我國二氧化碳減量的必要選擇 – 核能發電
作者:台灣電力公司 核能發電處處長 林文昌(2009/04/15)
(source: http://www.nicenter.org.tw/modules/tadbook2/view.php?book_sn=62&bdsn=679)
一、 前言-消失中的海岸線
自從1750年工業革命以來，大氣層中二氧化碳濃度已經增加了31%，若再不採取任何防制措施，到了2100年，全球平均地面氣溫將比1990年增加1.4－5.8℃，海平面將上升0.09－0.88公尺，溫室效應對於整個生態環境及全球氣候，也將造成深遠而不可知的影響。右圖為虛擬台灣因全球溫室效應持續惡化，海平面不斷上升，終至吞噬台北、宜蘭與部份嘉南平原。
二、 核能發電不會排放二氧化碳
核能發電是使用「鈾」或「鈽」等元素做為燃料，當核燃料裡面的「鈾-235」或「鈽-239」受到慢速中子的撞擊後，其原子核會分裂成兩個較小的原子核，並釋放出大量的熱能，利用這些熱能使水變成水蒸氣來推動汽輪機並帶動發電機，產生電力，整個發電過程，不會產生任何二氧化碳，故核能被視為解決全球溫室效應的重要選擇。
圖 1. 核能電廠示意圖
三、 全球核能發電產業再度復甦
圖 2. 美國三哩島核電廠
美國1979年發生「三哩島核電廠爐心融毀事件」後，美國各電力公司考量民意反對興建核電廠及投資風險過高，從該年起停止所有興建核電廠計畫，但是2005年，因為一部電影：「明天過後」，描述全球氣候因溫室氣體而劇變的故事，美國贊成與反對核電狀況有了顯著的變化，加上國際石油、煤碳、天然氣價格飆漲及碳稅的考量，2008年贊成核電比率達到74%，於是美國許多電力公司開始投入人力進行核電廠廠址與建廠執照申請，目前美國有104部核能機組正在運轉，另有32部新核能機組計畫興建中。
歐洲方面，1986年「蘇聯車諾堡核電廠爆炸事件」發生後，歐洲國家受到嚴重的心理衝擊；雖然此事件肇因於蘇聯車諾堡核電廠先天上的設計缺失，但歐洲部份國家如：瑞典、丹麥、義大利、西班牙、比利時、德國等國家皆立法邁向或成為「非核家園」國家。2005年，「京都議定書」強制生效，內容要求將大氣中的「人為溫室氣體」濃度穩定在不危及氣候系統的水平，歐盟國家至2012溫室氣體排放必須較1990年再減8%；另一方面，化石燃料價格的飆漲與2008年冬天蘇聯中斷東歐天然氣供應後，上述事件讓瑞典、義大利、英國等國紛紛重啟核能政策，並分別規劃大舉興建核能電廠。
中國2008年長江沿岸各省發生大風雪造成運輸困難，電力燃煤供應不足，造成13個省級電網限電，國家電力一度崩潰並進入緊急狀況，這事件使得中國政府決定至2020年，將核能發電的比例從目前1.3% (900萬瓩)擴大提升到5％(7000萬瓩)。
四、 核能為準自產能源，可確保國家能源供應之安全
世界人口到2045年將達95億，人類的生存必須倚賴能源，能源供應的安全在確保整體國家人民生存的安全，而能源供應安全之措施應以「保障經濟體系正常運作，避免突發性的供應中斷，並能提供社會可接受之能源價格」為目標。
從能源局公佈的我國2007年進口能源佔比已達99.32 %，石油依存度達51 %且近乎全部仰賴進口。在2008年的發電結構中，化石能源中煤佔了42.6 %，燃氣佔23.2 %，燃油佔5.4 %；而石油安全存量只有60天、燃煤為30天、燃氣約為8天，萬一海運中斷超過安全期，社會安全與產業秩序恐難確保。我國目前核能發電比例佔16.5 %，核燃料雖是進口能源，但因其體積小、能量密度高、運儲方便，安全存量約有三年，不會受短期的天災或國際局勢影響，故可視核能為準自產能源；日、韓兩國也都因考量「能源來源、補給與價格安全性」，持續提高核能發電比例，若我國也能適當的增加核電比例，將對能源供應安全有極大的助益。
