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【台灣】【工業】台灣能源供應的未來
2019/09/28 12:25:16瀏覽45041|回應14|推薦24

我的文章在大陸並不受媒體審查單位的青睞。

現在《觀察者網》決定把我的文章主要發表在《觀察員區》。因爲在付費墻之後,比較方便維持我直白的風格。

不過既然是付費區,就不能在別處先行或同時發表。此後《觀察者網》計劃刊登的文章,我在博客會禮讓一周,期間會提供鏈接(在這裏https://member.guancha.cn/post/view?id=900),讓有觀察員賬戶的讀者可以立即閲讀。其他讀者,請耐心等待。

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四年前,台灣的電力供應在幾代民粹政府的多年忽視和管理不善之後,終於明顯地捉襟見肘,成爲民衆生活和工業發展的一大障礙。當臺積電公開宣佈計劃自行在新竹建設發電廠時,我在《台灣經濟的最後支柱》一文中預測,這純粹只是為了到大陸建廠預埋伏筆,以避免日後輿論的抨擊。文章寫完不到四個月,臺積電果然將第四座12寸晶圓廠建設在南京,自建電廠的事也沒有再提過。

蔡英文上臺之後,完全掌控立法院,對任何花大錢的事都興致勃勃。一般民衆只注意到她那個要花8000多億元新臺幣在鐵軌交通上的“前瞻”計劃,其實在電力供應方面,僅僅是風電一項,她就準備在2030年之前,花費10000億新臺幣。你們沒有看錯,這裏有四個零。

但是雖然風電早在2015年馬英九的任期内就開始示範工程,當時的技術不成熟,組織(亦即台灣本地土豪為了圍標政府項目而特別設立的總包商公司)也不存在,所以從批准到建成有5-6年的延遲。爲了解決火燒眉毛的電力短缺問題,除了暫緩核電的退役之外,還必須新建火電厰。然而煤電污染恰是社會和人命成本最高的發電方式,所以只好選擇天然氣。

上圖是世界歷史上各種不同發電方法每十億度電(TWh)所傷害的人命,由上至下分別是褐煤、普通煤、重油、生物燃料、天然氣和核電;“愛”沒有被列入其中,可能是因爲其净人命損失是太大的負值。

天然氣的主要成分是甲烷(Methane),它的燃燒很完全,基本不產生霧霾,而且因爲每一個碳原子對應著四個氫原子,它所產生的二氧化碳比例是所有火力電厰中最低。原本天然氣不普及,原因在於它比較貴,而且需要特殊的運輸和冷藏設備,但是在過去十多年,一方面美國的頁岩氣大量進入世界市場,另一方面傳統的供應國也終於投資建設了所需的基礎設施,世界各國的新火電廠開始普遍采用天然氣。例如日本在福島核災之後,關閉了所有核電站,就只能改用天然氣。

但是其實天然氣對全球暖化是非常不利的。這是因爲甲烷本身的溫室效應比二氧化碳強84倍,在開采、運輸、儲藏和消費的過程中,都會有部分甲烷直接揮發到大氣之中,所以天然氣並不是解決全球暖化的好方法。

講到甲烷的溫室效應,這裏提一個題外話:在十幾年前,英美媒體討論全球暖化,算的都是“等效二氧化碳”,也就是包括甲烷的貢獻。但後來有一天,雖然甲烷排放的增速比二氧化碳還高,卻忽然一夕之間,全都改成只算後者。那個轉捩點在於中國的二氧化碳總排放量超過了美國,爲了能説出“中國是世界最大污染國”那句話,他們必須改用不同的標尺。實際上,甲烷排放有兩大來源,一個是牛反芻後胃腸内發酵所產生的排氣,另一個是開采天然氣時的泄露損失,美國在這兩方面都排名前列。如果繼續算入甲烷的貢獻,英美媒體就無法完成他們對民衆的仇中洗腦任務;至於中國人口比美國高4倍的事實,就更不用指望他們會主動提起。

言歸正傳。天然氣發電使用的是燃氣輪機(Gas Turbine),我在今年一月上《八方論壇》解釋孟晚舟事件背後真相的時候,曾經順便提到,根據美國司法部的文件,Alstom在馬英九任内賣燃氣輪機給台灣時,也付了回扣。既然台灣當局的政風並沒有什麽整頓,我們可以簡單推論台灣新建的燃氣輪機,和下面要談的風力輪機(Wind Turbine)也都會有回扣的成分。

