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【專文】油管地熱管、雙管齊下救缺電

三論如何將核電廠轉變成地熱電廠

 2017-06-02 14:42
核四停工後,面對台灣的缺電危機,以及台電的破產危機,將核四廠轉為地熱發電廠,是一個可行之道。圖/CC0
核四停工後,面對台灣的缺電危機,以及台電的破產危機,將核四廠轉為地熱發電廠,是一個可行之道。圖/CC0

台電及中油董事長的任務

在2016/07/30的《台灣英文新聞--時評》上,我發表了〈台電董事長的任務─讓「綠電」取代「核電」〉,文中主張新政府這四年的台電董事長的任務是:1.保證供電足夠不跳電、不停電。2.使核一、二、三廠能安全如期關廠除役。3.與民眾充分溝通解決核廢料爭議。4.配合電業法修法,台電分割轉型。5.發展綠能,讓「綠電」取代「核電」。6.領導台電在廢核過程中不至於破產。

我指出:「核四廠留下大筆負債但未實際運轉,會造成台電破產,台電資本額3,300億元而核四負債超過2,800億元。在此,我提供台電一個以深層地熱取代核電、活化既有資產的解套方案。其實我於兩年前就多次寫文章倡導,只是台電及政府視而不見。…核四廠可以向龜山島及琉球海槽掘井,一樣用同軸套管封閉循環取熱發電,放棄核能機組,轉為地熱發電廠。深層地熱井只要深度足夠,就可以挖到高熱地層,就可以取熱。先用小型機組發電,確認可行後採用多管匯流方式,…,發電機組和廠區可再運轉至少二十年。若有舊發電機及輸電網可用,只需挖地熱深井的費用,500MW發電容量應該在300億元以下。」

這一年來,台電公司在第5、6兩項做得非常不夠。本文將在這兩項再提出一些建議。另外,在2017/04/21的《台灣英文新聞--時評》上,我發表了〈地熱發電應「深」「淺」並進〉,建議:「中油公司陳金德董事長去美國看頁岩氣相關設備,其實最應該做的並不是評估在美國投資石化廠,而是應該將美國頁岩氣開採公司所使用的頁岩氣開採技術,即開挖達十公里深井的技術,帶回到中油公司,使中油具備能挖十公里深的豎井、斜井、定向井、水平井等技術。這樣中油公司就可以大力協助台灣深層地熱的開發工作。」在此文中,我將陳述中油公司如何用「開挖達十公里深井的技術」以及在核四廠興建儲油槽,來「油管地熱管、雙管齊下救缺電」。

核四廠將轉變為火力發電廠?實務上不可行

3月13日經濟部長李世光在立法院回覆立委質詢時說,核四廠將轉變為火力發電廠。台電董事長朱文成也做過這樣的表示。但是,用怎樣的燃料呢?火力發電廠基本上有燃煤電廠、燃油電廠、燃氣電廠。燃煤電廠因為PM2.5的空氣污染問題,像彰化台化的汽電共生廠、以及台中火力發電廠的燃煤機組,都造成很大的爭議。甚至基隆附近的深澳火力發電廠,原先擬改裝成燃煤電廠,但是因為居民抗爭,煤一直沒有辦法由港口運來,最後只好被迫再改成燃氣電廠。而目前台電公司也準備在深澳地區建立一座天然氣接收站。

我們看到大潭火力發電廠的天然氣機組擴大使用。桃園觀塘地區即使在十年前已經通過天然氣接收站的環評,但是目前開始興建天然氣接收站的工程,一直要到2023年才會完工。換句話講,核四廠如果要改成天然氣發電廠,那麼加上環評二至三年,單單核四所在的貢寮地區的天然氣接收站,到2025年可能都還沒有興建好。因此,改成天然氣發電廠也不可能。那麼,唯一剩下的就是改成燃油電廠。與燃氣相比,燃油電廠因使用液態燃料,燃料問題較容易解決,只是成本比較高。

液態燃料電廠是核四轉型暫時選項,再逐漸過渡成深層地熱電廠

台灣以前的燃油電廠,曾經有超過10%的不小比例,其中包括通霄電廠以及協和電廠。到目前為止,燃油電廠基本上都被淘汰了,除了協和電廠及離島地區之外。離島地區的燃油電廠,發電成本每度高達10元甚至更高,那麼基於急需基載電廠的時間考量,核四廠如果改成火力發電廠,唯一的可能是變成液態燃料電廠。因為液態燃料如甲醇、乙醚、酒精、輕油或重油可以用油輪,經過重件碼頭向核四廠輸入。所以,只要在核四廠區建一間足夠大的儲存槽,以及裝置够多個鍋爐燒水供給蒸汽,核四廠的一個汽輪機組就可運轉供電。