五、 核能供電與價格穩定能支持經濟永續發展
台電公司在2006年化石燃料價格未狂飆前，曾以新建核四廠及其他型式電廠的單位發電成本進行分析比較，既使僅用25年投資成本攤提(註：核能電廠壽命可達40~60年)，核電的成本最低，詳附表；雖然核燃料也會因國際情勢干擾而價格波動，但核能發電成本中，燃料成本僅佔8.8%，如果我們假設所有進口燃料成本皆同步增加3倍，核能發電成本可以維持在2元/度，但天然氣發電成本則暴漲至7.3元/度，核能電力成本相對於化石燃料低且穩定，可以穩定支援經濟的永續發展。
六、 核能與再生能源之比較
很多環保人士提倡再生能源，包括生質能、風力與太陽能；以廢棄物生產生質能之技術與產量都有長足的進步，但目前大都還是以液態燃料型式直接進入能源市場，以發電型式產生的產量仍屬有限；而根據美國能源部委託國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL) 評估發現：「太陽能及風力發電系統因受氣候影響，其容量因數約20至30%，如果太陽能及風力發電佔系統供電比例達10%以上，在沒有儲能設備下，其可靠度會對整體供電系統產生衝擊，且價格過高之再生能源將被電業自由競爭市場所淘汰，除非政府以碳稅或其他方式補助」，歐洲少部份國家太陽能及風力發電比例超過10%以上，但整個歐洲大電力網，太陽能及風力發電比例仍然控制在10%以下。
我國風力發電系統在夏季用電尖峰期時的供電能力比較差，約為冬季容量因數的一成，風力發電機組明顯無法在我國電力需求高峰的夏季擔當重任。
中國與美國因內陸人口稀少之土地資源豐沛，於是在水資源極度缺乏與工業化程度較低之地區發展太陽能與風力發電；但是台灣沒有類似的土地資源，目前台灣雖鼓勵建築物加裝太陽能設備，但是一般家庭之尖峰用電都是在太陽下山以後，太陽能設備的確受到日照時間限制。
七、 台灣電力公司核能發電之營運績效卓著
1989年世界核能運轉協會（World Association of Nuclear Operators，簡稱WANO）成立後，建立各種代表商用核能電廠「安全度」及「可靠度」之客觀與公正的績效指標，以作為各會員公司內部的管理工具及世界核能機組的比較基礎。我國各核電廠在2007年已有超過半數指標進入WANO前四分之一。我國核能機組容量因數已達約90%，年發電量已突破390億度，運轉安全與供電品質非常可靠。2008年核能每度發電成本0.623元，僅為全系統平均發電成本28%，對大幅度降低二氧化碳排放與穩定電力價格，貢獻卓著。
八、 結語
從台灣孤懸海外、地狹人稠、缺乏能源的各種特性來說，要維持經濟發展、環境保護、能源安全的三贏，除要積極開發可行再生能源，調節尖載用電並協助減碳之外，更須維持並開發穩定且清潔的基載電源，俾能兼顧發展與環境，提升台灣的競爭力，以台灣的處境，可選擇的此種能源並不多，參考與台灣同屬資源匱乏的法國、日本與韓國，其發展策略殊無二致，均以發展核能作為維繫社會命脈、抑減排碳的不二法門，我國經營核能已逾數十年，運轉維護技術精熟，安全已可確保，要達成政府「永續能源政策綱領」所揭櫫的減碳目標，持續發展核能發電擴大佔比是必要的選擇。
參考資料:
1. 台灣電力公司「97年台電電源開發方案」
2. 台灣電力公司「97年台灣電業永續發展」陳貴明董事長
3. 「能源安全體系建置」吳榮華教授
4. 中央研究院經濟研究所「核能四廠與其他火力電廠社會總成本之比較」梁啟源先生
5. 核能研究所「我國核能能源發展策略分析」蔡春鴻等 36位學者
6. 維基自由百科全書 網站
7. World Nuclear News網站
8. World Nuclear Association網站
