815停電報告:一夜黑暗後,台灣面對能源轉型關鍵時刻

張國耀/端傳媒


2017年8月15日下午16時49分,一天中最熱時刻已過,但不少台北民眾仍在信義區百貨公司逛街、吹冷氣,享受暑假悠閒午後。豈料在下一分鐘,顧客與專櫃小姐驚呼四起,因百貨公司突然電力全失,無人知曉怎麼回事,都市民眾的小確幸瞬間轉為大慌恐,商場啟動緊急疏散,人人倉惶避難。

這是全台815大停電的序幕。闇黑不只停留在繁華的信義區,還一路蔓延至台北博愛特區。這裏坐落著地檢署、高等法院、總統府等重要政府機關,但在815當天,這全台權力核心也無法倖免於難。凱達格蘭大道上的紅綠燈停止運作,宣告失序。社群網站上,民眾開始紛紛上傳災情:有腸胃科醫師替病人照腸鏡,腸鏡才剛插入;苗栗縣通霄鎮一戶民宅更疑因停電點蠟燭,而造成一死一傷的憾事⋯⋯

在815斷電之前,台灣已有18年未曾在無颱風、無地震的情形下,發生大規模跨縣市停電意外。上次「非災害型全台大停電」已是1999年世紀末的前朝遺事。許多出生於1999年後、居住於都市地區的年輕人從未有過類似經歷,815,是他們人生「大停電」初體驗。

815停電事故,導致全台6百多萬用戶必須輪流供電。輪流供電時間所帶來的限電時段其實不長,最長僅一小時。但這一小時所帶來的副作用,足以引爆民眾對電力是否充足的憂慮──畢竟,早自7月30日起,全台就籠罩在「限電」的陰影下。

故事要從7月29日說起。是日中度颱風尼莎來襲,強風吹垮位於蘇澳的傳輸電塔,導致花蓮和平電廠130萬瓩的供電量無法輸入電力系統。修復電塔,需花半個月時間,加上天氣炎熱,台灣電力公司(以下簡稱台電)預估,8月3日、4日亮起限電警戒紅燈,因應限電警戒,台電盤點緊急供電機組支援。然禍不單行,8月4日,台中火力電廠七號機跳機、5日中火一號機也跟著故障,限電危機,迫在眉睫。

這讓總統蔡英文宣示要帶領台灣走向非核家園的政見,受到嚴酷考驗。全民都在追問:台灣是否真的缺電?限電事故為何發生,而未來的能源政策,又該何去何從?

天然氣供氣中斷引發限電,十餘年前早有先例

「815事件,是一個特殊的緊急限電情況。」台電發言人林德福說,大潭電廠發電仰賴中油運輸天然氣來供應能源。當天,中油承包商儀表設備商巨路公司,在更換兩顆控制系統電源供應器時,未將自動模式轉換成手動,導致電腦自動控制系統發出異常訊號、造成電動閥自動關閉,因此造成大潭電廠六部機組「同時瞬間」跳機。

機組跳機,代表發電量急速驟降,發電與用電的平衡失諧,電力系統頻率往下掉,「這對電網是很危險的事,為避免供電系統崩潰,台電必須進行低頻卸載,才導致限電。」

天然氣供氣中斷,早有前例。前台電調度處長鄭金龍回憶,2002年8月,新加坡也曾發生因電腦突然關閉天然氣緊急閥、中斷天然氣供應,導致新加坡七部複循環燃氣機組同時跳脫的緊急限電事件。2004年6月,因裕廊島天然氣接收站緊急安全閥突然關閉,新加坡再度發生燃氣電廠跳電,導致三分之一新加坡被迫停電。

「這兩起事故,讓新加坡政府痛定思痛,於2002年改善發電機組,當天然氣中斷就自動轉換燃燒輕油以繼續發電。此外,也規劃能源多元化增加液化天然氣,接收站已於2013年啟用。」鄭金龍說。

2002年,台電就曾發生天然氣不足限電、導致董事長林文淵下台意外。但事故之後,大潭電廠並未新增燃油機組因應可能的斷氣危機。鄭金龍退休前即擔憂,僅靠天然氣、沒有燃油的供電安全的做法會出問題,而他的預言,果然再度實現。

