不穩定是燃氣商機?綠能比率提升燃氣卻沒有增加

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 25 日 8:15 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 風力 follow us in feedly

過去,許多可再生能源的反對者,認為可再生能源所謂的「不穩定性」,使電網需以燃氣發電來搭配,當可再生能源超過一定比例,將會使得燃氣發電增加,許多燃氣發電產業鏈也聽信這樣的說詞,對預期的廣大市場摩拳擦掌。很不幸的,事與願違,2015 年,歐洲有丹麥、愛爾蘭、葡萄牙、西班牙 4 國可再生能源超過 20%,但燃氣卻沒有想像中全面增加。



丹麥在國家政策下,風能比率逐年快速增加,於 2015 年風能達 40%,預定 2030 年要超過 70%,但天然氣消耗量卻大體維持不變。當然,丹麥並非一個探討此一議題的適當例子,因為丹麥地理上夾在北歐與西歐先進國家之間,且往北歐與西歐都有完善的高壓輸配基礎設施,電力可與周邊國家互通有無,減少了需要燃氣發電補不足的機率。

因此,電網相對孤立的西班牙較有研究價值。2010 年以來西班牙可再生能源比率約在 20%,不過西班牙燃氣需求也一樣沒有增加,一方面是因為西班牙景氣至 2013 年才開始恢復,總用電量減少,另一方面,西班牙並非採用燃氣發電來配合可再生能源,而是應用最傳統的能源儲存方式:抽蓄水力發電,西班牙抽蓄水力發電的儲能容量高達 83 億度電,燃氣發電自然就無用武之地了。

葡萄牙在 2015 年風能佔比超過 23%,雖然有 2.95 吉瓦輸配容量的跨國輸配能力,但是在風能比例超過 2 成還不斷提高下,理論上也要面臨電網平衡的挑戰。2016 年起葡萄牙天然氣消耗量的確有微幅上升,這似乎小幅度證明了葡萄牙啟動尖載燃氣發電廠以平衡風能的間歇性。

但是愛爾蘭的經驗卻又是另一回事。愛爾蘭也正大力發展風能,2010 到 2015 年愛爾蘭的風能佔比從歐洲第 4 提升到第 2。與丹麥不同,愛爾蘭身為島國,是相對孤立電網;又與西班牙不同,愛爾蘭的抽蓄水力發電資源在總體電力系統的規模小到可忽略,僅有 6,000 萬度儲能容量,只佔年總發電量的 0.1%,這下子愛爾蘭總該要燃燒更多天然氣了吧?然而事實卻非如此,愛爾蘭從 2010 年以來的天然氣消耗量卻下降了。

原因很簡單,以燃氣發電支應可再生能源,改變的是燃氣時間,不是增加燃氣用量。愛爾蘭原本將 8 座負循環燃氣發電廠當作基載電力使用,一整天都開著燒天然氣;因應可再生能源,改為尖載與中載使用,結果是,本來一天到晚全開,改為間歇性使用,這些燃氣電廠的容量因數(capacity factor)從 80% 降到 40%。

這也對燃氣發電的市場生態造成一定影響,由於使用方式不同,燃氣發電廠容量因數下降,相對成本提高,使得燃氣發電不但沒有因為可再生能源大幅成長而獲利,還陷入相對不利局面。尤其是高能源效率複循環燃氣發電廠陷入尷尬境地,因為原本複循環燃氣發電廠能源效率與成本效益都大勝單循環燃氣發電廠,但是若容量因數小於 25% 時,單循環開放式燃氣發電廠反而佔成本優勢。

可再生能源比例提升,燃氣卻沒有大成長,反而情況變得更複雜,這種現象,直接導致賭在可再生能源成長趨勢上的燃氣發電巨頭,如奇異(GE)以燃氣發電為主力的電力部門,陷入進退不得的困境。另一方面,燃氣還得先面對能源儲存的挑戰,在西班牙,老式的抽蓄水力發電消除了燃氣的需求,而全球電池儲能的成本快速下降,也使得燃氣發電未來還要面臨電池儲能的全面挑戰。

奇異等廠商夢想的燃氣商機,恐怕成為一場空,而部分反綠能人士提出的可再生能源比例提升後,燃氣增加導致碳排放反而增加的謬論,也只是純屬空想。

(首圖來源:Flickr/skyseeker CC BY 2.0)