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議題背景:
英國非營利機構TransitionZero於2025年10月21日,發佈「臺灣全時無碳電力的系統級影響報告」(System-level impacts of 24/7 CFE: Taiwan),報告指出如果全國5%的電力需求,能以80%的全時無碳電力供應(CFE80),電力系統每年可省新台幣255億元和500萬公噸碳排,而且成本比現行電價還低;而且,如果充份應用便宜的再生能源,就不用依賴調度昂貴的離岸風電和長期儲能電池。
全時無碳電力(Carbon Free Electricity,簡稱CFE)是由聯合國能源組織和永續能源發展組織(SEforALL)共同發起的倡議。TransitionZero這次發布的報告,研究資金來自Google,模擬亞洲五國(日本、印度、新加坡、馬來西亞與台灣)的電力系統,探討2030年工商業使用全時無碳電力對於電力系統的影響。報告運用開源電力模型PyPSA,以每小時為單位模擬2030年去碳化電力系統的發展,並分析不同制度(年度匹配與逐時匹配)、CFE目標占比與技術可行性下,對於各類無碳電力資源的建置需求,以及對發電成本與碳排放的影響。
全時無碳電力對需要全天候平穩電力的產業如資料中心尤為重要。因此台灣科技媒體中心邀請專家解析,報告中的評估和建議,是否以及如何在臺灣落實。
報告資訊:
報告補充資料:
我長期從事能源模型建構與分析,模擬超過170個國家低碳電力發展路徑,並服務於能源系統軟體業與不同國家電力公司。以下就本篇研究從能源模型與技術發展角度提出個人觀點。
這份研究使用的方法合理,模型的產出與分析也大致合理。需特別注意的是,報告中最重要的假設是,滿足全國5%的工商業CFE需求,很大程度會影響整體結果。我認為此5%CFE需求恐過於低估,光是半導體產業的CFE需求應就遠超過5%。同時必須強調,以此結果去推論臺灣整體電力系統發展、減碳進程或成本效益並不恰當。
我認同此研究第一結論,多元化的投入離岸風電與地熱有助於逐時CFE電力匹配。在臺灣,離岸風電跟太陽光電的發電特性有時間上的互補效益,而地熱則是穩定的低碳電力來源。本研究第二個結論指出,達成CFE80將會比過去6年歷史平均電力費率便宜,每年可望減少10億美元總體成本,我對此效益持保留態度。因為研究裡各技術採用的發電成本假設恐過於低估,雖然成本低估在此研究並不影響達成各情境的大致配比結果。本研究第三結論提出,達成CFE100除了需要更積極地開發離岸風電外,也需要納入液態空氣儲能(LAES)與天然氣碳捕捉與儲存(CCS)。若從CFE80提升到CFE100,整體成本將大幅上升,唯有導入CCS技術才能有效降低成本。此結論我大致認同,但在五年內建設並商轉1GW左右的天然氣CCS電廠並不實際。另外,LAES目前全球也僅有單一商轉案例,容量僅有數百MWh的規模。因此筆者認為本研究中技術組合2(TP2)與技術組合3(TP3)情境並不實際,2030年甚至2035年以前僅能在技術組合1(TP1)裡以較高的成本找最佳解。
利益聲明:所屬公司在臺灣有投資天然氣電廠與離岸風電場,但所服務之團隊並無涉及臺灣相關業務。以上僅為個人對此報告觀點。
2025年10月16日
台灣電力股份有限公司電源開發處電源策畫組課長 曾家彥
報告目的與可行性檢視
本報告旨在探索至2030年,臺灣在全年每日24小時系統中,5%的電力需求能夠由多少百分比的綠色能源供應,報告評估將每小時負載達80%由綠電供應,可達到最佳效益 (CFE80基礎情境)。此可行性將從四個主要面向檢視 。
- 模擬基礎評估
報告中的各項模擬參數,包括負載需求、再生能源發電量、燃料價格、各項成本等,皆有明確的資料來源。模擬方法以成本最佳化為基礎,解析時間可精確至小時,因此尚可處理本報告之目標 。
- 系統發電量與綠電占比
