本屆COP 28的最突出亮點,莫過於美、英、法、日本、南韓等超過20國簽署的一項核能宣言,目標在2050年前將核能發電的裝置容量增至3倍。這無異在國際能源界投下一枚震撼彈。核電之所以受到青睞,除了其低碳排放之外,其超低的發電成本,更是各國發電結構中的首選。

從平均水平(即生命週期)來看,核能發電極具經濟效益,其結合安全、可靠和極低溫室氣體排放的優點。現有核電廠功能良好,具有高度可預測性,營運成本幾乎低於所有化石燃料競爭對手,營運成本膨脹風險非常低。核電廠運行壽命可達60年,甚至有時可達更長時間。

從一開始,低燃料成本就是核電廠競爭力勝過火力電廠的原因。但是,鈾必須加工、濃縮並製成燃料元件,這約占總燃料成本的一半。在評估核電的經濟效益時,還必須考慮放射性核廢燃料的管理及最終處置津貼,但是即使包括這些費用,OECD核電廠總燃料成本通常僅為燃煤電廠的三分之一至二分之一,或燃氣複合式循環電廠的四分之一至五分之一。美國核能研究所建議,燃煤電廠的燃料成本應占總成本78%,燃氣電廠的燃料成本約占總成本87%,而核電廠的鈾成本約占總成本14%(如果包括所有前端和終端核廢料管理成本則為34%)。

鈾的優點在於運輸容易與高度濃縮,另外鈾也是一種高密度廉價燃料。鈾發電所需數量遠少於煤炭或石油。一公斤天然鈾能量約為一公斤煤炭的20,000倍。因此本質上,鈾是一種運輸非常方便且可交易的商品。就核電廠而言,核燃料價格對發電總成本佔比相對較小,因此即使燃料價格大幅上漲,影響性也相對不高。另外,全球鈾礦資源豐富,可以廣泛開採使用。

退役成本約為核電初始資本成本的9-15%。但是,如果進行整個生命週期折價計算,則它們僅占投資成本的百分之幾,這對整體發電成本的貢獻甚至更少。在美國,它們的成本約為0.1-0.2美分/千瓦時,不超過發電成本的5%。

世界核能協會(WNA)於2017年初發布《核電經濟學和計畫結構》。該報告指出,新建核電廠經濟效益受到資本成本的嚴重影響,因為資本成本至少占發電成本的百分之六十以上。總體資本成本的主要變量包括利息和工期。在某些國家,由於OECD新反應器建造的匱乏及新設計的引入,核電廠資本成本影響比實際情況嚴重,在國際能源機構(IEA)看來,該成本發展已達頂峰。在持續發展核電的國家,資本成本得到控制,就韓國而言,甚至降低。在過去15年,平均建造工期下降。一旦有新的核電廠完成,電力生產成本就降低,並且可以預期性地保持穩定。

在任何由能源產生電力的系統中,為了滿足電網實際需求成本,系統成本是另一個經濟考慮要素。核能發電的系統成本之所以極低,是因為其具有極高的電力可調度性。間歇性再生能源因為電力輸出取決於偶發的風能或太陽能,因此系統成本成為一項關鍵因素。如果再生能源加入供電結構,則系統成本將顯著增加,並且很容易超過原先發電成本。在2019年,OECD核能機構曾就系統成本進行建模分析,結果發現系統成本在德國有明顯影響。當以電力均化成本(LCOE)比較各類能源的發電成本時,系統成本常視為一項重要考慮因素。由於核電具有適度系統成本,因此當以均化成本為衡量基礎時,核能總體成本競爭力大大提高。

2019年OECD核能機構的一份研究報告《脫碳成本:高額份核能和再生能源的系統成本》發現,大量間歇性再生電力的整合對OECD電力系統以及諸如此類的可調度發電機(如核電)構成重大挑戰。間歇性再生能源(電網級)的系統成本很高(8-50美元/MWh),但這取決於國家/地區、環境和技術(例如,陸上風電<海上風電<太陽光電)的差異,至於核電的系統成本則約為1-3美元/MWh。

在五大發電成本要素(資本、維運、燃料、外部、系統)分析之後,我們發現核電成本與其他發電形式具有競爭力,除非是在可以直接取得低成本化石燃料的地點。在核電廠總發電成本中,燃料成本僅占很小部分,儘管核電的資本成本高過煤電,以及遠高於氣電。但是,核電、煤電、氣電等大型電廠的系統成本比間歇性再生能源低得多。尤其是核電充分提供長期、高資本投資的獎勵效益,在短期價格信號驅動的解除管制市場中,核電挑戰綠色供電系統的多元性與安全性。經過本文評估核電的經濟效益,並充分考慮退役和核廢料處理成本,我們認為核電是全球大型基礎建設典範,其超低成本和交付挑戰不容小覷。(作者為工研院能環所前研究員)

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