吳明勳 副教授

國立成功大學機械工程學系

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為什麼一度電不是在任何時候、任何地方都一樣

討論發電成本，大部分情況下，數字基於平準化發電成本（Levelized Cost of Electricity, LCOE）。這個指標將燃料、維護、人事與折舊平均到電廠一生的發電量上，確實提供了一個方便的比較基準。
但問題在於，電力不像一般貨品或罐頭，不能先做好，長時間放著慢慢用。大多數情況下，電必須在需求出現的「那一刻」產出，並送達用戶端；差個幾秒鐘都可能造成停電。當我們只看平均成本，忽略「什麼時候用電」與「在哪裡同時用電」的，也就是考量時間軸與地域分佈時，電力系統真正承擔的成本與風險，就很容易被低估。
若把時間軸放回討論，首先需要理解「系統邊際成本」。簡單說，它問的是在某一個特定時段，系統如果要再多供應一度電，最低要多付出多少成本？以傳統火力機組來看，深夜通常比較便宜，因為基載機組本來就在運轉且有餘裕；夏季中午與傍晚則明顯提高，因必須啟動效率較差、利用率較低的機組，調度壓力與輸配電損失也會墊高費用。另一個從系統角度出發的指標是「容量價值」。它評估的不是平均發了多少度電，而是在負載同時衝高時，某種能源能提供多少可依賴的可用容量。國際上常見的衡量方法是 ELCC（等效負載承載能力），意義上就是它能讓系統少建、或少維持多少尖峰備容量。這兩個指標，分別回答「此刻再多一度要花多少」與「尖峰能穩住多少」，都不屬於LCOE的描述範圍。

 

圖1 台灣夏季日負載曲線(2021年7月27日) （來源：台電公司網站）

把這兩個概念套回如圖1的台灣的日負載曲線(目前台灣所有核能電廠已停止運轉，核能供電佔比為零)，脈絡會更清楚。台灣用電力在夏季中午是全年高峰，傍晚到晚間還有次高峰；冬季起伏較小，但中午仍偏高。為了滿足這些短暫卻尖銳的需求，以核能及火力為主體的系統必須長期維持可觀的備用容量。這些設備大部分時間不出力，固定成本卻無法省略。也就是說若為了滿足這些尖峰需求而建置大量傳統電廠，除建置經費，平時大部分時間不發電雖不耗費燃料，但仍要支出人力、維護及設備折舊成本。核能發電升降載速率慢，通常維持穩定定額輸出提供基載電力，將其用於供應尖峰不只成本將非常驚人，技術上也不可行。

 

以餐廳作為類比，可更直觀的理解「時間」對於供電能力的重要性。餐廳在平常時段，固定座位與爐台足以應付來客，對應到燃煤或核能等基載機組，長時間穩定出力、平均成本低。但到了午餐與晚餐，人潮同一時間湧入；若要同時滿足需求，餐廳勢必得有較大空間與座位，更多爐口與人手，並承擔這些資源在離峰時多半閒置的維持費。電網在尖峰面臨的壓力相仿：必須準備足夠的「同時出餐」能力，才能維持電網穩定，不缺電！餐廳應付這種狀況，常透過優惠券，鼓勵時間較為彈性的客人改在離峰用餐，或在離峰預製便當，用餐時段提供直接外帶。就能在不額外擴充空間、設備與人力的前提下，提升尖峰時段的供應能力，降低經營成本。這就對應到電力調度中「時間電價」、「需量反應」及「儲能」。

 

在此基礎上，各種電源的角色也就容易辨識。燃煤與核能擅長長時間穩定供應，容量因數高、LCOE低，是典型的基載；但面對尖峰，調度彈性有限，容量價值相對受限。天然氣機組雖然平均成本較高，卻能快速起停、迅速爬升，在尖峰時段常常扮演關鍵支撐。太陽能未必擁有最低的LCOE，卻在台灣最吃緊的時段-夏季中午-輸出最高，直接減少系統必須維持的尖峰備容量。且當太陽能占比提高，日間的盈餘電力可藉由如抽蓄水力或電池，移轉到傍晚與晚間，讓容量價值得以延伸。抽蓄與電池的經濟性，並不只來自度電成本，而是來自「把時間錯位的能量搬到尖峰」所創造的系統價值。離峰時充電，尖峰時放電，把能量轉移到最需要的時段；同時，快速的充放電也能協助頻率穩定與備轉維持，減少為了即時平衡而長年維持的傳統備用容量。當太陽能、風力與儲能成為一組可調度的組合，系統邊際成本最高的時段就會被「削峰填谷」，整體成本也更接近真實需求，減少冗餘。
離岸風力在不少夜間與冬季時段能穩定出力，與太陽能在時間上形成互補。特別是在冬季，可於傳統電廠歲修期間提供容量餘裕。容量價值往往也取決於可預測性，而隨著氣象預測技術的提升，間歇性再生能源的容量價值也日益增加。

 

除了時間與容量，各種能源發電設施先天地域佈局同樣影響成本，更有龐大的間接風險成本。再生能源多能靠近負載端建置，例如屋頂光電、小水力、生質能電廠、社區型儲能、園區自備綠電與微電網。分散式的配置縮短輸配電距離，降低線損，也把單點故障的風險分散開來。對台灣這樣面臨地震與颱風風險的島嶼來說，這不只關乎營運效率，更影響了電網韌性與國家安全。大型集中式電廠即使在災變時本體無恙，一旦重要變電站或主要輸電走廊受損被破壞，仍可能導致廣域停電。相較之下，分散式電源加上區域性的儲能與電網設計，能在異常狀況下維持局部供電，縮小停電範圍與時間。當我們在評估成本與價值時，這種系統結構帶來的風險與隱含間接成本，也應納入權衡。

 

總體來說，評估「哪一種電源比較貴」，不應只憑平均度電成本下結論。把時間與空間的風險放回成本，才能看見全貌；台灣的用電在時間上高度集中，但我們同時擁有能對應中午高峰的太陽能、在夜間與冬季補位的風力，以及能搬移能量到尖峰的儲能；若再配合分散式電網的佈局，系統風險也能被更有效地管理。以這樣多元的視角討論能源成本與價值，更可能得到符合台灣電力能源需求的結論。