針對供氣中斷的因應措施,台電是否會參考新加坡的經驗進行改善?林德福認為,新增燃油機組是龐大工程,設備需要重新改良評估,「希望還是先從中油那裡進行源頭改善。」

中油公司發言人畢淑蒨表示,針對大潭跳機事件,因已進入檢調程序,關於承包商與中油公司的權利義務不便說明,但因應這次失誤,中油公司會進行內部改善,分別就管理與系統規劃進行。

畢淑蒨說,目前已要求基層員工在工作作業、系統維修操作都必須落實工業安全衛生管理辦法下各事業部子法的SOP,高階主管也會加強查核,「這次事件讓我們發現,系統設計會因失誤而一次全關,因此未來會對整體系統的關鍵都進行改善評估。」

備用容量率如板凳球員,愈多愈好?

大潭事件或可歸咎於人為疏失,但今年夏天台電頻頻發出限電警戒卻是事實。行政院長林全日前在立法院備詢時一再強調「台灣沒有缺電」,是否可信?

林德福解釋,限電或缺電,都和供電可靠度有關。一般而言,供電可靠度會看「備用容量率」與「備轉容量率」兩個數值。前者用來評估每年的供電充裕度,一年僅有一個數字;後者則是每日可調度的發電容量裕度,會每日變動。精確來說,備用容量率是透過每年發電量與尖峰負載,去評估未來的電廠開發需求。而備載容量率,則是以現有的發電裝置,去計算每日的供電能力有多少餘裕,才真正關乎到「會不會限電」的問題。

林德福以籃球比賽舉例,「電廠就像候補球員,場上球員(現行運作機組)有問題,就可以趕快調度。」但備用容量率的預估其實難以精準,因為備用容量率必須考慮經濟景氣、電力係數等複雜問題。實際上,備用容量率也不宜過高、必須適當,因為每座電廠都是鉅額投資,備用容量過高,在民主國家中,也容易被質疑為浪費公帑。

林德福分析,台灣法定備用容量率是15%,2017年的備用容量率確實比往年較低、僅10.2%,但限電警戒並非備用容量下降,而是備轉容量率不足所導致。今年氣候異常高溫、經濟景氣比去年更好,加上暑假期間家用空調需求攀升,諸多因素才導致台電每天都得注意限電燈號。

台電的說法,並未解除外界疑慮。8月17日,由前行政院長江宜樺主導的長風文教基金會舉辦「政治凌駕專業:能源政策錯誤,全民停電受苦」記者會,會中前經濟部部長、長風文教基金會能源政策小組召集人杜紫軍指稱,今夏以來一波波限電事故,是源於蔡英文倉促廢核、導致核電機組無法提供備用容量率來進行電力調度的後果。

杜紫軍認為,1990年起,台灣就曾因備用電源不足限電46次,其中1994年限電達16次,為解決此一問題,台電將法定備用容量訂為15%,但隨著2014年起台灣林口電廠舊機組除役,2016年備用容量率已降至10%。

杜紫軍說,當初,台電就是為了因應「既有機組故障」、「新機組無法如期上線」、「氣候異常炎熱」等情況,才將法定備用容量訂為15%,長期讓備用容量率低於法定標準標準,就是忽略能源安全,「舊機組退役,新機組就要上來。這是電力開發的一貫程序。但蔡英文上任後,卻以政治來決定科學問題。」

能源如何民主?台灣艱辛核能 / 反核史

杜紫軍的批評,建立在台灣能源政策糾葛政治變動的特殊社會情勢。

台灣反核聲浪,始於核三廠興建於台灣屏東縣恆春鎮時。1980年,政府預計在新北市貢寮鄉興建核四廠時,開始浮現較有組織的反對運動。核四之所以引起重大爭議,部分亦源於對前蘇聯車諾比事故的恐懼,另方面則與1985年台美關係生變,核四採購背後的美國勢力浮現有關。