就所產生的汙染量而言,燃油電廠介於燃煤電廠與燃氣電廠之間。例如二氧化碳產生量,燃氣電廠是每度電0.6公斤,燃油電廠是0.8公斤至1公斤,而燃煤電廠則是1.2公斤左右。由於燃油電廠也有其他的污染問題,再加上過去二十年國際油價高攀,所以台灣的燃油電廠基本上都被燃氣電廠取代。例如通霄電廠就是一個非常好的例子。除了通霄電廠之外,另外一個電廠就是協和電廠。我們會以這兩個燃油電廠的運轉資料,來對燃油電廠的成本及如果核四廠要改變成燃油電廠,那麼每度電的成本是多少錢來做一些估算。

筆者在網路上找到一則通霄電廠及協和電廠的資料,題為〈從大潭、通霄電廠是不是「蚊子電廠」談起燃氣發電甘苦經驗〉,內容提到:「通霄電廠是台電燃氣發電的先鋒,1965年四部氣渦輪燃氣機組正式商業運轉,1968年又增加四部氣渦輪,總共裝置容量為116MW。這8部燃氣氣渦輪機,到1977年10月6日停止供氣後,才改燃輕油,到了1980年通霄新建複循環機組後,我們習慣叫它為『通霄舊廠』。1985年5月兩台GE製的氣渦輪機拆到澎湖電廠支援外島電力,後在2002年4月15日報廢。其餘6台氣渦輪發電機在1999年921大地震也發揮其最後價值,扮演全黑啟動的角色。」

另一篇〈發電成本為何那麼高〉提到:「民國90年協和發電廠全年度發電量10,228.66千度,每度燃料成本1.5992元,低硫燃料油每公秉8,232元。民國100年6月燃料油每公秉20,836元,如以相同效率運轉,則每度燃料成本推估約4.0477元。以民國100年營運狀況分析,平均購入電力每度3.0079元,每度購電價格最高為長生海湖廠4.2524元,最低台塑麥寮廠2.1412元,燃油電廠每度發電燃料成本4.0477元(依協和發電廠民國90年等效燃料成本推算),顯然比購入電力成本為高。」

通霄舊廠燃氣燃油互換視需求而定

在通霄電廠的案例中,我們看到原先的燃氣電廠(稱通霄舊廠),有一段時間變成燃燒輕油的燃油電廠,最後這些燃氣機組,又可以拆下來,運到其他的小電廠再度當成燃燒輕油的電廠來使用。因此我們在這裡提議的是,在核四廠內先裝燃油鍋爐,可以是多個燃燒輕油或者燃燒重油的鍋爐。不論是何種鍋爐,只要產生的總蒸汽量,能夠達到核四廠一個汽輪機組所需要的蒸汽量(每小時7,640285℃的高壓蒸汽),那麼就可以取代一個核四廠機組,推動一個1,350MW的蒸氣渦輪發電機組。在這段時間内,我們也要同步來挖掘地熱井,並且挖到一定量的地熱井,就可以取代一定量的燃油鍋爐。這些被地熱井取代的燃油鍋爐,也可運到別的地方去使用。

2016年台電發電成本:汽力燃油3.24/度,汽力燃氣2.49/

記得在1991年開始,一直到1994年核四廠八年跨年度特別預算通過,1996年5月24日晚間,核四工程國際標由美國奇異(GE)公司得標。我個人全力投入反核四這段時期,台電公司提供的資料是,核四廠一度電的發電成本是新台幣1.4元,燃煤是1.6元,燃油是1.8元,燃氣是2.2元。20年後的2016年,核四廠雖已建好,2015年馬政府宣佈封存三年,而2016年政黨輪替上台的蔡政府則宣佈廢核四。然而依照台電公司公佈的資料,2016年的發電成本,台電燃煤發電成本1.04元/度,燃氣複循環機組2.06元/度,汽力燃油每度電是成本3.24元,而燃燒天然氣的汽力燃氣每度電成本是2.49元。也就是説,雖然燃油電廠目前是台電所有機組中成本最高的,但也只是每度電3.24元,大約與目前台電的每度電售價差不多,並沒有高到天價。

即使用協和電廠的例子來看,在油價最高的2011年,也就是在日本福島核災後的油價來推估,那時的燃料成本,燃油每度電是4.05元。這是用2001及2011年時候的燃料油價格,以及使用的油量,去推估出來的。換句話講,即使是在油價天價的時候,而且是因為福島核災日本所有核電廠都停掉,改用燃氣及燃油的時候,台灣的燃油電廠的燃料成本是每度電4.05元。