蔡英文批准要建的天然氣發電站中,最大的在臺中火電廠,有兩個機組,總發電量是0.26GW,還不到台灣總需求的1%。這裏的問題還是在於運輸和儲存上的困難:不但必須靠近海港,港塢本身必須有專門接收天然氣的設備,然後還要有專用管道送到發電站。總之,天然氣火電廠並不容易建。台灣目前的缺電量是10%左右,考慮到未來10年的需求增長,以及老舊煤電站和核電反應爐將被退役,所需的新裝機量高達40%,亦即12GW,這顯然不是天然氣能滿足的。

還好在新能源這件事上,台灣的時運實在不錯,不但全球天然氣供應的興起剛好可以暫時彌補空缺,在必須另找11GW的清潔能源的未來十年中,台灣唯一有天然資源的項目,技術也正好成熟,價錢降到合理的地步。這裏我指的是海上風電。

台灣地狹人稠,陰雨天多,光伏和陸上風電都不對頭,但是台灣海峽水淺風强,恰是適合海上風電的環境。剛好過去幾年,同樣臨近淺海(北海)的英國已經大幅投資,頭一個吃螃蟹,把海上風電的單位價錢以每兩年降低一半的速率,壓到許多國家都可以接受的地步。台灣政權裏,還是有理性的技術官僚,在政策上做出了最佳的選擇。

上圖是幾個主要國家計劃中的海上風電發電量;台灣目前的規劃,基本和日本(深藍綫)相同,不過台灣的行政效率下降得太快,很可能會有一系列的延誤。

和光伏不同,中國的風電工業還落後世界先進水平半代,所以在海外並沒有太大的競爭力,中國以外大部分的裝機量,是由丹麥廠商獨占,美國的GE和德國的Siemens則提供其核心部件,亦即風力輪機。今年歐美最新推出的機種是12MW的輪機,然後中方宣佈了10MW和8MW的機型。

台灣目前已經裝機聯網的海上風電,只有不到0.4GW,叫做Formosa 1。2020-2025年間的Formosa 2和2025-2030年的Formosa 3,將使用8MW的新機型,總發電量各有5.5GW。不過我覺得風電的技術還在日新月異地改進之中,五年後必然可以換用更大的風力輪機,所以Formosa 3應該會有可觀的擴展空間。現在的主要問題,是政治扯皮,幕後的利益分配談不攏的話,延誤在所難免,尤其如果政權更迭,那麽在10000億臺幣的總預算(Formosa 3剛剛於今年發包定案,總包商居然換了,這其中必有不足爲外人道的内幕)中發現弊案,幾乎是可以確定的事。

我雖然不熱衷於討論台灣的政黨鬥爭,既然談到政權更迭的話題,就順便評論一下有關蔡英文畢業論文的事(我原本說讀者可以在留言欄討論這個話題,但是第一個留言就提醒我,這種話題特別容易吸引非理性的討論;和沒有邏輯能力的人對話,是非常痛苦的事,所以還是省了,這方面的留言討論一律禁止)。從LSE和蔡英文團隊的反應來看,我覺得很明顯的,她的確拿到了文憑(當然,並不一定是凴本事的),之所以遮遮掩掩,是論文抄襲太多,或者有其他類似的嚴重問題,不能讓外人獲得任何版本。國民黨居然對這個天上掉下來的餡餅棄而不顧,真又是一個現代奇觀。

【後註一】今天(2020年七月8日)消息傳出,臺積電和丹麥的Ørsted(世界最大的海上風電供應商)簽約(參見https://www.taiwannews.com.tw/en/news/3962736),將從2025年開始,向彰化外海的風電群購買20年0.92GW的電力。這對台灣電力供應的緊張情勢有緩解的作用。

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引用
引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=MengyuanWang&aid=129740840

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無知者,無畏
等級:8
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台灣電網的出路
2019/09/29 17:57

