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【台湾】【工业】台湾能源供应的未来
2019/09/28 12:25
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我的文章在大陆并不受媒体审查单位的青睐。

现在《观察者网》决定把我的文章主要发表在《观察员区》。因爲在付费墙之后,比较方便维持我直白的风格。

不过既然是付费区,就不能在别处先行或同时发表。此后《观察者网》计划刊登的文章,我在博客会礼让一周,期间会提供链接(在这里https://member.guancha.cn/post/view?id=900),让有观察员账户的读者可以立即閲读。其它读者,请耐心等待。

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四年前,台湾的电力供应在几代民粹政府的多年忽视和管理不善之后,终于明显地捉襟见肘,成爲民众生活和工业发展的一大障碍。当台积电公开宣布计划自行在新竹建设发电厂时,我在《台湾经济的最后支柱》一文中预测,这纯粹只是为了到大陆建厂预埋伏笔,以避免日后舆论的抨击。文章写完不到四个月,台积电果然将第四座12寸晶圆厂建设在南京,自建电厂的事也没有再提过。

蔡英文上台之后,完全掌控立法院,对任何花大钱的事都兴致勃勃。一般民众只注意到她那个要花8000多亿元新台币在铁轨交通上的“前瞻”计划,其实在电力供应方面,仅仅是风电一项,她就准备在2030年之前,花费10000亿新台币。你们没有看错,这里有四个零。

但是虽然风电早在2015年马英九的任期内就开始示范工程,当时的技术不成熟,组织(亦即台湾本地土豪为了围标政府项目而特别设立的总包商公司)也不存在,所以从批准到建成有5-6年的延迟。爲了解决火烧眉毛的电力短缺问题,除了暂缓核电的退役之外,还必须新建火电厂。然而煤电污染恰是社会和人命成本最高的发电方式,所以只好选择天然气。

上图是世界历史上各种不同发电方法每十亿度电(TWh)所伤害的人命,由上至下分别是褐煤、普通煤、重油、生物燃料、天然气和核电;“爱”没有被列入其中,可能是因爲其净人命损失是太大的负值。

天然气的主要成分是甲烷(Methane),它的燃烧很完全,基本不产生雾霾,而且因爲每一个碳原子对应著四个氢原子,它所产生的二氧化碳比例是所有火力电厂中最低。原本天然气不普及,原因在于它比较贵,而且需要特殊的运输和冷藏设备,但是在过去十多年,一方面美国的页岩气大量进入世界市场,另一方面传统的供应国也终于投资建设了所需的基础设施,世界各国的新火电厂开始普遍采用天然气。例如日本在福岛核灾之后,关闭了所有核电站,就只能改用天然气。

但是其实天然气对全球暖化是非常不利的。这是因爲甲烷本身的温室效应比二氧化碳强84倍,在开采、运输、储藏和消费的过程中,都会有部分甲烷直接挥发到大气之中,所以天然气并不是解决全球暖化的好方法。

讲到甲烷的温室效应,这里提一个题外话:在十几年前,英美媒体讨论全球暖化,算的都是“等效二氧化碳”,也就是包括甲烷的贡献。但后来有一天,虽然甲烷排放的增速比二氧化碳还高,却忽然一夕之间,全都改成只算后者。那个转折点在于中国的二氧化碳总排放量超过了美国,爲了能说出“中国是世界最大污染国”那句话,他们必须改用不同的标尺。实际上,甲烷排放有两大来源,一个是牛反刍后胃肠内发酵所产生的排气,另一个是开采天然气时的泄露损失,美国在这两方面都排名前列。如果继续算入甲烷的贡献,英美媒体就无法完成他们对民众的仇中洗脑任务;至于中国人口比美国高4倍的事实,就更不用指望他们会主动提起。

言归正传。天然气发电使用的是燃气轮机(Gas Turbine),我在今年一月上《八方论坛》解释孟晚舟事件背后真相的时候,曾经顺便提到,根据美国司法部的文件,Alstom在马英九任内卖燃气轮机给台湾时,也付了回扣。既然台湾当局的政风并没有什么整顿,我们可以简单推论台湾新建的燃气轮机,和下面要谈的风力轮机(Wind Turbine)也都会有回扣的成分。

