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离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

2020-07-27 576 views 358
离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

以其他再生能源来取代核电是许多人努力的方向,那在台湾到底哪种再生能源的可行性最高呢?在之前比对各单位的数值来估算台湾固定式基座离岸风电蕴藏量约在 33.84~74.93GW 之间,应足以供应台湾所需,因此本文将就月发电量的角度来说明台湾的离岸风电如何取代核电,实现「非核家园」。

经过数年漫长的资料收集与研究分析,总算能够将这篇文章献给台湾以及生活在这片土地上的朋友们。阅读本文之前,建议读者能够把过去的文章先看一遍,比较能够进入状况。如果您已经是专业人士,可以直接阅读本文。

前面提到,台湾的离岸风电蕴藏量,固定式基座约 50GW,如果加计浮体式基座则会轻鬆超过 100GW。综合各方资料,我预估到了 2023 年,亚洲地区海上风电每度电的成本仅有 NT$1.66-1.85 元。这个数字已经比核四每度电发电成本 2 元新台币还要低 7.5-17%。本文尝试在不同的情境(装置容量)之下,来分析离岸风电每月的发电量,以及取代核电的程度。

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

安装量由小至大进行估算

第一种情境是安装 33.84GW,每月发电量介于 3.53~19.50 TWh(1TWh = 10 亿度电)之间,年发电量 131.78TWh。台湾核电发电量(含核四)约 7.91GW,台电实际运作的容量因素约在 85%,估计年发电量约 69.32TWh,每月发电量介于 5.32~5.89TWh 之间。

把离岸风电每月发电量除以核电每月发电量得到「离岸风电发电量替代核电(含核四)比率」,当比率达 100% 表示完全取代核电。这个情境下,离岸风电取代核电的比率为 60-331%,年度平均值 190%。即使在风力较低的 7-8 月,离岸风电也可以取代 60-61% 的核电。

从台电的网站得到 2014 年每月台湾的用电量,数字介于 14.25-19.76 TWh,年度总用电量 205.96TWh。为了简化模型以及避免争议,我们不估计 2030 或 2050 年台湾的用电量。本研究探讨离岸风电如何取代 2014 年的用电量。这个情境之下,每月的取代率介于 18-126%,年平均数字为 64%。

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我们亦根据每季的状况做了模拟,安装 33.84GW 的情境之下,每季发电量介于 14.61-51.20TWh。每季取代核电的比率为 84-293%。每季取代 2014 年用电量的比率为 25-98%。

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安装 50.76GW 的情境下,离岸风电取代核电的月取代率介于 90-497%,年平均取代率 285%。取代 2014 年用电量比率介于 28-189%,年平均取代率为 96%。每月发电量介于 5.29-29.26TWh,年度发电总量为 197.66TWh。

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安装 50.76GW 的情境下,离岸风电取代核电的季取代率介于 125-440%。取代 2014 年用电量比率介于 38-147%。每季发电量介于 23.91-76.80TWh。

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安装 74.93GW 的情境下,离岸风电取代核电的月取代率介于 133-734%,年平均取代率 421%。取代 2014 年用电量比率介于 41-279%,年平均取代率为 142%。每月发电量介于 7.81-43.19TWh,年度发电总量为 291.78TWh。

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安装 74.93GW 的情境下,离岸风电取代核电的季取代率介于 185-649%。取代 2014 年用电量比率介于 56-218%。每季发电量介于 32.34-113.36TWh。

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安装 100GW 的情境下,离岸风电取代核电的月取代率介于 177-979%,年平均取代率 562%。取代 2014 年用电量比率介于 54-372%,年平均取代率为 189%。每月发电量介于 10.43-57.64TWh,年度发电总量为 389.41TWh。

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

安装 100GW 的情境下,离岸风电取代核电的季取代率介于 247-866%。取代 2014 年用电量比率介于 74- 290%。每季发电量介于 43.16-151.29TWh。

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单靠离岸风电无法因应未来全台所需

整体来看,离岸风电无法满足台湾未来全部的用电,如果台湾要成为绿电之岛,对外输出绿电,则还需要发展其他的再生能源。从单月的角度来看,每年的 7-8 月恰为用电高峰期,也是离岸风电发电量最低的时候,此时的电力调度计画最为重要。有了本研究所估计的大概数字,有助于更细部的电力调度计画的规划。

实做上,如果能够取得时间更短的电力数据,例如 30 秒(而不是每个月),会更有帮助。我认为继离岸风电之后,最适合台湾的再生能源是「深层地热发电」,其中 CEEG(Complex Energy Extraction from Geothermal resource)技术又比 EGS(Enhanced Geothermal System)技术来得更为先进。

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

(Source: Maxwell,2015)

从季节的角度来看,离岸风电仅能够满足冬、春两季的的用电量,夏秋两季仍需要其他的发电或电网支援。当台湾布建超过 50GW 的离岸风电时,冬、春两季的发电量可能大于用电量,这时候如果有超级电网,将电力出售到邻近地区,可能是一个选项。提醒大家注意电力过剩并非好事。

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

(Source: Maxwell,2015)

从月发电量的角度来看,当离岸风电建置容量介于 33.84-100GW 时,多数的月份可以完全取代核能发电。不能完全取代核电的月份仅有 4 个,相较于全部 48 个组合而言,这四个的比率偏低。而且,这四个的取代率分别是 60%, 61%, 90%, 92%,数字都大于 50%。因此,我们具备高度的信心来做一个结论:离岸风电虽不能单独供应全台所需,但发电量已足以取代核电。

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

(Source: Maxwell,2015)

从季度的角度来看,多数的季节,台湾的离岸风电也可以完全取代核电。仅有 33.84GW 情境中的夏季(Q3,7-9 月)取代率低于 100%(为 84%)。

离岸风电足以供给台湾用电所需,完全摆脱核能吗?

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结论

本文的四个情境所衍生出来的排列组合与数字非常複杂,阅读上比较不容易,请读者们多多包涵,归纳出六点结论:

    台湾离岸风电的实际可安装的容量,固定基座约 50GW,如果加上浮体式基座应该轻鬆超越 100GW。当台湾的离岸风电安装容量达 50.76GW 的时候,几乎可以完全取代核电。离岸风电取代核电的月取代率介于 90-497%,年平均取代率 285%。取代 2014 年用电量比率介于 28-189%,年平均取代率为 96%。每月发电量介于 5.29-29.26TWh,年度发电总量为 197.66TWh。範围介于 90~979%。离岸风电可以实现成本低廉的绿色电价。综合各方资料,预估到了 2023 年,亚洲地区海上风电每度电的成本仅有 NT$1.66-1.85 元。这个数字已经比核四每度电发电成本 2 元新台币还要低 7.5-17%。离岸风电在某些月份的发电量可能超越台湾的用电量,如果有超级电网售电到邻近地区,应该是比较好的选项。亚洲超级电网的规画可供借镜(阿里巴巴之后,亚洲股神孙正义瞄準离岸风电)。离岸风电无法取代台湾全部的用电量,仍需要搭配其他种类的再生能源(如 CEEG 深层地热)与常规发电(如燃气发电或水力发电)。用台湾的离岸风电来实现非核家园,应该是具体可行,立即可以实做的方法。台电已经公告第一期离岸风电开发计画,长达 641 页的报告,有许多值得参考的资料。



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