根據行政院卓院長於2024年10月在立法院揭露的資訊,以及近期能源署公布的2024年電力供需報告,規劃臺灣2030年的綠電占比目標為30% 。全年發電量約30%為綠電,這足以滿足本報告中基礎情境下每日24小時系統中5%的電力需求(CFE80) 。但是要每個小時要達成,就需要透過電腦模擬,粗略估計全年最困難達成的夏季夜間負載來考量,如以下第3、4點的評估。
- 夏季夜間尖峰挑戰與地熱發展
達成每日24小時系統中5%電力需求(CFE80)的最大挑戰在於夏季夜間尖峰時段,此時風力發電的發電量較為不足 。因此,本報告建議至2030年必須大量發展地熱發電(建議容量約1.1GW),以彌補風力發電在夏季夜間出力不穩定的問題 。根據近期供需報告,2030年規劃的地熱目標約為1.2GW,尚可滿足本報告建議的容量需求 。
- 儲能系統評估
本報告評估在2030年即使不使用儲能系統,亦能達成每日24小時系統中5%的電力需求(CFE80)。此外,考量目前臺灣電力系統中包含化學儲能(例如鋰電池)及抽蓄水力等儲能裝置容量約為4GW ,2030年可用白天多餘的光電充電,作為彌補夏季夜間無風情境下無碳電力的來源 。
結論
基於上述可行性評估,本報告認為臺灣在2030年電力系統中5%電力需求達成每日24小時CFE80目標是相當可行的 。若現實考量臺灣現況與政府規劃的能源政策目標,未來很有機會達成CFE80目標,甚至可能挑戰更為嚴苛的CFE90以上目標 。
建議與未來展望
- 電力穩定性建議: 由於台灣電力公司作為公用事業,其核心任務是穩定供電與執行政府能源政策,且臺灣工商業客戶(特別是半導體業)最重視供電穩定性 。若本報告在各種情境下加入評估電力供應穩定性,將會更適合提供給灣工商業客戶參考 。
- 火力淨零技術: 本報告已將未來各類火力淨零技術,包括氫能、氨能及碳捕存(CCS)等納入考量 。台電目前正積極評估這些技術的成熟性,未來適時進行商業化導入,將有助於達成更高的CFE分數 。
2025年10月17日
工研院綠能所能源政策及推動組資深研究員 李孟穎
本研究為Google委託TransitionZero針對我國電力系統,利用開源程式建置我國本土化電力供需模型,探討若2030年資料中心導入全時無碳電力(Carbon-Free Electricity, CFE 24/7 ),我國電力系統的因應做法與相關議題,包括不同無碳電力導入規範下,各類發電技術的重要性、系統成本效益、新技術(長時儲能、碳捕存、氫氨混燒等)導入效益等。我國目前長期能源評估,主要考慮全國人民的整體用電之供需規劃與減碳效益,較無針對資料中心使用CFE對系統影響之情境討論,其研究思路與評估結果具參考價值。由研究資料之描述,其模型建置與模擬設定盡可能捕捉我國技術現況、發展軌跡與技術、政策不確定性,在本土化程度與模擬架構嚴謹度上,值得給予肯定。然而在部分關鍵假設與結果闡述上,仍需留意與實務面之落差。相關建議說明如下:
1、研究對於再生能源潛力與成本假設仍過於樂觀:研究探討資料中心和雲端運算相關的科技產業須以CFE滿足用電量增加的情境,在各情境下,再生能源多需高於目前政府規劃值。然而考量國內外能源發展情勢與挑戰,再生能源發展軌跡在5年內欲進一步拉升仍有難度,近期全球局勢不利於再生能源發展,亦將連帶影響設置成本。在資料中心需求的推力與再生能源開發的挑戰之間,各種再生能源潛勢與發展可能性,建議均應納入模型假設或以情境分析加以考量。
2、新技術之商業化時程仍須考量本土條件與限制:研究設定2030年氫混燒發電、電廠搭配CCS裝置、液態空氣儲能等新型態減碳技術已可規模化導入我國電力系統,然而這些技術的實現仰賴外部環境配套有無及時到位,包括氫氣穩定供應、碳捕集設施與封存廠址齊備、技術設備與基礎設施完善等,在2030年要即刻發揮作用仍具挑戰。此外雖氫混燒與CCS機組被視為部分CFE電力,但我國非電力自由市場,尚無火力機組與用戶之購電協議(Power Purchase Agreement, PPA)機制,因此混燒與CCS產生的CFE要直接為資料中心利用,認定上仍有實務挑戰。
