《越依賴核電,越缺電的法國》

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本文內容:
(1) 全球核電的發電量佔比逐年降低,中國大力安裝也無濟於事;
(2) 低度仰賴核電的西班牙,批發電價逐漸下降,法國則屢創新高;
(3) 法國營運中的核電容量,呈現持平狀態;
(4) 法國核電的淨發電量正在衰退(since 2005),Why?
(5) 法國夏天的高溫減少核電的發電量,秋冬兩季也有變數;
(6) 法國核電廠的不妥善率(unavailability)達裝置容量的10~30%;
(7) 妥善率很低的法國核電廠,平均停電(Zero Power)時間115.5天(31.64%);
(8) 核電廠老舊(87.5%>31年)+氣候因素造成法國的核電並不可靠,而讓電價大漲;延役使用老舊的核電廠就會遇到法國的窘境;
(9) 風光電力成為法國民眾的新歡。
※本專欄之文章僅供參考之用,並不構成要約、招攬或邀請、誘使、任何不論種類或形式之申述或訂立任何建議及推薦,請讀者運用個人獨立思考能力,自行作出投資決定,如因相關建議招致損失,概與《麥斯產業前瞻分析》及作者無涉。
核電佔全球發電量的佔比逐年下降當中,早於1996年就達到高峰,當年佔比為17.5%,之後開始逐年衰退,到了2020年佔比只剩下10.1%,年度總發電量2,553TWh。核電佔比下降與福島核災無關,主要是因為風光電力崛起,福島核災之後,離岸風電快速成長壓抑了核電的發展。未來壓抑核電成長的可再生能源還包括AGS地熱發電與波浪發電,這兩種新的能源都有機會把發電成本壓低到每度電新台幣1.5元,遠低於核電SMR的3元。核電是非常高科技的能源,但很可惜,被低科技與低成本的再生能源所打敗,核電在技術上是成功的,但是在商業上是失敗的,希望讀者理解,技術上成功的東西未必商業上會成功,兩者並非等號。
核電支持者常寄望於中國大力發展核電,讓核電復興,但是很可惜,先進國家已經不太願意新建核電廠,其減少的速度遠大於中國新建的速度。所以這幾年核電的總發電量呈現持平的狀態,我的預測是2030年之後,核電的總發電量會呈現崩盤的趨勢。成本高貴的SMR將帶來新的社會問題,並不是能源危機的解藥,在我的分析之後,SMR很可能是能源危機的毒藥。
圖一:全球核電的發電量佔比逐年降低,中國大力安裝也無濟於事
電力結構的不同,會影響批發電價(wholesale electricity prices)。我們以法國與西班牙為例,可以看到因為俄烏戰爭導致的歐洲能源危機,高度仰賴核電的法國,如今更缺電,批發電價直奔EUR$400/MWh(NT$12/kWh),低度仰賴核電的西班牙,批發電價下降至EUR$150/MWh(NT$4.5/kWh)。奇怪了?核電支持者常說核電好棒棒,成本最低廉,怎麼高度仰賴核電的法國電價確是西班牙的2.67倍,這中間是否有什麼誤會呢?
圖二:低度仰賴核電的西班牙,批發電價逐漸下降,法國則屢創新高
我們首先檢驗法國的核電裝置容量,發現呈現持平的現象。核電支持者宣稱,核電的容量因素高且穩定,當裝置容量持平的時候,理論上發電量也會持平,這就是簡單的數學原理。然而,當我們檢驗核電發電量的時候,卻看到下降與崩盤的趨勢。
圖三:法國營運中的核電容量,呈現持平狀態
當我們檢驗法國核電的發電量時,竟然看到高峰出現在2005年的430TWh(十億度電),當年度佔比達78.3%,之後逐年下降,到了2020年,核電的發電量僅剩下335.5TWh,佔比只有67.1%。好棒棒的核電居然在福島核災之前就開始衰退了,發電量與佔比都逐漸衰退,這究竟是什麼原因造成的呢?其中一個原因是氣候因素影響了核電廠的發電輸出。
圖四:法國核電的淨發電量正在衰退,Why?