蔡英文批准要建的天然气发电站中,最大的在台中火电厂,有两个机组,总发电量是0.26GW,还不到台湾总需求的1%。这里的问题还是在于运输和储存上的困难:不但必须靠近海港,港坞本身必须有专门接收天然气的设备,然后还要有专用管道送到发电站。总之,天然气火电厂并不容易建。台湾目前的缺电量是10%左右,考虑到未来10年的需求增长,以及老旧煤电站和核电反应炉将被退役,所需的新装机量高达40%,亦即12GW,这显然不是天然气能满足的。

还好在新能源这件事上,台湾的时运实在不错,不但全球天然气供应的兴起刚好可以暂时弥补空缺,在必须另找11GW的清洁能源的未来十年中,台湾唯一有天然资源的项目,技术也正好成熟,价钱降到合理的地步。这里我指的是海上风电。

台湾地狭人稠,阴雨天多,光伏和陆上风电都不对头,但是台湾海峡水浅风强,恰是适合海上风电的环境。刚好过去几年,同样临近浅海(北海)的英国已经大幅投资,头一个吃螃蟹,把海上风电的单位价钱以每两年降低一半的速率,压到许多国家都可以接受的地步。台湾政权里,还是有理性的技术官僚,在政策上做出了最佳的选择。

上图是几个主要国家计划中的海上风电发电量;台湾目前的规划,基本和日本(深蓝线)相同,不过台湾的行政效率下降得太快,很可能会有一系列的延误。

和光伏不同,中国的风电工业还落后世界先进水平半代,所以在海外并没有太大的竞争力,中国以外大部分的装机量,是由丹麦厂商独占,美国的GE和德国的Siemens则提供其核心部件,亦即风力轮机。今年欧美最新推出的机种是12MW的轮机,然后中方宣布了10MW和8MW的机型。

台湾目前已经装机联网的海上风电,只有不到0.4GW,叫做Formosa 1。2020-2025年间的Formosa 2和2025-2030年的Formosa 3,将使用8MW的新机型,总发电量各有5.5GW。不过我觉得风电的技术还在日新月异地改进之中,五年后必然可以换用更大的风力轮机,所以Formosa 3应该会有可观的扩展空间。现在的主要问题,是政治扯皮,幕后的利益分配谈不拢的话,延误在所难免,尤其如果政权更迭,那么在10000亿台币的总预算(Formosa 3刚刚于今年发包定案,总包商居然换了,这其中必有不足爲外人道的内幕)中发现弊案,几乎是可以确定的事。

我虽然不热衷于讨论台湾的政党斗争,既然谈到政权更迭的话题,就顺便评论一下有关蔡英文毕业论文的事(我原本说读者可以在留言栏讨论这个话题,但是第一个留言就提醒我,这种话题特别容易吸引非理性的讨论;和没有逻辑能力的人对话,是非常痛苦的事,所以还是省了,这方面的留言讨论一律禁止)。从LSE和蔡英文团队的反应来看,我觉得很明显的,她的确拿到了文凭(当然,并不一定是凭本事的),之所以遮遮掩掩,是论文抄袭太多,或者有其它类似的严重问题,不能让外人获得任何版本。国民党居然对这个天上掉下来的馅饼弃而不顾,真又是一个现代奇观。

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9楼. zjtzlhlhs
2019/10/16 23:23
说到新能源,这期的《睡前消息》总结了一下大陆蓄能电站计划,看起来规模相当可观
https://youtu.be/xNSse9zG1co
这个说法我不同意。中国的水资源,在世界各国中算是非常匮乏的,和美国根本不能比,灌溉、防洪又必然有优先,所以最终还是必须有化学电池才行。 王孟源2019/10/17 00:01回覆
8楼. K.
2019/10/09 05:50
.
任何国家自我感觉良好的时候都会发明各种理论证明自己拥有天命,但美国即使在全部人类历史中也属于狂妄过度的那一类