台灣電網的確太小,經不起任何的風吹草動。台灣電網的出路在於併入大陸電網。

當然,如果要併網,海底電纜網併網恐怕是唯一選項。如果未來真的能實現大陸到台灣的高鐵網絡併網,那麼電網也就應是順理成章了。

大陸最近這些年在基建工程方面取得重要成就,特別他們在盾構機方面的技術,部分技術和解決方案已經開始技術性反饋回歐洲了。

在未來一段時間,一旦兩岸完成統一,平潭到桃園的高鐵海底隧道就會被提上議事日程,大陸方面的技術準備已經接近成熟,福州到平潭的公/鐵路橋樑(高鐵標準)最近幾天已經通車了。

台灣的交通和能源問題,應該是放在「統一」這個籃子裡一併解決。

王孟源(MengyuanWang) 於 2019-09-30 03:56 回覆:
是的,但是蔡英文急著把2030年左右的5000億工程現在就發標,我想用意也是很明顯的。

大一統理論
等級:7
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2019/09/29 00:52
之前估算過台灣只要2%的農地面積太陽能發電就超過100%台灣全年發電量的總和,而且這是考慮到太陽能電池轉換效率只有低於20%的情況下,之前也有研究機構估算過全球只要有1%的農地面積轉為太陽能發電就足夠維持全球能源供應的消耗量,在太空中的太陽能功率大約是每平方公尺1300瓦,但到了地球表面上因為有晝夜和緯度天氣等影響24小時的每平方公尺平均功率降低到只剩200~300W,這是考慮到24小時全地球任一緯度的平均值,白天大於平均值 晚上降低到接近0 低緯度大於平均值 高緯度大於平均,而太陽能發電有一條很重要的定律「史旺森定律」(Swanson's law)說明太陽能規模每擴張1倍單位成本會下降20%(規模經濟姓),這雖然不是一條客觀的物理定律但卻是類似摩爾定律這樣的經驗定律受市場經濟規律影響,那麼太陽能發電提供足夠的廉價能源是有可能的,問題在低成本的儲能系統,但是儲能系統卻有許多種可能性,除了之前王博士提過的「全釩氧化還原液流電池」以外,台灣工研院有研發出一種「鋁電池」,聽說可以超過2萬次以上的循環壽命而且可以大功率充放電很穩定,在大規模量產之後成本可以降低到很低,甚至儲能成本可以比液流電池更低 


王博士怎麼看這條消息?


王孟源(MengyuanWang) 於 2019-09-29 09:20 回覆:

2%的農地是多少百萬畝?地價是多少?只怕光是買地的費用就比海上風電還高。

光伏最大的問題是只有正午前後八小時才有效率,台灣的電網這麽小,沒法互通有無。至於配套的電池,技術還不成熟,如果硬要用上,首先光伏必須安裝24/8=3倍才有足夠的能量,所以費用也乘以3。然後蓄能電池本身比光伏更貴,再乘以2。11GW的海上風電都要超過10000億臺幣,用光伏則至少要3*2=6倍,也就是60000億,很可能高達100000億臺幣,這個錢台灣出得起嗎?

我想等正文刊出來,這些細節就會比較清楚了。


morningstar
等級:5
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2019/09/28 21:56
王先生你好,前一陣子看到人民日報在籌設一個金融專刊,他們開始注視金融的話語權了,希望日後有機會您能在這類的刊物上投稿,讓您的專業觀點能流轉得更廣。
王孟源(MengyuanWang) 於 2019-09-29 09:18 回覆:
或許吧。我沒有什麽人事關係,而這種差事大部分還是靠朋友提携的多。

華刀出鞘
等級:6
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2019/09/28 19:09

不是大陆不青睐你,而是从张五常,郎咸平,马英九这些人身上大陆吃了很大亏,我相信正确的声音大家一定会注意并且吸收的,而且很多人建议开通打赏功能,哈哈,肯定想真心实意的感谢你对大陆的建议~

我们理科思维的人一直都有一种追求最优解的习惯,以为找到最优解按照最优解就立即执行,在工程学上可以,但是社会科学中是不能这样的,需要委婉的让民众接受,比如送中条例,在林郑的角度看,没有问题立即推行,结果酿成大祸。

王孟源(MengyuanWang) 於 2019-09-28 19:24 回覆:

你會錯意了,我並不是抱怨沒人采納我的建議,而是大陸媒體不能完全自由地刊登我的文章,因爲審查單位對我有疑慮。

這件事我們幾個月前討論過了,你可以去留言欄找找。

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