法國的夏季、秋季、冬季均有不利於核電使用的氣候因素。夏季的高溫,導致核電散熱不易,因此只好降載輸出。夏季中斷時間通常很短,但可以同時觸及多座核電廠,而且幾乎肯定會更頻繁地發生。秋季則是河水流速過低,達不到散熱的要求,秋季中斷通常會持續更長的時間,但仍然更加局部化。它們發生在河流無法有效稀釋發電廠排放的熱水的低流量時期,從而更難遵守溫度規定。至於冬季,法國可能有風暴或水災,也會影響核電廠。
氣候因素引響核電廠並不是新聞,法國早在1976年就遇過了。2003年八月,高達10-15GW的核電(裝置容量的16-24%),因為高溫而停止運作。根據法國電網公司RTE的統計,2015-2020年當中,因為高溫導致核電零輸出高達4,000小時;額外還有4,000小時降低功率輸出;累積損失85億度電力;有逐年擴大的趨勢,因為光是2020年就損失30億度電。以上論述可知,所謂的核電容量因素高,所以發電量很穩定的論述並非全然正確。我們可以確定氣候因素也會讓核電廠停止發電或是降載發電,核電並不穩定。
圖五:法國夏天的高溫減少核電的發電量
如果風很大,非常適合離岸風機發電,可是風機卻故障了或受到限制,不能發電,此時容量因素為0,風機故障或受到限制而不能發電的頻率在電力上叫做妥善率(availability),也就是一年8,760小時裡,風機沒有故障可以使用的小時數。相反地,如果一年之內,核電廠有876小時因為故障而無法使用,此時妥善率為90%,不妥善率為10%。我們來檢驗法國核電的不妥佔率,發現高達10~30%,也就是說核電的容量因素(%)X裝置容量(GW)X妥佔率(70~90%)才是真正法國核電的發電量。在2020年這一年裡,打個比方,有十個反應爐在335天都故障,沒有發一度電;20個反應爐則在169天沒有發一度電。最慘的時候有30個反應爐不發電(33GW),最好的時候有6個反應爐不發電(6.7GW)。常常故障或受到安全限制而無法發電的核電廠,就不能稱為穩定的電力了。
圖六:法國核電廠的不妥善率達裝置容量的10~30%
統計上,把每個反應爐的故障天數相加可以得到reactor days,2020年的數據是6,475天。我們再除以總反應爐的數目56個,得到平均每個反應爐故障115.5天。一年也才365天,法國的核電反應爐平均故障115.5天,比例為31.64%。超過三成的時間都在故障的核電廠,在我的認知裡不能稱為穩定的電力。
圖七:妥善率很低的法國核電廠,平均停電(Zero Power)時間115.5天
延役使用老舊的核電廠,就會產生法國今日的窘境,時常故障,導致電價大漲。法國超過31年的核電廠佔比達87.5%。核電支持者常說延役使用核電廠,卻不敢告知法國老舊核電廠時常故障的現實,隱藏了事實的真相。
圖八:核電廠老舊+氣候因素造成法國的核電並不可靠,而讓電價大漲
法國人民的眼睛是雪亮的,以一份2020年的民意調查顯示,風光電力已經成為法國民眾的新歡,核電與石油敬陪末座。
圖九:風光電力成為法國民眾的新歡
本文透過數據分析,以法國為實證,來檢驗核電支持者慣用的說法。我們發現:(1) 核電並未復興,而是逐年衰退(發電量與佔比率都衰退);(2) 核電並不穩定,容易受到氣候變遷的因素影響;(3) 老舊核電廠不可以延役,因為超過31年的核電廠就常常故障;(4) SMR這個遠水救不了法國的近火,法國這十年之內要仰賴風光電力,來穩定電價。
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這個專題是用來出版我的前瞻產業分析,目標讀者為企業主、中高階主管、證券投資人,以及關心產業發展與社會創新的朋友們。我的產業分析已經不受產業別限制了,只要是我覺得有價值的資訊,就會在這個專欄出版。具體來說,包括能源、電力、循環經濟、電動車、生物製藥、醫療器材、ESG、半導體、電子、電機、電力、分子免疫。
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