3、負載管理與其他可調度資源有助於抑低再生能源設置需求:研究基於給定的資料中心用電負載型態,規劃CFE供給。資料中心用電負載雖相對平緩、尖離峰差異不明顯,但透過表後儲能、儲冰系統負載管理、非即時計算工作排程等,仍有負載調移空間以提升再生能源匹配度。隨著CFE目標提升,研究顯示剩餘少量綠電缺口須以離岸風力彌補,使其裝置需求大幅提升,且將產生大量餘電。若考量搭配資料中心導入氫燃料電池或無碳生質能發電等可調度資源,彌補部分之綠電缺口,可大幅抑低離岸風電設置需求,且無論在技術成熟度與我國現行綠電交易制度下,或更具可行性,可於研究中納入參考。
4、模擬結果之政策意涵闡述,仍須考量實務條件:最佳化模型的模擬結果,是基於總體系統條件下的優化(本研究為成本最小)結果,然而基於模擬結果所提出的論述,仍須納入其他實務條件一併探討。如單位發電成本分析中,研究認為CFE80目標下,系統每年可節省燃料成本,且PPA的單位發電成本仍低於我國歷史電價,故提出CFE80對資料中心與系統皆具效益的論述。實際上除了加速再生能源發展的成本可能低估外,對資料中心而言,採購PPA仍需考量市場交易相關成本,使CFE單位採購成本仍然高於現行電價,對資料中心而言仍應會增加支出,在論述上宜說明。
CFE 24/7為資料中心實現環境承諾的趨勢,其對電力系統是挑戰亦為助力,更好的區域供需匹配可降低系統調度壓力。在資料中心快速布局下,此研究提供一個現況審視與討論基礎。我國未來10年的電力供需規劃,仍較著重於全國系統下的電力供需平衡與階段減碳目標,尚未將資料中心CFE需求納入整體規劃條件考量,而現行綠電直轉供制度仍較接近RE100制度概念。未來在我國再生能源發展進程、綠電PPA制度、系統韌性與基礎設施布局之規劃與檢討時,建議逐步納入CFE 24/7思維,在及早預作產業發展的需求準備同時,亦可促進我國電力系統轉型。
2025年10月20日
國立臺灣大學氣候變遷與永續發展國際學位學程兼任助理教授 趙家緯
過往綠電憑證只計算年度使用的再生能源,忽略再生能源間歇性特質,導致在部分時段仍需使用化石燃料彌補用電需求,引發外加性質疑,因此全時無碳電力(CFE 7/24)對於企業削減範疇二,也就是如同電力、熱能、蒸汽等間接排放量的重要性,日益獲得國際重視。近期知名的溫室氣體盤查議定書(GHG protocol)便修正計算方法,大幅限縮憑證被計入範疇二抵減排放量,驅使企業更積極投入於再生能源購電協議的簽署。本次TransitionZero的分析,為首次針對台灣CFE 7/24較為大規模的探討,其分析對台灣具有參考價值內的發現如下:
- 目前台灣儲能規劃中,欠缺對於長時間儲能技術發展的佈局,本次研究中顯現長期儲能的重要性,其可大幅削減達到高比例CFE時的資金需求。
- 即使是推動CFE100,其電價最高在每度電台幣四塊左右,並未如業界認知的高昂。甚至在CFE80的條件下,電價還會比原本低廉。
- 台灣針對全時無碳電力的討論,常跟核電存續相扣連,但本研究分析指出在非核情境下仍可在可接受的成本下達成CFE。
然此研究中,假設2030年時的CFE需求為商業與工業用戶的5%,為160億度。但依據台灣政府與企業目前的承諾,包含RE100台灣會員需求、台積電2030綠電承諾、經濟部要求製造業綠電占比要達到15%,台灣在2030年時綠電需求量便達到700億度。因此其基於150億度逐時匹配無碳電力需求過低,故建議應該以敏感度分析若需求加倍時可能的影響。
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曾雨涵
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