反對核四運動結合當時台灣爭取民主的黨外運動,使早期反核運動沾染鮮明的政黨對立色彩。2000年,民進黨執政,但「核四停建」運動目標並未真正實現,甚至在種種複雜的政治因素牽動下,民進黨同意追加核四興建預算,反核運動一度陷入低迷。直到2011年福島核災爆發、世界各國開始體檢核電廠安全,台灣的能源政策與四座核電廠的命運,才真正走到轉捩點。

2011年,前核四安全監督委員會委員林宗堯上書〈核四論〉給當時的總統馬英九,指出核四儀控系統訊號點龐大複雜、​舉世罕見,但核四卻分由三個不同廠商各自分包,導致介面衝突,準​確性及穩定性都難以預料,根本不可能真正運轉。值此同時,又爆出運轉中核電廠「燃料池爆滿」等問題,讓台灣社會恐懼核災將在台灣發生。

執政的國民黨始終未對廢核作出明確承諾,民間對核能的疑慮與日俱增。2014年3月18日,台灣因服貿爭議爆發為期約一個月的佔領立法院運動,民進黨前主席林義雄同時發動絕食廢核四活動,並一度佔領台北車站前的忠孝東路,將「反核」行動目標推上公民運動的風口浪尖。

在民間強力反彈下,國民黨最終宣布核四完工安檢後將啟動封存作業。然封存並非永久停建,國民黨的決策,是讓核四於2015年起封存三年,到期後仍可由立法院決定是否重啟,加上維護設備預算持續編列,台灣社會普遍認為國民黨並未放棄讓核四運轉。

2015年全國能源會議,核四停建對台灣電力可靠度的影響成為討論焦點。當時台電推估,核一至核三廠若如期除役、核四不商轉,2016年的備用容量率將下降至10%、20年後則會降至5%、出現限電風險。

國民黨主張,核電在現階段仍必須存在的論調,蔡英文則在2016總統大選期間,提出「廢核四」政見,並承諾要在「不限電」、「十年內電價不會大幅上漲」前提下,達成2025年其他核電廠如期除役的非核家園政策目標、獲得選民擁戴。2017年1月,台灣電業法在立法院宣布三讀通過,「2025年非核家園」入法,所有核電廠將在2025年走入歷史,拍板定案。

耗時6年,福島核災以來堪稱全台民眾最關注的社會議題,終於達成階段性目標。但艱困的考驗此刻才正要開始。

民進黨政府執政後,為因應備用容量率下降所引發的限電風險問題,提出不少應對手段。無論是選擇啟用緊急發電機組、針對舊電廠汰舊換新、提出需量競價措施來抑制用電、協調汽電共生業者在用電尖峰時段增加發電,都是為了維持電力供應穩定、別讓「非核家園」目標蒙塵。

但這些度過能源轉型艱困的方法,在今年夏天遭遇了大小不斷的挫折。

備用容量率不是萬靈丹

首先,是2017年7月原訂加入供電的大林、通霄兩大電廠的新一號機,分別因為大林電廠機組料源買到瑕疵品與工安事故、通霄電廠循環水系統因颱風影響而造成海砂回淤,延後了「上工」時程。

禍不單行,2016年為因應限電風險而緊急加入的兩座大潭電廠單循環機組,先被抹黑是福島電廠內的機組,後又遭遇機組得標商延遲交貨等問題,同樣未能上路。幾座電廠「遲到」的結果,已影響整體供電能力6%。

再來,被認為是供電解方之一的「汽電共生調度」進度也不如預期。台電在事前估計,汽電共生尖峰保證可靠容量為204萬瓩,2016年8月的調度量曾達180萬瓩以上,但在和平電廠電塔倒塌時的尖峰用電時刻,卻僅只調度到100萬瓩。

林德福表示,汽電共生多屬民營電廠,須視工業區用電情況,有餘電才會讓給台電調度,「台電沒辦法強迫工業賣電給我們。」

此外,另一關鍵影響供電因素,正是幾座還沒除役的核電機組,在今夏並未全面供電。

杜紫軍批評,民進黨棄核四後,雖沒立刻要求核一至核三廠立刻除役,但核一廠一號機和核二廠二號機在2015年大修後,就因立法院部分委員杯葛以至於持續停機,「這宛如『實質除役』,導致實際備用容量率已降到約6%。」