9. 聯合國氣候變化政府間專家委員會（IPCC）的第3次評估報告
一、 前言-消失中的海岸線
自從1750年工業革命以來，大氣層中二氧化碳濃度已經增加了31%，若再不採取任何防制措施，到了2100年，全球平均地面氣溫將比1990年增加1.4－5.8℃，海平面將上升0.09－0.88公尺，溫室效應對於整個生態環境及全球氣候，也將造成深遠而不可知的影響。右圖為虛擬台灣因全球溫室效應持續惡化，海平面不斷上升，終至吞噬台北、宜蘭與部份嘉南平原。
二、 核能發電不會排放二氧化碳
核能發電是使用「鈾」或「鈽」等元素做為燃料，當核燃料裡面的「鈾-235」或「鈽-239」受到慢速中子的撞擊後，其原子核會分裂成兩個較小的原子核，並釋放出大量的熱能，利用這些熱能使水變成水蒸氣來推動汽輪機並帶動發電機，產生電力，整個發電過程，不會產生任何二氧化碳，故核能被視為解決全球溫室效應的重要選擇。
圖 1. 核能電廠示意圖
三、 全球核能發電產業再度復甦
圖 2. 美國三哩島核電廠
美國1979年發生「三哩島核電廠爐心融毀事件」後，美國各電力公司考量民意反對興建核電廠及投資風險過高，從該年起停止所有興建核電廠計畫，但是2005年，因為一部電影：「明天過後」，描述全球氣候因溫室氣體而劇變的故事，美國贊成與反對核電狀況有了顯著的變化，加上國際石油、煤碳、天然氣價格飆漲及碳稅的考量，2008年贊成核電比率達到74%，於是美國許多電力公司開始投入人力進行核電廠廠址與建廠執照申請，目前美國有104部核能機組正在運轉，另有32部新核能機組計畫興建中。
歐洲方面，1986年「蘇聯車諾堡核電廠爆炸事件」發生後，歐洲國家受到嚴重的心理衝擊；雖然此事件肇因於蘇聯車諾堡核電廠先天上的設計缺失，但歐洲部份國家如：瑞典、丹麥、義大利、西班牙、比利時、德國等國家皆立法邁向或成為「非核家園」國家。2005年，「京都議定書」強制生效，內容要求將大氣中的「人為溫室氣體」濃度穩定在不危及氣候系統的水平，歐盟國家至2012溫室氣體排放必須較1990年再減8%；另一方面，化石燃料價格的飆漲與2008年冬天蘇聯中斷東歐天然氣供應後，上述事件讓瑞典、義大利、英國等國紛紛重啟核能政策，並分別規劃大舉興建核能電廠。
中國2008年長江沿岸各省發生大風雪造成運輸困難，電力燃煤供應不足，造成13個省級電網限電，國家電力一度崩潰並進入緊急狀況，這事件使得中國政府決定至2020年，將核能發電的比例從目前1.3% (900萬瓩)擴大提升到5％(7000萬瓩)。
四、 核能為準自產能源，可確保國家能源供應之安全
世界人口到2045年將達95億，人類的生存必須倚賴能源，能源供應的安全在確保整體國家人民生存的安全，而能源供應安全之措施應以「保障經濟體系正常運作，避免突發性的供應中斷，並能提供社會可接受之能源價格」為目標。
從能源局公佈的我國2007年進口能源佔比已達99.32 %，石油依存度達51 %且近乎全部仰賴進口。在2008年的發電結構中，化石能源中煤佔了42.6 %，燃氣佔23.2 %，燃油佔5.4 %；而石油安全存量只有60天、燃煤為30天、燃氣約為8天，萬一海運中斷超過安全期，社會安全與產業秩序恐難確保。我國目前核能發電比例佔16.5 %，核燃料雖是進口能源，但因其體積小、能量密度高、運儲方便，安全存量約有三年，不會受短期的天災或國際局勢影響，故可視核能為準自產能源；日、韓兩國也都因考量「能源來源、補給與價格安全性」，持續提高核能發電比例，若我國也能適當的增加核電比例，將對能源供應安全有極大的助益。
五、 核能供電與價格穩定能支持經濟永續發展
