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不存在的剩餘發電容量

不存在的剩餘發電容量
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要求廢核的人士其中一個提倡立即廢除核電的理由是香港有足夠的「剩餘發電容量」。例如反核之眾在一篇聲明中指,「即使馬上停用核電,香港還有超過20%的備用電量,根本綽綽有餘。」以及「香港剩餘電力接近40%,冬天還超過50%,實屬全球罕見。」這是對電力供應嚴重錯誤的理解

電力消耗隨時間及季節變化

首先需要明白,一個城市的用電量會隨時間變化。每日凌晨到早上的用電量最少,隨著居民起床、上班上學,日間的用電量會漸漸升高,直至黃昏才回落,晚間持續下降直到清晨。筆者找不到香港的每小時用電資料,附圖以澳州新南威爾士、英國英格蘭及威爾斯地區和美國加州三個已發展地區作為例子。圖中可見,今年七月三個地區平均每日需求最低的時間,用電只達高峰約60%。此外,用電亦隨季節變化。香港是亞熱帶地區,夏季需要較多空調因而用電量較高;寒帶地區則相反,一般冬季需要更多電力。

基載、負荷跟蹤和峰荷發電

簡單來說,最低用電時間仍然會使用的電力被稱為基載(base load)電力,而在用電量較高時需要的額外電力的則稱為峰荷(peak power)。一般而言,由於基發電機組全時間運作,對基載發電的要求是持續、高效能、穩定和成本較低;而使用峰荷發電的時間較少,但發電量隨時改變,因此主要要求是可以快速改變發電量,而對成本和效能的要求較低。另外亦有介於兩者之間的負荷跟蹤發電模式,在低需求時以部分容量發電,在高峰時期則全力運作。

由於煤的成本較低,而且一般燃煤發電需要很長時間才可達致最高負載,故被用於基載發電(註1)。核電主要的成本是營運和建設,燃料成本極低,亦常被用作基載發電。技術上核電亦可用於負荷跟蹤,主要可見於法國等核電比例較高的地區。天然氣可用於基載或峰荷發電,但根據其發電模式設計有所不同;另外,天然氣在近年價格才降至與煤相近,因此多被用於負荷跟蹤或峰荷發電。以供應香港80%人口用電的中電為例,青山煤電廠和大亞灣核電廠屬基載發電,共可提供5486兆瓦電量,與2012年的峰值6699兆瓦相差1213兆瓦,需由龍鼓灘天然氣發電廠提供。假如基載發電廠的機組需要維修,龍鼓灘發電廠要承擔的發電更多。

中電發電廠  類型      發電容量(兆瓦)
青山     燃煤發電    4108
龍鼓灘    天然氣聯合循環 2500
竹篙灣    柴油發電    300
大亞灣(70%)核電      1378
從化(50%) 蓄能水電    600

穩定供電需要備用容量

電網需要在固定的電壓下運作,才可以提供穩定的電力。一旦個別發電機組發生問題,電力公司需要在極短時間內啟動備用發電容量,以避免造成電壓不穩。事實上,只要零點幾秒的不穩供電,便有機會令電網其他部份的組件產生固障,造成大規模的停電。國際能源機構建議的備用率為20-35%。中電除了龍鼓灘發電廠,還有竹篙灣的後備發電廠,以及從化的廣州蓄能水電廠可作備用容量[註2],備用率約為32%,在國際能源機構的建議範圍內。假如按照反核之眾建議廢除核電,同持保持備用率在30%左右,中電將要增設1200兆瓦左右的發電機組。即使把備用率降至下限的20%,亦要增設約500兆瓦的機組才足夠。

廢除核電增加的空氣污染

由於大亞灣核電廠是被用於基載發電,雖然其發電容量只佔總發電容量約11%,但實際發電量則遠高於此。查大亞灣核電廠過去五年平均容量因數(即平均發電量除以發電容量)約為91%,假如立即停止購買大亞灣的核電,中電在香港需要增加的電量約為10974百萬度,是現時全港發電量的28%。

雖然天然氣算是污染較少的燃料,如中電的新機組的表現與龍鼓灘機組相近,增加的發電量亦會額外產生484萬公噸二氧化碳、183公噸二氧化硫、2275公噸氮氧化物,以及78公噸可吸入懸浮粒子。筆者在環保署找不到香港因發電而排放二氧化碳的總額,但後三者的排放量,分別是現時全港發電排放量的1.2%,7.1%和7.9%,絕非毫無影響。

註:
1 現時有把燃煤機組改造成負荷跟踨發電的嘗試,但技術仍未成熟。可以參考這篇路透社報導
2 蓄能水電廠本身不能發電,其原理是在非高峰時間向電網內其他電廠買入較便宜的電力抽水到高處,然後再在高鋒時期放水供電。網上資料所見,從化水電站是大亞灣核電站的配套建設,電力很有可能有大部分來自大亞灣核電廠。其中一篇參考可以見此

參考資料:
反核之眾:〈要求環境局撤回發電燃料組合方案核電立即歸零邁向節能與能源自主〉
香港政府:《香港便覽》水務、電力及氣體燃料供應
美國加州獨立供電系統營運機構:公開實時資訊系統 California ISO: Open Access Same-time Information System
澳州能源市場營運機構:數據 Australian Energy Market Operator: Data
英國國家電網:《電力輸送營運數據》National Grid: Electricity Transmission Operational Data
機電工程署:《香港能源最終用途數據》
中電:發電容量與備用率
國際原子能組織:核電機組資訊系統 IAEA Power Reactor Information System
中電:香港龍鼓灘設施表現數據

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