台湾离岸风电供电稳定度不佳?与美国陆上风电与核电比比看吧

所属栏目:C生活历 2020-06-24 11:00:11 来源于:http://www.55wsb.com
台湾离岸风电供电稳定度不佳?与美国陆上风电与核电比比看吧

䆟量因素可以说是用来计算发电机一年启用的时数,也是一般长用来评估发电机供电稳定度的数值,由于台湾的季风特性与夏秋多颱风的特性,因而大多数人对台湾建构离岸发电机总是会先质疑其全人年供电的稳定度,这篇文章说明风力发电的每月容量因素变化,并回应偏好採用核能发电者的疑虑。

容量因素为评估发电稳定参考值

所谓的容量因素一般用来评估发电机每年可启动发电的时数,其计算方式为:

因此数值愈高表示电厂的全年供电愈稳定,在本文中就以美国稳定度不错的陆上风电,来对比台湾适合发展的离岸风电,再加上美国的核电,看看容量因素的差异有多少,笔者的能力只能够取得每月的数字,更短时间的数字已非能力所及,请读者多多包涵。

美国 EIA 统计 2001 年到 2013 年的数字,平均下来,陆上风电每月容量因素约在 20-40% 附近飘移。平均值约在 31.5% 左右。风属于气象的一种,气象可以预测,风力也可以预测。有了预测的数据,就可以规划电力调度计画(Power Dispatching Plan),增加电力系统的稳定程度。

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地大物博的美国,各主要区域的风力状况并不相同。多数地区夏季风力偏低,冬季风力偏高。

但是在西北部与加州地区,反而是夏季风力偏高,冬季偏低。如果用一个全国性的电网把风电连接起来,恰好可以互补。因此风场只要够分散,数量够多,理论上可以互相支援,互通有无。随着风力发电持续快速成长,全球超级电网(Super Grid)的需求也与日俱增,亚洲超级电网很有可能在 2030 年实现。全球国家将合作发展风电与电网,积极减碳。台湾如果因为政治因素而自绝于此趋势之外,将是重大的损失。

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核能供电稳定度不若想像中高

拥核的朋友一直宣称核电非常稳定,但根据 EIA 的数据,美国的核电并不稳定。核电的每月容量因素约在 75% 至 97% 之间飘移,变化达 22 个百分点。台湾的核一厂燃料把手鬆脱,迄今停机已经超过 70 天,损失超过 15 亿元新台币。美国都做不到让核电稳定,台湾怎幺可能做到。无论是统计或实证,核电是一种不稳定的电力来源,无误。美国的燃煤发电、燃气发电、风电、水电,每个月的容量因素也是上上下下,但是美国的电网依然稳定供电,可见得管理变化的电力调度计画确实存在,稳定的核电在真实世界里面,并不存在。

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再生能源的每月容量因素变异会比较大,但是地热发电与废弃物发电例外。根据工研院的研究,台湾的地热发电蕴藏量达 32GW,但是工研院的「台湾 2050 能源供需模拟器情境模拟器」依然低估数字,认为只能开发 7GW。工研院内部对于数字有很大的歧见,政府与一般民众更无所适从。

离岸风电的数字罗生门先前已经採讨逐一解开,期待「台湾 2050 能源供需模拟器情境模拟器」的团队能够把数字改为 50-100GW,这才是合理的预估。

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为了比较美国陆上风电与台湾离岸风电的每月容量因素的差距,资料取得上,笔者尽量使用具公信力的数字。美国的数字来自于 EIA 的 Electric Power Monthly,里面有 Excel 档案可以下载,6.7.A 与 6.7.B 说明美国各种发电方式每月的容量因素变化。做统计的时候,因为没有取得 2014 年 12 月的数据,因此採用 2013 年的(陆上)风电与核能发电数据来做比较。

台湾离岸风电发电恐怕低估

台湾的离岸风电场目前并未实际启用,但一般认为澎湖的中屯风力发电示範系统数据,很接近台湾离岸风电场的真实数字,因此我们从工研院的「千架海陆风力机风力资讯整合平台」下载数据。完整的统计从 2001 年 7 月统计至 2014 年 4 月。我的研究选用 2003 年到 2004 年的数字。原因是台电的风机管理能力有待加强,当月可用率 / 妥善率在某些年份偏低,也就是说因为维修计画不够完善,导致风机停止发电,我选的这两年,恰好是台电管理绩效最好的两年的数字。降低管理不善影响真实每月容量因素的变异。根据未经证实的业界传闻,台湾陆上风电公司英华威集团的当月可用率 / 妥善率平均高达 98%,德国外商对于风场的管理能力远胜于台电。

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2004 年是润年,所以 2 月份有 29 天。我们统计这两个月的每月天数、每月小时数、实际发电量、理论发电量,最后计算出来每月的容量因素(Capacity Factor,CF)。从数字来看最低是 11%,最高是 82%,年度平均值为 44%。与欧美离岸风电场的平均年 CF 值相比,差异不大。

台湾离岸风电供电稳定度不佳?与美国陆上风电与核电比比看吧

把两年的发电量、天数、小时数、理论发电量合併计算,可以得到平均的每月容量因素。最小值(14%)出现在 7 月与 8 月,最大值(77%)出现在 1 月。平均数字依然是 44%。

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我们也用同样的方法,计算出每季平均 CF 值,最小值出现在第三季(夏季),为 20%。最大值为第四季(冬季),为 69%。

台湾离岸风电供电稳定度不佳?与美国陆上风电与核电比比看吧

最后,我们把台湾的离岸风电与美国的陆上风电、核电,三者的每月容量因素做一个比较表,如下。

台湾离岸风电供电稳定度不佳?与美国陆上风电与核电比比看吧

如果用图片来呈现,可以发现美国的陆上风电与核能发电的每月容量因素变异很接近,大概都是平均值的上下 10%。美国陆上风电约在 30%±10%,美国的核能发电约在 90%±7%。台湾的离岸风电变异就比较大,约略在 45%±30%。

澎湖中屯的风机是古董机 600KW,新式的(已量产)离岸风机约在 6-8MW。是否新的风机能够减少变异,有待实证。

台湾离岸风电供电稳定度不佳?与美国陆上风电与核电比比看吧

在产业界与投资界工作,所谓的专业讨论,有假设、有模型、有数字,最后的结果可能常常颠覆我们的预期。本文献给拥核的朋友们,表示笔者对于专业人士的尊敬。以前没有正面回应,不是笔者逃避,而是资料还没有收集完整。用不完整的资料硬凹结果,是对专业人士的不尊敬,也污辱了大众的智慧。

全球超级电网让风电互相支援,台湾不应该因为政治因素而缺席。工研院的「台湾 2050 能源供需模拟器情境模拟器」有关于离岸风电与地热发电的数字依然是错误的,导致模型的结果也是错误的,十分可惜。经过比较分析,每月容量因素的变化,美国陆上风电约在 30%±10%,美国的核能发电约在 90%±7%。台湾的离岸风电约在 45%±30%。是否新的 6-8MW 离岸风机能够减少变异,有待实证。

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