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孙博勋:台电供不起台积电

孙博勋

孙博勋

十二年电力设计经验,曾任某外企设计公司高级工程师 来源:观察者网 2021-06-21 08:08:26

【文/观察者网专栏作者 孙博勋】

问大家一个问题:世界上最浪费的建筑工程是什么?

如果你进行搜索,得到的答案很可能是罗马尼亚议会宫,这座造价约241亿人民币的议会大厦,70%的房间没有使用。不过,它不是。

罗马尼亚议会宫(维基百科)

那么是号称造价800亿美元的迪拜世界岛(the world islands)吗?

迪拜世界岛(维基百科)

也不是,至少现在还不是。

答案是隶属于台湾省台湾电力公司(以下简称台电)的“核四”,直接投资2838亿新台币(约合652亿人民币)!

核四之殇

众所周知,民进党一向以“原谅色”为标志,且自诩为“绿色执政,品质保证”。这个“绿”,就是反核四、甚至是反核的绿。而提到核四,就不得不说民进党和民进党的能源政策,要了解民进党的能源政策,就一定得看下面这个时间表:

以上三个时间点,决定了此后35年民进党的能源政策。

核四,全称第四核能发电厂,位于台湾省台北县贡寮乡,装备两台先进沸水堆(ABWR)机组(知识点,下边会考),总装机容量2700MW,开工时间是1999年,完工时间……好像完不了工了。

全台共有四个核电厂,也就是大家熟知的核一、核二、核三和核四。核四的兴建计划,从选址开始就引起当地居民的强烈反对,之后又发生了影响深远的切尔诺贝利事件,这也成为民进党的有力武器,以至于我们听过的连台湾很多明星都纷纷喊出的“我是人,我反核”的口号,感兴趣的可以搜一下当年是谁支持这个口号,有惊喜。

“我是人,我反核”。图自联合报

台湾自1978年开始,陆续建了核一厂(BWR沸水堆)、核二厂(BWR沸水堆)、核三厂(PWR压水堆)。1999年,台湾开工建造核四,却在次年被上台执政的陈水扁当局叫停。2014年4月15日,民进党的悲情人物、前主席林义雄开始以“无限期绝食”的行为,要求时任领导人的马英九停建核四,继而推动了当年4月27日的“反核大游行”。游行当天下午,马英九宣布封存核四。

从此,前后花费将近四千亿新台币的核四,就正式迈入了“烂尾”的行列,并且高居世界榜首。这还不算完,核电的封存不像火电和风电,为了维持堆芯和附属组件的安全,每年还要花费13亿新台币来做基本保养工作。

2018年7月5日,又是一个有意思的日子,为了落实“非核家园”的口号,民进党当局指示台电把核四的一批燃料棒偷偷运往美国,并于2021年3月28日将最后一批燃料棒运走,至此,核四基本没有重启可能,烂尾烂到了极致。

抛开政治考量,仅就技术上分析,台湾的反核有如下的问题:

1. 反核为什么要反核四?实际上核四作为先进沸水反应堆(ABWR),减少了放射性废物量、采用内置泵以及改进堆芯等设计,其安全性是要高于核一和核二的沸水反应堆(BWR)的。2014年反核四的原因之一——日本福岛地震造成三台裸露堆芯的1#、2#、3#机组类型和台湾的核一厂、核二厂的类型一致(BWR3-BWR4).一句话总结就是放着新的、更安全的不用,一直用老的、相对不安全的机组,就是这么神奇。

2. 台电财务风险。台电公司2021年预算报告显示,总资产预计2.26万亿新台币,资产负债率85.52%,仅就初投资和运维费用而言,如果把核四整体计提亏损,台电公司将资不抵债。

3. 核四封存后,有人做了这样一张预测图作对比,图中显示,2025年台湾的备用容量是负的。届时,台湾除了限电将别无他法。

缺爱的电,缺电的网

那么,台湾到底缺不缺电?

“台湾不缺电,国民党把电藏起来了”,这是常能从民进党和台湾反核人士口中听到的话语。在这里,我不妨也呼吁一下,国民党请把你们藏电的技术拿出来!因为按照民进党的说法,你们应该是掌握了电能大规模存储的技术,如此之大量的电能储存,超过最先进水平至少50年,所以请为全人类做个贡献吧。

说回台湾大停电,自蔡英文上台以来,台湾已经发生了3次大停电,而且2021年5月13日停电和18日仅仅隔了五天。那么问题来了:为什么停电?