林德福坦言,部分核能機組停用、造成備用容量率下降,確實對今年供電造成影響。但若仔細回溯歷史,會發現僅早期的限電事故與備用容量率不足有關。1981年後,核電機組啟用運轉、備用容量超越現今法定標準後,限電事故依然層出不窮。

持平來說,提高備用容量率並非「不限電」的唯一解。

查看鄭金龍整理的一份缺電清單,可以發現,1981年,核二廠一號機併入系統,貢獻當年尖峰負載14.5%、離峰負載高達近30%,自此備用容量率就一路攀升。 

1983年,備用容量率有29.2%,但單機容量超大機組發生故障跳機,曾進行緊急限電挽救系統運轉安全。1988年時,備用容量率甚至高達55.2%,但因發生兩次核三大機組跳脫,台電仍執行緊急限電事故。

為何限電?集中式發電系統存在高風險

早期規劃、設計電力系統的概念,是讓發電、輸電與配電三大架構各司其職且相互聯繫,石油或天然氣等初級能源經發電機轉換為電力能源,經由電力變壓器將電壓提升後,以高壓輸電線傳輸電能,之後還得降壓,才能由配電系統輸送電能到用戶端。

為此,必須建置大型集中式電廠、高壓鐵塔以及輸電線路。但這樣的發電系統,不但會在傳輸過程大量耗損能源,也很容易因為其中一個環節出了差錯,就導致嚴重停電事故。

綠色公民行動聯盟副秘書長洪申翰說,台電高層接受媒體訪問時也曾提出類似分析:「(該位台電高層說)大潭電廠是瞬間、大比例的機組停機,無論當下備轉容量有多高,都沒有任何電廠能立刻彌補電力缺口,就算有核一、核二也沒用。」洪申翰也提醒,何況目前核一廠一號機、核二廠二號機不能在大修後啟用,是有其仍未能解決的問題存在。

2014年底,核一廠一號機執行燃料填換作業時,發現一束燃料組件把手鬆脫,才導致機組未能啟用。這並非核一廠第一次出包,2010年4月,一號機曾出現7束燃料束「鎖緊裝置」受損,甚至斷裂;2014年4月,二號機亦有3束燃料束鎖緊裝置受損斷裂。當時環保團體就曾質疑,幾次歲修都發生燃料束組件異常狀況,顯示可能是同一批燃料束有嚴重瑕疵。

至於核二廠二號機則是在2016年5月大修、通過安全審查後,於併聯發電幾個小時內發生發電機組燒毀事件,因而被要求重啟必須經過立法院報告。但在2017年7月改善完成、通過審查、再度進行測試時,又出現提供冷卻的緊急循環水泵馬達線圈的高溫警報。洪申翰質疑,「為什麼一直發生安全審查後,還是又出包的情況,是否台電跟原能會安全檢查內控機制出了問題?這樣又叫民眾怎麼安心?」

「我們不必否認,這兩年備用容量率,相較於過去以及2019年以後,確實來得低。」但洪申翰強調,2019年後,備用容量率就會逐漸回升。

「轉型期間,本來就會遭遇備用容量率的低谷,日前林全已宣布2018年備用容量率可提高到13.8%,我們呼籲社會要把焦點放在這次事件上,細緻討論各項問題。」但,無論他如何用力呼籲,部分人士仍持續抨擊政府相關能源政策、質疑當前的非核家園目標。

分散式發電能否解決問題?台灣社會激辯中

中華經濟研究院助理研究員陳中舜指出,大潭電廠裝置容量是4.4GW,佔全台總裝置容量一成、可負擔八分之一的尖峰能力,「一旦失去大潭電廠,就代表台電手上所有的備轉容量都梭哈掉。」而未來大潭電廠全數上線,裝置容量將提升到7.4GW,成為全世界最大的燃氣電廠。

除了過度依賴大潭電廠,天然氣高比例均自單一國家進口,也讓能源風險變大。杜紫軍指出,目前台灣46%的天然氣都來自卡達,若卡達外交情勢持續惡化,很可能波及台灣,「這代表風險會集中在同一地方,很難進行損害控管。」