合众国本身就自带宗教狂热基因,又太年轻太顺利,二百多年没吃过大亏,为了对付最大的敌人苏联把意识形态拉升到极致,结果苏联在这当口自己垮了,导致美国人以为自己的意识形态真的是普世真理

同时因为国民来自世界各地,美国不能宣扬基于国族的民族主义,只能用普世价值代替,如果真的在世界主义的道路上走下去逐渐整合地球也好,事实上苏联崩溃后历史的确把这个机会交到了美国手上,但美国的统治阶级只是把世界当做压榨的对象

当然他们对美国国内也是一样压榨,为了对美国人隐瞒这一点,他们用了所有能用的手段,极端意识形态、仇外、用平权的幌子挑动底层互斗,同时贫富差距继续扩大

从历史和人性上看,除非科技突然迎来无法想象的革命性进展(近似于天上掉馅饼),否则我认为这个恶性循环只会不断继续下去,直到不可避免的最后时刻到来,而美国的统治阶级已经无法像冷战初期那样付出了

(统治阶级真正释出利益缓解贫富差距,这正是当年美国战胜苏联的核心法宝,不过那也是因为当年的苏联鲁莽地大声宣扬彻底消灭资本主义,使统治阶级真正感到了危机,而今天的竞争对手已经吸取了这个教训)

不过,问题是支撑美国的几根最大的柱子现在还没有彻底腐朽,特别是军事力量,任何国家腐化的时候,军事力量都是最后腐化的,因为如果连军事力量都腐朽殆尽,这个国家的灭亡就进入倒计时了,现在的美军离这种状态还很远。核武器出现之后,大国之间不会进行常规战争,这就使美军避免了在战争中遭到打击的情况,那么就只能等它慢慢腐朽,这要等上非常长的时间
你作爲一向积极参与讨论的老读者之一,这五年的时间没有白费;这些道理正是我一再解释的美国真相。 王孟源2019/10/09 06:48回覆
7楼. 大一统理论
2019/10/09 03:44

其实排碳权交易已经有了也确实存在这种金融商品.(我下面会给出资料)只不过制度可能很多Bug非常不完善,或者只能在国内实施要跨国实施是很困难的,如果没办法确保人与人之间以及国与国之间有完全平等的人均排碳量,只是对总量进行管制,这样开发中国家手中的碳权价格就会上涨以至于让已开发国家花大价钱来购买(开发中国家因此得到经济补贴)如果全球减排和总量管制迟早都是要做的,问题就在于谁该排多谁该排少?(又如我刚刚楼下所说充满不平等的生产关系)如果让欧美国家来设计全球排碳权交易制度就会出现一大堆漏洞,欧美国家必定会强迫开发中国家接受不平等的排碳权总量管制制度,而忽略以人均排碳权为基础进行总量管制才是公平的,那么必定所有国家都不可能接受全球减排,最终会导致赛局理论囚徒困境的结局让全球暖化失控,因为对开发中国家来讲人均排碳量比较低,必定不可能去接受已开发国家的条件,除非用我刚刚提出的这种方式,例如印度只有2吨/每年,例如不管欧盟在怎么环保都还是高出印度4~5倍,而美国高出8~9倍,而川普退出巴黎气候协定已经证明这一点,美国不想承担任何责任

碳权交易的资料

《京都议定书》第十二条规范的「清洁发展机制」针对附件一国家(开发中国家)与非附件一国家之间在清洁发展机制登记处(CDM Registry)的减排单位转让。旨为使非附件一国家在可持续发展的前提下进行减排,并从中获益;同时协助附件一国家透过清洁发展机制项目活动获得「排放减量权证」

目前世界上主要的碳排放权交易制度有:

欧盟的欧盟排放权交易制(European Union Greenhouse Gas Emission Trading Scheme,EU ETS)

中国的中国碳排放权交易制度(China's Carbon Emission Trading System, CN ETS )(经历7年试点,于2017年12月19日正式启动)

美国的加利福尼亚州排放权交易制度(California Cap-and-Trade Program, California CAT)

新西兰的新西兰碳排放权交易制度(New Zealand Emissions Trading Scheme,NZ ETS)

