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林凯源:蛇、鸟屎、椅子,台湾停电的原因你永远想不到……
然后,民进党一方面操作区域对立,批评“南电北送”,将污染留在中南部;一方面又鼓动支持者封杀在北部增加发电基载的提案。在上周的“303”大停电中受害最严重的台南、高雄和屏东三县市,由于在“公投”中都坚定地“四个不同意”,因此其他地区的网友嘲讽三地民众不愧是“死忠”的,宁愿自己多吸废气,也不愿意在远处的新北市重启核四,求仁得仁。
最后再谈两个被政治扭曲操作过度的概念,一个是所谓的“南电北送”,台湾目前的电力布局是否存在区域不正义和空间不均衡的风险,因此应该发展区域性小电网?另一个是备转容量,其数值经常是各方讨论台湾到底缺不缺电的核心论据。
在“303”大停电当日,台行政部门定调,当日“备转容量超过24%,整体供电充足……(因高雄电厂事故引发全台电力系统受影响)此事凸显南电北送沉重的负担。”
整体而言,目前台湾北部的电力需求的确大于当地的发电能力,主要原因在于此前规划的核四遭到封存,而位于新北市的深澳电厂也因为环评争议在2018年停止重建计划。如果深澳电厂1600MW的超超临界燃煤机组能够顺利上线,年发电量将超过100亿度,基本满足台经济部门统计出的北部地区用电缺口133亿度;遑论装机容量达到2700MW、年运作时数更长的核四电厂。
需要厘清的是,电力跨区域配送是常态,不但能够增强各区域电网抵御风险的能力,也能够减少各地发电和用电波动的调节成本。根据台湾工业技术研究院“懂能源”团队的报告,虽然近年来南电北送电力占北部用电的的15%,但若以包括小时、天、周、季的不同的时间尺度评判,台湾北中南各区的电力系统其实是相互依赖的。
能源结构绿色转型之后,风力发电和太阳能光伏发电的波动性巨大,会更加需要电网跨区域调节能力的支持;各区域风力和太阳光照情况的差异,加上用电高峰的参差,如果调节得当,能够节省不少备用装机容量的建置,提升系统坚韧性。台湾网友也不用感叹为何台湾不长成东西走向,这样太阳可以下山得更慢些,太阳能出力不会在每日傍晚迅速归零。台湾试图仿效的欧洲绿能先行者,之所以能够让风电、光伏发电在电力装机中占据高比例,其实也得益于能够获得同处欧洲大陆的其他电网支持。
所以,炒作“南电北送”议题,呼吁各地发展区域电网,是将合理配置各区域的发电能力,与增强电网坚韧程度和跨区域调电能力,当成对立零和关系,其实二者可以并行不悖,相辅相成。此次“303”大停电,南部地区也得益于中部电力输入支持;如果各区域断开,无法获得外电支持,那么南部地区受停电影响的广度和时长都会再扩大。
至于备转容量,则比“南电北送”更处于舆论场的中心,因而被扭曲的程度也更高。比如此次停电,台电宣称停电当下备转容量率高达24.1%,供电能力充裕。但从当日电力恢复情况来看,当时能够调用的热机备转容量严重不足,只能等待跳停的机组恢复;其实,如果台电有足够的“可用”备转容量,停电可能在一开始就不会发生。台电对于备转容量的定义为当天实际可调度之发电容量余裕,公式是:
审视之,不难发现这一定义并不能够真实反映电力系统的情况,一方面是这一数值以日为单位计算,实际上只能反映当日负载最高的那个时间点的情况。早期发电端以波动性小、可预测的火电、水电、核电为主,这一定义堪用;但近年来台湾的电力装机结构中,波动性大的风电、太阳能占比逐渐上升,截至目前达到8902MW(其中太阳光电7840MW,风电1062MW),占比13.9%,令以最高负载时间点计算出的备转容量率在当日的大部分时间段中失真。
台湾的负载尖峰一般出现在午后,此时太阳能光伏发电出力强劲,但若以此时的发电能力推断日落后的电网供需平衡,则会将无法出力的7840MW太阳能光电也计算入发电能力中,严重失真。
“303”停电时备转容量高达24.1%的秘密,则在于当时大量用户因为停电脱网,台电的用电负载大降,而发电能力依然使用纸面上的发电能力数值,并未将已经脱网、无法快速提供备载的南部诸电厂剔除。
另一方面,台当局也并未正视不同发电类型年度发电时数的差异。去年3月份,反对设置天然气第三接收站的“公投”联署高标过关,与拥/反核能和火力发电造成的空气污染问题联动,引发岛内关于能源改革的辩论,蔡英文也亲自跳下场辩护,她在社交媒体上贴文指出,核电不是发电主力,在2020年只占台湾总发电量的11%,因此废除核电并不会造成缺电,而应该加速发电绿电、用燃气取代燃煤。然而,在不考虑波动性的前提下,仅仅简单地计算各个发电类型的年度利用时数,就会发现要靠绿电填补核电的缺口的难度。
下表呈现了2020年台湾各个发电类型的装机容量、年发电时数,并定义发电效率=发电占比÷装置容量占比。
2020年度中国台湾地区电力系统概览。数据来源:台湾经济主管机关能源部门https://www.esist.org.tw/Database
核电发电量占台湾2020年总发电量的11%,但台湾核能装机容量只占总装置容量的6.73%,发电效率高达167.01%,发电时数高达8120小时,几乎全年无休,输出相当稳定。火电的发电效率能够达到113.78%,发电时数平均在5536小时。
至于蔡英文力推的绿能,太阳能光电的发电效率低至21.5%,年度发电利用时数只有1046小时,只有中国大陆同期太阳能光电发电时数的80%,以10%的装置容量发出2%的电。风电的发电效率为55.41%,发电时数为2682小时,数值尚可;然而因为执政党宣传过度,风电的发电量又惨不忍睹,因此“2兆风电”也往往成为停电时网友鞭打的对象。
从发电时数来看,核电的稳定输出能力处于最高梯队,火力发电次之,而太阳能光电和风电则与前两者不可同日而语。若以绿能中利用时数较高的风电替代核电,不考虑风电波动性的情况下,因为风电年度利用时数只有核电的约三分之一,所以需要以三倍的风电装机容量替代同等数量的核电装机。
如果考虑风电的波动性和台湾有限的调峰能力,则需要更大量的风电装机,并建置相应的储能设施。须知,作为风光电领航者的中国大陆幅员辽阔,跨区调度电力的能力也在特高压的加持下位居世界前列,面对光电和风电的波动依然经历过一段痛苦的历程。
总体来看,台湾的能源结构比大陆更倚重火电和核电。绿能转型固然是正确的道路,但在谈论装机容量时,还应该把利用时数、发电量也呈现出来,将电力系统的风险和发电的成本一并纳入讨论,才能寻找到正确的道路。而不是仅仅截取一个断面、一组数据就下判断,更不应该让政党利益、意识形态,凌驾于科学之上。否则,依台湾目前绿能转型的路径,不仅会越转型越高碳,将来可能还必须接入对岸坚强的电网,才能够安全运行。
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