當困難(例如20GW太陽光電),且我國不像以色列有自產天然氣,未來燃氣發電占比達50%,除了造成國內電價上漲外,能源供給勢必深受國際地緣政治影響。故對於我國高度依賴能源進口又無跨國連結的海島型電網,建議在能源轉型上以「能源供給與價格穩定」為核心,訂定相關電力配比目標,例如:以色列預計目前正在建置的太陽光電於2020年前可上線運轉,發電占比約7%,故訂定2030年再生能源發電占比17%之目標。再比較兩國的電力結構,最大差異在於我國有核能發電,核電受國際能源價格波動影響較小,雖有核廢料與核能安全等問題,但對於能源高度依賴進口的國家,核電可降低國際地緣政治動盪所帶來的供給中斷風險。故建議政府未來可持續關注國內政經情勢與能源環境的快速變遷,滾動式檢討電力配比,據以擬定一最符合我國國情,並能提升我國能源安全之電力結構。

    二 目前台電藉由機組延役與新增燃氣機組,雖然有效提高系統備用容量率,但至2018年仍低於目標值15%,且可能由於機組運轉限制、故障及突發事故,造成當日的備轉容量大都低於所預估之備用容量,進而提高限電風險。此問題最根本的解決方法為提高核電占比,建議針對核電廠的重要輔助機組進行檢修,以避免重蹈如7月22日核三廠2號機跳機事件。另外,核二廠2號機的相關檢修完成後,應併網供電,以降低台電因工程延宕造成備轉容量與備用容量有過大差異。值得一提的是,由「10605台電長期電源開發方案」可知(參考圖3),在2020至2021年間雖有新增機組投入運轉及舊有機組除役,但在2021年12月核二廠1號機(985MW)除役後,2022年並無新增或除役機組規劃,當年備用容量率預估約12.4%,低於目標值15%,可能有限電風險,建議政府可逐年動態調整機組建置時程,以彌補2022年因核二廠1號機除役所造成的電力短缺,並降低限電風險。

 

 


註解:

  1. 2012年,以色列的能源進口依存度約87%,在開採位於地中海經濟海域的天然氣井後,2015年能源進口依存度降至67%,當年度天然氣自產量約8,280百萬立方公尺,進口量約171百萬立方公尺。
  2. 以色列為全球人均太陽能熱水使用量的領先者,每年約可省下2百萬桶的石油消費。
  3. 2009年在哥本哈根舉辦的聯合國地球高峰會及2015年的巴黎氣候協議,而以色列又為OECD會員國

 


參考文獻:

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