是的,美国连巴黎协定都不能接受,我们也就无须大谈理想世界了。 王孟源2019/10/09 06:50回覆
6楼. 大一统理论
2019/10/08 10:31

如果一个在美国的消费者因为要消费大量商品把工厂转移到中国或越南、印尼去制造,那么这个排碳量是计算在中国制造业身上还是应该计算在美国消费者身上? 毕竟出口市场是在美国,全球供应链是分散在开发中国家制造的,从社会消费品零售总额来看中国和美国规模差不多但是中国人口也是美国4倍,所以我认为应该中国人均实际排碳量比较低,但是这几年人均GDP和消费的成长也会让中国排碳增加很多

如果从地球上75亿人每个人都应该要有同的「每个人平等的排碳权利」来计算,毕竟每个人多少会会消费一点商品,应该要设计一套对排碳总量管制的政策给每个人平等的排碳权,然后「已开发国家在透过碳交易购买开发中国家的排碳权」,如果碳交易被金融化,因为开发中国家人口比较多碳权也应该比较多,可以获得大量经济补贴,另外已开发国家大量坐飞机出国旅游是很常见的事情,开发中国家做飞机的次数和频率从统计上可以看出来明显低于已开发国家

各国二氧化碳排放量列表 - 维基百科,自由的百科全书

应该根据客观的人均来计算就会发现中国排碳量跟欧盟平均值是差不多的(我不确定这里的资料是否计算整个温室气体包括甲烷),根据2015年的资料 中国排碳量大约是美国两倍 但是中国人口是美国4倍 中国人均每年排碳量7.7吨美国是16吨,印度因为经济发展程度不够高人均只有不到2吨,但未来如果高速成长一样会倍增很多次,人均GDP成长几乎是和排碳量量线性相关的,例如印度不管排碳在怎么没效率人均排碳这个印指标就是低于中国,只要维持资本主义的消费就会增加排碳,而资本主义制度是不断追求指数级扩张的一个制度除了剥削劳工剩余价值还会引发失业和相对生产过剩和全球暖化,虽然可以透过替代能源例如太阳能发电+核电解决一部份问题,但是一个不断指数扩张的系统还是会有寿命终结的一天

英美媒体连在算不算甲烷的选择上都要作弊,怎么有可能跟你谈国际贸易所带来的碳排放转移,或者全球每人的碳排放权利?

美国是当前人类社会最恶劣的邪恶集团,所以霸权转移会是一个很大的进步。

王孟源2019/10/08 13:10回覆
5楼. 大一统理论
2019/09/29 20:46
台湾农地总面积80万公顷 2%就是1.6万公顷,其实台湾加入WTO后有许多农地休耕,而这些休耕的农地很多是领政府补贴的没再种田,有些人就专门租台湾农地,根本不需要买地 ,前听过有投资人去台湾乡下租农地跟经济部申请太阳能补助金,每年还可以有6%左右回报率,但这是每度电回购单价比较高的情况下,再来太阳能发电因为晚上没太阳所以不能当作基载电力这点是没错,所以才需要除能电池的科技发展,储能电池的成本太高是目前最大的问题,所以我回文中才提到台湾工研院有研发过「铝电池」这种电池的材料成本是稳定的铝和石墨,可以重复使用1万次后没有明显的老化,只要大规模量产有可能成本下降的液流电池更快吗? 因为全钒液流电池还要使用钒这种稀有金属......

你一定不是理工科的,否则就应该知道,实验室做出来的东西,距离能经济部署还有十万八千里;我虽然找不到最新的消息(GE本月在欧美中标,连电池的类别都不敢公布,说不定还是铅酸),但这是过去20年的重点科技,光伏和风电都进展了三到四个数量级,电池却始终停在示范工程,显然有难言之隐。钒的问题也绝不是原料的价钱。