这里我们分别列举事故原因:

1. 台中大潭电厂:2017年8月15日,一名中油员工,一名外包员工,在检修的过程中违规操作,造成中油天然气输送管道阀门关闭,大潭电厂6套联合循环(CCCP)机组集体跳机,一下子缺电4300MW。实际上大潭电厂还有更大的隐患,就是台中港到大潭140公里长的海底输气管线,这里就不想详述了,只是认为设计缺陷颇多。

2. 高雄兴达电厂:2021年5月13日,装机容量4326MW的高雄兴达电厂5月13日由于工人误触隔离开关,导致全台大停电,兴达电厂三台机组跳机。

3. 2021年5月17日,台电公司声称,由于台湾旱情严峻,大甲溪水电厂缺水导致发电量减少46%,当天发电量甚至减少至装机容量的7%,因此导致分区限电,限电户数达到66万户。

以上三次停限电,实际上都说明了同一个问题:台湾缺电!

首先台湾电网本质上是一个孤岛电网,台湾全年尖峰负载约为37070MW,相当于北京和天津的最高负荷总和。电网的负荷就像春运,列车多了平时用不上,少了又不够用,而像德国这种大陆国家,可以连接周边国家的电网进行实时调度,台湾电网没有和任何区域内其它国家和地区的电网相联。而电网本身由于其负荷每时每刻都在变化,都是在暂态运行,从一个暂态过渡到另一个暂态,如果过程中影响因素的权重越大,暂态的稳定性越差,也就越容易跳机。北美电力可靠性委员会(NERC)推荐备载容量为15%,然而台湾电网在进入夏季后,备载容量经常性地维持在相当低的程度,如5月19日台电的备载容量是6.86%。

与此形成鲜明对比的是海南电网,2007年始建的北起广东湛江500千伏港城变电站,南至海南澄迈福山变电站,一举使海南电网摆脱了孤岛运行,成为国网的一部分,大大提高了其稳定性,并且现今的海南电网仍在不断升级。

上图是最新的台湾能源构成。根据民进党当局和台电的计划,“台湾2025非核家园”核电的份额全数被燃气发电和可再生能源替代,并且再生能源的比例要提高到20%。民进党当局既要在2025年建成“非核家园”,又承诺在2030年减少20%的碳排放、2050年减排50%,而废核后出现的电力缺口得靠火电厂补足,甚至在过往电力吃紧时,台湾中油已停炉的自备电厂还有部分应急柴发都被拿过来发电。

根据台电统计资料,截止2021年3月底,台湾全岛共建成5768MW光伏发电,625MW风电。这里要科普一下,风力发电的启动风速一般为2.4-4m/s,并在风速高于20-25m/s停机,以保护发电机。也就是说,在风速范围低于2.4m/s和高于25m/s的时候,常规风力发电机是不发电的。

下图是过去一年内台电公司风电发电量:

那么太阳能呢?太阳能在晚上不能发电,阴天下雨也不行,可是台电高层一直在说:最缺的、就是晚上的电!

根据台电所提供的数据,以及民进党的能源计划,笔者做了一个2025年左右台电的能源构成预测:

根据图中数据,我们再算一次:燃气53%+再生能源20%=83%,而台电的报告说电网的年备载容量“多为”10%,那我们就按10%算(虽然我不信,因为“多为”这个词根本没有统计学意义)。目前台湾能源燃料98%以上依赖进口,而天然气的特点就是贮存时间短,台湾又是完全依靠LNG船运供应发电用天然气。新能源中光伏发电是晴天电多阴天电少,夜晚供电为0;风力发电冬季多夏季少,白天多夜晚少。有意思的是,台电官网有这么一句话:“台湾东北季风强盛,每年 1-3 月及 10-12 月的发电量约佔整年度之 70%,相较之下夏季用电高峰(4-6月)恰是风资源最弱季节”。也就是说,假如台风围绕台湾,或者连续阴雨天,或者连续低气压,或者连续高温夜晚,或者台湾岛被封锁,台湾电网将毫无悬念地不断挂掉。

何况台湾还有个电老虎:台积电。2019年公开数据显示,台积电一年的耗电量是143.3亿度电,比5年前增加了54.12亿度电,也就说在这5年里台积电电量平均年增长率为12.5%。整个台湾地区2019年的总发电量为2400亿度,如果台积电所有的厂区都在台湾,台湾只能勉强供电给台积电。台积电造的每一颗芯片需要经过3000多道工序才能完工,而这3000多道工序需要一直维持恒温、高压等各种复杂环境,并且台积电一直在引进EUV光刻机这个用电大户。这一切都需要电,造的芯片越多越高级,用的电就越多。

台电公司目前已核准四个电厂的扩建计划,共新增11套燃气联合循环机组(CCCP),这样我们就能看到一个有意思的现象:民进党一边喊着台湾不缺电,一边花大价钱建火电厂,用他们很喜欢的日式梗总结就是:“口嫌体正直”。

台湾“驻日代表”谢长廷说过一句实话,日本人曾问台湾非核家园目标不会缺电吗?他回说“绝对不会,但电从哪里来,还不知道”。而台湾的停电事件,未完待续……

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孙博勋

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小婷

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