核四轉成液態燃料電廠:發電成本每度電介於3.24元與4.5元間

那麼核四廠一個汽輪機若(暫時)改成用輕油或重油的煱爐來供給所需要的每小時7,640公噸的285℃蒸汽,即核四廠暫時轉成液態燃料電廠,那麼其燃料成本最多就是每度電4.05元。也就是說核四廠如果用燃油來供應熱源,儲油槽(由中油公司或台電公司)興建於核四廠内,並由中油公司用油輪運油,由既有的核四重件碼頭拉油管至油槽來供應,那麼核四廠的燃料成本,最多也就是4.05元。因為油料大量供應,成本可能會更低。也就是說核四廠用燃油來暫時取代,整體的分擔油槽建置費加燃料成本(不算原核四廠的核反應爐、汽機及送電設施),其每度的發電成本應該不到4.5元。

核四轉深層地熱發電成本為1.04/度,與台電燃煤一樣便宜

目前能源局公佈的,對台灣淺層地熱發電的躉購費率每度電是4.94元。若以這個數字的來看,使用深層地熱的地方,例如利澤地熱電廠,或者是核四廠改變成地熱電廠,其每度電的收購價格應該在4.94元以上,甚至高出一半達到每度電7元都不為過。但是我們認為,即使是目前推算出來的燃油電廠的每度電4.5元作為估算,那麼核四廠轉變成1,350MW的地熱電廠,也就是說在核四廠内挖掘135根地熱管,每根地熱管可以供應發10MW的電力的285℃的蒸汽量的話,那麼核四廠一個機組轉成地熱電廠,所需要的費用最多是1,350億元。

我估計每個地熱管之挖井建置費用大約6億元,最多10億元。那麼總共的花費,若每井6億元的話是810億元,若是每井10億元的話是1350億元。那麼一個機組轉變成地熱電廠的費用,最多就是1350億元。以20年運轉期,且容量因素80%來計算,每年發的電力是94.1億度電。20年共發1880億度電。每度電分擔的「核四機組改成地熱電廠」的成本是:1350/1880=0.714元。即使加上大約3年的燃油電廠每度電3.24元的過渡階段去平均,23年下來毎度電的成本大約1.04元。與台電燃煤一樣便宜,比其他任何種類的發電成本都更低,更只有海上風力發電的1/5以下(1.04/5.5=0.19)。

台電只用成熟技術,深層地熱要等利澤地熱電廠開發成功後才能用

在立法院資深立委的安排之下,我曾經與台電公司的技術總工程師討論有關地熱電廠的事情(4月21日),也就是說討論有關核二廠或核四廠轉變成地熱電廠的事情。基本上,他也同意只要能夠由地熱管供應足夠的285的蒸汽,那麼核四廠和核二廠裡面的汽輪機,就可以直接使用,更不用說那些供電設備了。那麼目前未解決的重點就只在於,這個一根6公里甚至7公里深的地熱管的挖井費用,CEEG同軸套管單管取熱的深層地熱技術的研發費用,應該如何解決。

台電公司代表堅持,台電公司使用的技術要是成熟技術。而我所提到的CEEG同軸套管單管取熱的技術,台電人員認為並不是成熟的技術。他說,如果我們蘭陽地熱資源公司能在利澤地熱電廠,開發出101MW發電容量,且成功發電併網供電,那麼台電公司就可以使用這種地熱發電的技術。

但是這個技術的研發費用誰出呢?我建議說,也可以在核四廠裡面挖一個6公里深井,或者在核二廠裡面挖一個6公里深的地熱井。因為依照最近的修法,以後國營企業必須將1%的營業額拿來做研發費用。而且核四廠一年的封存費用是10億元。那麼就用這10億元在核四廠,或核二廠,或利澤地熱電廠前公有地,或者核四廠旁邊的一塊地,來挖一個6公里深的地熱井,那不就解決了嗎?但是這位號稱是代表朱文成董事長來與我們討論的專案總工程師,以及在場的國會聯絡人,都跟我說,你們應該去找創投來投資6公里深井的挖井費用,以及CEEG同軸套管單管取熱的技術研發的資金問題。

綠能前瞻不管核四,台電寧願缺電倒閉也不用深層地熱發電

天呀!我們政府編列8800億元的前瞻計畫預算,竟然連10億元就能夠將1,350MW甚至2,700MW的核四廠轉變成地熱電廠,以後每度電成本只剩下1.04元的這種影響非常重大的「深層地熱可行性研究」的研發費用都撥不出來!區區10億元挖井費用可以使台電公司免除認列核四廠3000億元損失而倒閉,台電公司也不願意嘗試。台電朱文成董事長有什麼解決缺電問題並解除台電公司倒閉危機的更好方案嗎?

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