但台大風險社會與政策研究中心博士後研究員趙家緯對此有不同意見。趙家緯質疑,回望2015年,杜紫軍時任國家發展委員會主委時,能源局在「2035年仍有核四運轉」的情況下,天然氣佔比也高達總發電的50%。

「當時(杜紫軍)怎不說不可行?」趙家緯說,事實上,未來韓國的天然氣佔比也會提高到五成、新加坡現況甚至高達九成五,趙家緯說,若要達成2025年20%的再生能源目標,每年太陽光電發電量平均需成長41%,「2016年時,就已經較2015年成長44%,接下來若相關政策導入(協助),應該會有更好發展。」

「(杜紫軍)這些擁核論調,其實是老生常談。」洪申翰也認為,今年的幾次限、跳電事件,凸顯的是燃料管輸或電網風險,「那重點不是該要強化電網韌性、增加備援機制嗎?為什麼認為核電可以解決一切系統性的問題?為什麼只把供電風險問題聚焦在發電端?」

綠盟認為,當務之急該是思考如何強化電網韌性、增加備援機制,而不是為了擁核而撇過頭去不看系統性的問題。綠盟不是唯一主張分散式發電的團體。包括主婦聯盟基金會亦主張發展分散式電力、好提升綠電比例,讓能源使用更多元來保障能源安全,蔡英文對此也表達支持。

環保團體對「集中式發電」的抨擊,並非獨家創見。根據德國能源部門指出,強風、豪雨與自然災害,將愈來愈容易對集中式電廠設施、輸送管線造成損害,集中式電廠未來將因極端氣候而愈顯脆弱。

若以震驚世界的福島核災為例,即是地震所引發的海嘯侵襲核電廠外部電塔、水淹備用電源,使得內外電源皆喪失而導致爐心熔毀。而氣候變遷帶來的更頻繁暴雨與平均溫度上升結果,更將導致熱力發電型電廠如燃煤、燃氣與核能,在發電過程中面臨冷卻水可能供應不足的問題。

因此,集中式的大規模電廠雖具成本低、經濟效益高等好處,但世界各國在氣候變遷威脅、減碳壓力與再生能源蓬勃發展的情況下,已大力發展分散式發電,透過智慧型電網協助多元供需調度、因應綠電的間歇性發電狀況。

不過,看似值得努力的「分散式電網」目標,並非全民共識。核能流言終結者成員張中一以自身參與分散式發電的經驗為例,主張「停電時已近晚上沒陽光,雖有儲能,但撐不夠久,當外部主幹沒電、社區也沒電,大家還不是一起沒電!分散式發電不可能解決限電問題!」

分散式電網不是夢,台電已有小規模實驗

張中一的質疑,是否無法可解?根據核能研究所機械與系統工程專案副組長張永瑞的研究指出,先進國家連鎖性停電或大規模停電風險,正和「分散式電源佔比不足」與「缺少孤島運轉機制」有關。因此,近年來核研所開始進行實驗,於桃園龍潭設置470KW裝置容量的微電網,整套系統包含風力發電、太陽光電、三台微渦輪機,加上儲能設備與轉換器。

上述設備能跟台電高壓饋線併接,從台電桃園區營業處下指令,經過20公里到核研所對微電網進行卸載、降載、解聯、獨立運轉或併聯回去的調度作業。

台電指出,此微電網已完成100小時連續獨立運轉測試,奠定未來長時間連續獨立運轉的技術能力。簡單來說,就是微電網既可和台電既有大系統併聯運轉,相互供電,或在外部電源喪失時,獨立供電。

這項「微電網」技術,已實際應用在新北市烏來福山地區,「雖然規模不大,但已可維持該區在外部電源喪失的情況下可14天不缺電。」趙家緯笑著說:「若規模更加擴大,這次和平電塔倒塌修復約兩週、分區供電才一小時,14天的備用,綽綽有餘吧?」

「分散式電力有幾個特徵跟定義:希望是中小機組、發電端離用戶比較近,但不代表我們否認集中式電廠的必要性。核能終結者的說法,是把分散式電力極端化,好像未來我們只有分散式電力。」

