台電月刊 - 打開電力新視野

以增氣減煤為起點的挑戰與機遇 走向零碳電力路且長

人物專訪:陳中舜

731期

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文/柯宗鑫 圖/陳中舜

為勾勒零碳電力藍圖、朝2050淨零排放的方向前進,全球各國如火如荼積極進行能源轉型,過去以燃煤為主的火力發電,即成首要的目標。為跟上國際趨勢,目前臺灣主要以「增氣、減煤、展綠、非核」作為能源政策的四大重點。因此,如何落實「以氣代煤」,成為臺灣及各國電力部門的關鍵課題。

為什麼「燃氣橋接」會成為推動能源轉型過程的關鍵?中華經濟研究院綠色經濟研究中心助研究員陳中舜博士首先從頁岩氣的開發史談到,「由於在2005年期間,美國提出水力壓裂(Hydraulic Fracturing)和水平鑽井(Horizontal Drilling)的革命性新開採技術,以及《安全飲用水法》(Safe Drinking Water Act, 1974)和《2005年能源政策法》(Energy Policy Act of 2005)等相關豁免機制的實施,促使頁岩氣的開發取得重大突破。」隨著天然氣來源的成本下降,不僅推動全球對天然氣的需求大幅增長,並且相比於燃油與燃煤,燃氣所產生的二氧化碳量和空氣污染物較少的情況下,也為能源轉型提供重大助益。

不過,臺灣在先天地質條件上,與美國、歐洲、澳洲和中國等古大陸國家截然不同,可能對天然氣的持續使用和發展帶來限制。陳博士表示,「首先要注意的是,依據台電民國111年的數據推估,儘管天然氣的碳排放(0.39kg/KWh)不到燃煤(0.86kg/KWh)的一半,但要實現淨零排放的目標,國內仍需要對其進行二氧化碳捕集和封存(Carbon Capture and Storage, CCS)程序。然而,我國迄今仍缺乏確切的工程數據,以及支持CCS選址與實際的開發。」

分散硬體建置及綠氫儲存地點的考驗

由於燃氣具備起停快、興建快、可零碳等三大特性,台電正加快舊有機組的汰換腳步。陳博士指出,「目前在天然氣相關基礎建設的選擇與選址上,為了配合間歇性再生能源的靈活調度需求,單部發電機組的容量勢必將朝小型化發展,且須更強調每分鐘10%以上快速調整負載的能力,以及符合分散式能源部署的需要。這種作法,有可能會對於臺灣現有天然氣接收站的規劃、發電機組配置、管線布局和相關投資等層面,帶來一定程度的挑戰。」

此外,雖然台電也在持續導入混氫技術,但如何在綠氫(利用再生能源電解水製成的氫氣)方面,有效儲存於特定季節裡產生的多餘再生能源電力,陳博士認為這當中亦需要更多慎重的考量。他談到,「根據《彭博新能源財經資料庫》(Bloomberg New Energy Finance, BNEF)在2019年一份關於氫儲存經濟性(Hydrogen The Economics of Storage)的報告資料建議,大量且需要跨季使用的氫,基於成本考量,應該以氣體形式儲存在特殊地下岩穴,不過目前臺灣仍然缺乏相關地質條件資訊,所以要更加謹慎考量該怎麼避免造成氫和天然氣爭奪有限地下儲存容量的情況發生。」倘若要改採將天然氣製成藍氫(製氫過程中利用碳捕集技術進行減碳所得的氫氣)的方案,則同樣需要考慮到CCS的情況,但這又再次突顯了二氧化碳封存的不確定性問題。

臺灣須避免碳鎖定效應 通盤考量能源轉型布局

在面對現實環境的種種條件限制下,陳博士認為,「臺灣應優先透過更為深入的基礎研究和相關技術開發,克服先天地質條件帶來的挑戰,以及天然氣持續使用的限制。與此同時,尋求與國際持續的合作機會,以獲取更多有關CCS和氫儲存的最佳實踐和經驗。在必要時,也可以考慮擴大境外處理或有條件進口碳中和天然氣的可能。」

總結下來,現階段將天然氣作為電力部門能源轉型的起始點,雖然是必然且明智的選擇,然而各國的天然資源不同,這亦會影響天然氣在未來的使用情況。陳博士以日本和韓國的情況為例,「這兩國在2030年的電力結構中,天然氣的比例分別達到20%和42%,而臺灣則維持在50%。」他建議,「台電與政府都要注意到,天然氣即使是能源轉型的關鍵,仍有許多環節要謹慎小心,尤其避免造成碳鎖定(Carbon Lock-In)風險。」

陳博士進一步解釋,「在電力系統的轉型腳步中,如果整個社會依然堅持傳統化石能源發電型態,抗拒改變現狀,這就是所謂的碳鎖定效應。即使再生能源成本持續下降,恐怕也很難取代高碳化石能源。」考量國內過去以相對低價的電費創造出龐大的經濟成果,在推行新能源政策時也須全面考量改革所勢必面臨的多方反應,因此該如何預防、減輕碳鎖定的影響便是相關主事者亟待面對的議題。

人物專訪 陳中舜

中華經濟研究院綠色經濟研究中心助研究員

學歷:國立台北科技大學機電研究所博士

專長領域為能源經濟、分子動力學及工程熱力學,著有多篇能源相關議題之期刊論文及學術研討論文,曾任核能研究所副工程師。

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