总之,整个电池研究业很可能是和核聚变一样,压著真正的技术难关不让外人知道,所以有识之士不应该拿实验室的宣布当真。

王孟源2019/09/30 04:03回覆
4楼. 无知者,无畏
2019/09/29 17:57
台湾电网的出路

台湾电网的确太小,经不起任何的风吹草动。台湾电网的出路在于并入大陆电网。

当然,如果要并网,海底电缆网并网恐怕是唯一选项。如果未来真的能实现大陆到台湾的高铁网络并网,那么电网也就应是顺理成章了。

大陆最近这些年在基建工程方面取得重要成就,特别他们在盾构机方面的技术,部分技术和解决方案已经开始技术性反馈回欧洲了。

在未来一段时间,一旦两岸完成统一,平潭到桃园的高铁海底隧道就会被提上议事日程,大陆方面的技术准备已经接近成熟,福州到平潭的公/铁路桥梁(高铁标准)最近几天已经通车了。

台湾的交通和能源问题,应该是放在「统一」这个篮子里一并解决。

是的,但是蔡英文急著把2030年左右的5000亿工程现在就发标,我想用意也是很明显的。 王孟源2019/09/30 03:56回覆
3楼. 大一统理论
2019/09/29 00:52
之前估算过台湾只要2%的农地面积太阳能发电就超过100%台湾全年发电量的总和,而且这是考虑到太阳能电池转换效率只有低于20%的情况下,之前也有研究机构估算过全球只要有1%的农地面积转为太阳能发电就足够维持全球能源供应的消耗量,在太空中的太阳能功率大约是每平方公尺1300瓦,但到了地球表面上因为有昼夜和纬度天气等影响24小时的每平方公尺平均功率降低到只剩200~300W,这是考虑到24小时全地球任一纬度的平均值,白天大于平均值 晚上降低到接近0 低纬度大于平均值 高纬度大于平均,而太阳能发电有一条很重要的定律「史旺森定律」(Swanson's law)说明太阳能规模每扩张1倍单位成本会下降20%(规模经济姓),这虽然不是一条客观的物理定律但却是类似摩尔定律这样的经验定律受市场经济规律影响,那么太阳能发电提供足够的廉价能源是有可能的,问题在低成本的储能系统,但是储能系统却有许多种可能性,除了之前王博士提过的「全钒氧化还原液流电池」以外,台湾工研院有研发出一种「铝电池」,听说可以超过2万次以上的循环寿命而且可以大功率充放电很稳定,在大规模量产之后成本可以降低到很低,甚至储能成本可以比液流电池更低 


王博士怎么看这条消息?


2%的农地是多少百万亩?地价是多少?只怕光是买地的费用就比海上风电还高。

光伏最大的问题是只有正午前后八小时才有效率,台湾的电网这么小,没法互通有无。至于配套的电池,技术还不成熟,如果硬要用上,首先光伏必须安装24/8=3倍才有足够的能量,所以费用也乘以3。然后蓄能电池本身比光伏更贵,再乘以2。11GW的海上风电都要超过10000亿台币,用光伏则至少要3*2=6倍,也就是60000亿,很可能高达100000亿台币,这个钱台湾出得起吗?

我想等正文刊出来,这些细节就会比较清楚了。

王孟源2019/09/29 09:20回覆
2楼. morningstar
2019/09/28 21:56
王先生你好,前一阵子看到人民日报在筹设一个金融专刊,他们开始注视金融的话语权了,希望日后有机会您能在这类的刊物上投稿,让您的专业观点能流转得更广。
或许吧。我没有什么人事关系,而这种差事大部分还是靠朋友提携的多。 王孟源2019/09/29 09:18回覆
1楼. 华刀出鞘
2019/09/28 19:09

不是大陆不青睐你,而是从张五常,郎咸平,马英九这些人身上大陆吃了很大亏,我相信正确的声音大家一定会注意并且吸收的,而且很多人建议开通打赏功能,哈哈,肯定想真心实意的感谢你对大陆的建议~

我们理科思维的人一直都有一种追求最优解的习惯,以为找到最优解按照最优解就立即执行,在工程学上可以,但是社会科学中是不能这样的,需要委婉的让民众接受,比如送中条例,在林郑的角度看,没有问题立即推行,结果酿成大祸。

你会错意了,我并不是抱怨没人采纳我的建议,而是大陆媒体不能完全自由地刊登我的文章,因爲审查单位对我有疑虑。

这件事我们几个月前讨论过了,你可以去留言栏找找。

王孟源2019/09/28 19:24回覆