洪申翰認為,分散式電力並非萬靈丹,但當提高再生能源佔比,就意味分散電源的出現,而為因應分散電源,本就得建置新的智慧化電網系統。根據美國電力研究機構(EPRI)分析,微電網及分散式電源技術,可節省4%至10%的用電與耗電、降低尖峰用電15%。若以2009年台灣發電2000億度估計,等於一年可節省80至200億度電。應對台灣在轉型期間的尖峰緊繃狀態,的確是條非走不可的路。

「電力系統包含發電、輸電、配電、售電,還有用電,甚至是燃料管輸,每個環節都該有自己該解決的問題。」洪申翰不諱言,發電端的供應有它影響的重要性,不過發電端也面對包括燃煤污染、核安風險、核廢料、再生能源發展速度、大電廠集中風險等挑戰與問題。「希望這次的爭論,能讓大家理解,不該只想用核電解決所有問題,能源轉型的過程,必須更多元、謹慎地面對。」

能源轉型路上必經的「節能」關卡

回頭來看,這次核電爭議之所以狂燒蔓延,其來有自。「這次因和平、大潭電廠事故引發的擁核論調與缺電憂慮,一部分必須歸咎於政府在轉型期間,沒有嚴肅落實節能政策。」

趙家緯說明,透過價格或提供誘引導用戶改變用電行為、於系統需要時配合減少用電,以抑低尖峰負載的需量反應,是能源轉型過程非常重要的手段。台灣夏天的尖峰需求,高達53%都來自小商家跟一般住家,今年政府雖推出節電大作戰、到超商吹冷氣即可抽獎等誘因,但並未讓民眾清楚意識到如何參與、怎麼配合。

「需量反應需要有『需量聚合者』來引導。」趙家緯說,市面上有能為小商家與一般住家安裝智慧能源監控系統的業者,業者可透過監控系統來抑制尖峰,比方在用電需求高時,關閉不需要的電源。「但政府在推這個計畫,並未廣及在尖峰的用電大戶,而是繼續限縮在工業,可是工業用電一直很平穩,因此抑制尖峰的效率就相對低。」

和平電廠電塔倒塌後,行政院緊急下令要求公務員在中午12點到下午2點關閉冷氣,是擴大社會疑慮的轉捩點,「這樣的節電手段過於僵硬。突然關掉冷氣是對日常習慣的巨大衝擊,事實上,這應可透過地域性、午休時間的調動來因應。吃午飯本來就會外出,這樣的節電才不會造成反彈。」趙家緯直指,要求公務人員關冷氣的政策,反映了行政體系在面臨能源轉型的系統性混亂,因此讓擁核論有機可趁。

洪申翰進一步表示,能源轉型過程中最重要的是獲得民眾支持,「如何讓民眾成為計畫的一份子,才能成為社會基礎、才可以減少因短期行為上的調整,而降低對不方便的厭惡感。」

無獨有偶,日本NPO法人環境能源政策研究所所長飯田哲也指出,無論日本、德國或是韓國,在能源轉型過程中,都強調市民發電的必要性。市民發電,意指透過躉購制度吸引社區居民參與中小型的再生能源發電裝置裝設與營運,來促成「能源民主化」的目標。飯田哲也說明,小型發電不若集中式電力技術複雜、需要龐大資本,進入門檻低,以太陽光電來說,最易讓一般人上手。

不過目前台灣現階段的能源轉型,都是靠著大機組衝高再生能源發電量,儘管市民發電也已漸漸起步,但一般用戶最能參與的屋頂型太陽光電卻因建築法規規定而遲滯不前,小型水力發電也還有待探索。洪申翰認為,如果民眾無法參與能源運動,自然難以理解當前能源轉型必須細緻面對的問題。台灣未來如何打破相關環境限制、加強節電措施?同樣成為轉型過程該嚴肅面對的另一課題。

一場令人措手不及的「815大停電」風波逐漸過去,台灣的天氣也開始由夏日轉向秋涼。然而,一夜黑暗的記憶,是否能喚醒眾人參與能源轉型的意識,讓台灣在非核家園與能源民主的路上走得更遠更穩?仍待所有民眾的一同努力。





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