【低成本的深度脫碳還需核能】
＃風光超過四成五會墊高電力系統的成本 ＃MIT不是網軍
MIT的能源、環境和農業經濟學家John Reilly，MIT全球變遷科學與政策計畫（Joint Program on the Science and Policy of Global Change）的共同主任。最近發表與總結了一篇報告《深度脫碳的美國，核能扮演的角色？》。
如果風機與太陽能板的生意日隆、價格日低，為什麼還需要核能？
原因是，當我們不斷建置太陽能板和風機時，它們的產率將可能下降；且儘管個別太陽能板的成本很低，累積下來若超過一定數量，也會給剩餘的電力系統施加相當可觀的成本壓力。MIT研究團隊對這種趨勢進行了考查，並以此解釋為何建立一個在預算上可負擔的脫碳能源系統，新建與既有的核電廠扮演著重要的角色。
我們要清楚知道，未來所謂發電均畫成本LCOE可能無法完全反映各項能源的發電成本，他忽略的調度與輸電上的成本。
報告中針對四項情境提出模擬，分別為基準線、高再生能源減碳配比、有核能減碳配比以及彈性核能減碳配比(風光約佔比四成、核能約三成)，分析結果在各區域皆顯示調度措施、市場價格以及碳價成本在有核能的情境中皆可取得較多的優勢，當然這也取決未來核能的發展是否能夠在新機組上成功削減成本(彈性核能與一般核能的情境差別沒有出現在成本上，但卻可以容納更多再生能源提升其效率)。
報告中的情境假設我認為滿值得台灣參考，因為情境中風光的發電曲線與台灣相近，天然氣比例也差不多，或許調度上也可以有些想法。而核能的部分，文章中對低價核能的設定約為台幣1.5~1.8元，對應台灣有些偏高，也就代表若我們參考類似情境效益應該更得以彰顯。
不過既然是模擬，勢必也代表僅作參考用，有許多條件假設尚未納入，例如進一步的政策誘因、需量反應、市場規劃等等，這些都可以幫助再生能源再進一步提升，然而，報告中也未納入為了解決電力潮流壅塞需增加的電力網強化成本，根據各地經驗，將會是筆可觀數字。
▍完整報告分析 https://reurl.cc/M7LaRL
▍風光電的成本
風光電在市場上仍有很大的成長空間，理應讓它倍數成長，可是MIT的研究發現，一旦變動型再生能源（風能、太陽能）提供某一區域的總發電量達40％—約4倍於它們在全國的佔比，電力系統的成本就變得很貴；在某些風光市場滲透率更高的地區，麻煩已開始浮現，更別說4成的佔比仍遠低於再生能源支持者鼓吹的百分百願景。
將風光產電的配比提高到40％以上會發生什麼事？對電力系統而言，至少會產生兩種不利影響：首先，愈大量的太陽能和風電會被要求「減產」(Curtailment)，意思就是風光電機組在產值最高的時段，退出與電網的併聯，因為電量的供給超過了需求。其次，當風光發不出電的時段，需要更多備用的發電容量，由於這些多出的備用容量大部分時間都閒置，因此增加了系統的成本。
舉例：加州是部署間歇性再生能源的領頭羊，卻在今年4月，讓原本可發出19億度的再生能源機組退出電網，按國內的零售均價計算，19億度的產值達數千萬美元，但沒併電網、就全部歸零。另外在5月時，加州關閉裝置容量4,700MW的再生能源，多數是太陽能。相比之下，胡佛水壩的裝置容量為2,000MW。
▍儲能能幫忙嗎？
面對再生能源的困境，儲能雖然可以幫忙，可儲能的策略是建立在小時或一天的基礎上（而無法擴大到季節或月份的尺度），且當開始仔細研究時，會發現它比想像中更困難。首先是價格：電池製造商的報價很模糊，但容量1度電的鋰離子電池售價大概不出300美元，這個數字雖比早期便宜，但以大量儲存一個12分錢的商品（美國一度電力）來說，還是太貴了。價格之外電力儲存時間也是待克服的一點。
▍核能與碳捕捉
因此，如果要想在本世紀中葉前將電力部門的碳排放下縮9成、降至2005年的10％(美國)，這個系統需要其他工具，例如核能和碳捕捉（但在碳捕捉便宜到能大量使用前，仍有很多工作要做）。即使核能每度的成本高於太陽能或風能，它也能非常有用，因為核能可在風光不發電時提供能源，反觀如果再生能源在需要時無法發電，再便宜也沒用。
但研究也發現，要使核能在脫碳之路中發揮作用，必須找到方法降低建置新電廠的成本，這不會在短期內發生，因為建立「創新」需要漫長與艱苦的學習曲線，但能源產業已證明，硬體與人才確實能遵循學習曲線，看看風場或壓裂技術的演進便知。
▍放太多雞蛋的籃子
放太多的風蛋與太陽蛋在再生能源的籃子中，造成的根本問題是：需具備比給定的負載水平大很多的發電容量，才能滿足該負載水平。
過去火力發電廠可以有需要就啟動，系統唯一要具備的只是滿足電力需求的容量、再加上一點因應機組故障的發電餘裕；今天你得有足夠的（備轉）容量，去平衡風光電在間歇期造成的發電量損失。一個「100MW」的太陽能電廠只能在中午前後發出100MW的電，可用電高峰通常會在幾個小時後才出現，此時太陽已快西下，僅能發出比裝置容量小很多的電。風電亦然，通常在需求不高的夜間發出最多電，當世界清醒且吃電時，風機的發揮僅達它最大潛能的一小部分。
總之，一個以再生能源為中心的電力系統，就算容量大到可以滿足用電峰值需求，也不可避免地面臨生產大量沒有價值的剩餘電力的問題。到2050年，如果我們的目標是（而且必須如此）使電力部門脫碳，我們仍需要不間斷供應的零碳來源，例如核能。
▍參考資料：Too much wind and solar raises power system costs. Deep decarbonization requires nuclear https://reurl.cc/K6Le5R
圖片為合成
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