台電公司在2006年化石燃料價格未狂飆前，曾以新建核四廠及其他型式電廠的單位發電成本進行分析比較，既使僅用25年投資成本攤提(註：核能電廠壽命可達40~60年)，核電的成本最低，詳附表；雖然核燃料也會因國際情勢干擾而價格波動，但核能發電成本中，燃料成本僅佔8.8%，如果我們假設所有進口燃料成本皆同步增加3倍，核能發電成本可以維持在2元/度，但天然氣發電成本則暴漲至7.3元/度，核能電力成本相對於化石燃料低且穩定，可以穩定支援經濟的永續發展。
六、 核能與再生能源之比較
很多環保人士提倡再生能源，包括生質能、風力與太陽能；以廢棄物生產生質能之技術與產量都有長足的進步，但目前大都還是以液態燃料型式直接進入能源市場，以發電型式產生的產量仍屬有限；而根據美國能源部委託國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL) 評估發現：「太陽能及風力發電系統因受氣候影響，其容量因數約20至30%，如果太陽能及風力發電佔系統供電比例達10%以上，在沒有儲能設備下，其可靠度會對整體供電系統產生衝擊，且價格過高之再生能源將被電業自由競爭市場所淘汰，除非政府以碳稅或其他方式補助」，歐洲少部份國家太陽能及風力發電比例超過10%以上，但整個歐洲大電力網，太陽能及風力發電比例仍然控制在10%以下。
我國風力發電系統在夏季用電尖峰期時的供電能力比較差，約為冬季容量因數的一成，風力發電機組明顯無法在我國電力需求高峰的夏季擔當重任。
中國與美國因內陸人口稀少之土地資源豐沛，於是在水資源極度缺乏與工業化程度較低之地區發展太陽能與風力發電；但是台灣沒有類似的土地資源，目前台灣雖鼓勵建築物加裝太陽能設備，但是一般家庭之尖峰用電都是在太陽下山以後，太陽能設備的確受到日照時間限制。
七、 台灣電力公司核能發電之營運績效卓著
1989年世界核能運轉協會（World Association of Nuclear Operators，簡稱WANO）成立後，建立各種代表商用核能電廠「安全度」及「可靠度」之客觀與公正的績效指標，以作為各會員公司內部的管理工具及世界核能機組的比較基礎。我國各核電廠在2007年已有超過半數指標進入WANO前四分之一。我國核能機組容量因數已達約90%，年發電量已突破390億度，運轉安全與供電品質非常可靠。2008年核能每度發電成本0.623元，僅為全系統平均發電成本28%，對大幅度降低二氧化碳排放與穩定電力價格，貢獻卓著。
八、 結語
從台灣孤懸海外、地狹人稠、缺乏能源的各種特性來說，要維持經濟發展、環境保護、能源安全的三贏，除要積極開發可行再生能源，調節尖載用電並協助減碳之外，更須維持並開發穩定且清潔的基載電源，俾能兼顧發展與環境，提升台灣的競爭力，以台灣的處境，可選擇的此種能源並不多，參考與台灣同屬資源匱乏的法國、日本與韓國，其發展策略殊無二致，均以發展核能作為維繫社會命脈、抑減排碳的不二法門，我國經營核能已逾數十年，運轉維護技術精熟，安全已可確保，要達成政府「永續能源政策綱領」所揭櫫的減碳目標，持續發展核能發電擴大佔比是必要的選擇。
參考資料:
1. 台灣電力公司「97年台電電源開發方案」
2. 台灣電力公司「97年台灣電業永續發展」陳貴明董事長
3. 「能源安全體系建置」吳榮華教授
4. 中央研究院經濟研究所「核能四廠與其他火力電廠社會總成本之比較」梁啟源先生
5. 核能研究所「我國核能能源發展策略分析」蔡春鴻等 36位學者
6. 維基自由百科全書 網站
7. World Nuclear News網站
8. World Nuclear Association網站
9. 聯合國氣候變化政府間專家委員會（IPCC）的第3次評估報告
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