《小型模組化反應爐(SMR)可能不是能源危機的解藥》

本文內容：
(1) 小型模組化反應爐(SMR)目前遇到的挑戰；
(2) NuScale的發電成本遠高於風光電力；
(3) 核電廠的高貴建造成本需要高容量因素降低發電成本；
(4) 有關SMR的發電成本預測(US$58~$204/MWh)；
(5) 可再生電力越便宜越不利核煤電的發展；
(6) 2050年美國核電式微的電力供應情境，核電剩下12%；
(7) 低綠電成本情境下，美國將退役58GW的核電

※本專欄之文章僅供參考之用，並不構成要約、招攬或邀請、誘使、任何不論種類或形式之申述或訂立任何建議及推薦，請讀者運用個人獨立思考能力，自行作出投資決定，如因相關建議招致損失，概與《麥斯產業前瞻分析》及作者無涉。

俄烏戰爭造成的能源危機，讓最近許多人開始論述核能發電將是能源危機的解藥。我想跟讀者說明，這是不正確的想法，因為蓋一座核電廠，需要十多年的時間，緩不濟急。歐洲八國與歐盟已經決定提高2030年波羅的海的離岸風電容量，從原來的2.8GW提高為19.6GW，足足增加16.8GW，增加了6倍的容量。本次峰會參與的國家共有丹麥、瑞典、波蘭、芬蘭、愛沙尼亞、拉脫維亞、立陶宛、德國，將會建造一條長達470公里的海底電力纜，傳送這些離岸風電，波羅的海地區的離岸風電潛力達93GW，未來還有成長的空間。

小型模組化反應爐(Small Modular Reactor, SMR)被許多人視為新一代核能發電技術，並且給予厚望。但很可惜，多數SMR的支持者並未深入了解這個行業的發展，而是人云亦云。SMR目前遇到的挑戰，最主要還是發電成本高昂，無法和風光電力競爭。目前面對的挑戰包括：昂貴的隔夜成本(建造成本)、實際建造時間遠超過宣稱時間、核能安全監管規範定案不易、需要與低成本可再生電力的競爭、需要高使用率/容量因素才會有低成本、未知的除役成本。Shidao Bay Unit 1是中國第一個建造的SMR，本來預估的建造時間是50個月，實際上花了108個月。期刊文獻《Nuclear waste from small modular reactors》中提到，SMR的核廢料體積比傳統核電更大數倍。本文獻比較NuScale iPWR與傳統核電機組gigawatt-scale PWR (3,400 MWth)，發現NuScale的設計是160MWth，輸出30MWe，傳統機組設計是3,400MWth，輸出1,000MWe。NuScale產生的高階核廢料(Long-lived LILW)體積為0.055~0.1 m3/MWe，而傳統機組PWR為0.0058 m3/MWe，SMR的核廢料體積約是傳統機組的9~17倍。如果是低階核廢料(Short-lived LILW)，SMR是1.2 m3/MWe，10公噸/MWe；PWR機組為0.55 m3/MWe，3.4公噸/MWe。SMR低階核廢料體積是傳統機組的2.2倍，重量是2.9倍。

The Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA)在今年發表對於SMR的看法《NuScale's Small Modular Reactor-Risks of Rising Costs, Likely Delays, and Increasing Competition Cast Doubt on Long-Running Development Effort》，提供我們更清楚的見解。IEEFA認為NuScale目前的目標成本US$58/MWh(NT$1.74/kWh)，到了2030年可能會提高到$69/MWh(NT$2.07/kWh)。這是在假設95%容量因素之下，才有這樣的低成本。IEEFA統計美國93個核反應爐，發現平均容量因素僅有83%，傳說中生命週期的95%容量因素，沒有一個反應爐做得到。93個核反應爐當中，僅有5個生命週期容量因素達到90%。如果取樣已經除役的22個核反應爐，生命週期容量因素平均值是73%，沒有一個反應爐超過84%。

NuScale的建造成本號稱可以達到US$2,850/kW的低價，但是我們看到其他SMR的成本卻是$4,167~$7,700/kW，約是NuScale的1.46~2.70倍。可見得同業公司並不買單NuScale的說法，畢竟多數SMR同業做不到如此低價。如果假設NuScale達不到95%的生命週期容量因素，如果是85%容量因素，發電成本為US$64/MWh(NT$1.92/kWh)；如果是75%容量因素，發電成本為US$72/MWh(NT$2.31/kWh)。如果我們採用IEEFA對於2030年因為通貨膨脹而上修的成本因子，發電成本將提高19%，分別是NT$2.28/kWh與NT$2.75/kWh。如果NuScale的建造成本與其他同業差不多，貴上46~170%，那麼發電成本會是NT$2.8~7.4/kWh。可見得SMR未必是能源危機的解藥，很可能是毒藥。

知名研究機構Lazard公司統計了SMR的發電成本，多數公司介於$92~135.9/MWh(NT$2.76~4.08/kWh)，僅有一家來到$204/MWh(NT$6.12/kWh)，NuScale與Pacific算是相對低價US$58~70.84/MWh(NT$1.74~2.13/kWh)。

美國能源資訊署(US EIA)，針對2050年情境分析，認為如果可再生電力的成本非常低廉，核電發電量將會大幅度下降。如圖五中間所示。黃線是太陽光電，綠線是風力發電，綜紅線是核電。我們可以看到往2050發展，風光電力發電量攀升，核電發電量下降。

EIA預估2021年美國核電發電量佔比19%，到了2050年約剩下12%。此時，天然氣發電佔比34%，可再生能源佔比44%，煤電佔比10%。

在綠電低成本的情境之下，美國能源資訊署更大膽預測將會有58GW的核電廠除役。這個比例大概佔目前美國營運中核電容量的6成左右。

許多對於SMR很樂觀的朋友，可能沒有真正去研究過SMR的產業前瞻分析。我的能源電力產業前瞻分析裡，也涵蓋SMR這個項目，常常去追縱產業分析報告與學術期刊。NuScale的建造成本號稱可以達到US$2,850/kW的低價，但是我們看到其他SMR的成本卻是$4,167~$7,700/kW，約是NuScale的1.46~2.70倍。可見得同業公司並不買單NuScale的說法，畢竟多數SMR同業做不到如此低價。如果假設NuScale達不到95%的生命週期容量因素，如果是85%容量因素，發電成本為US$64/MWh(NT$1.92/kWh)；如果是75%容量因素，發電成本為US$72/MWh(NT$2.31/kWh)。如果我們採用IEEFA對於2030年因為通貨膨脹而上修的成本因子，發電成本將提高19%，分別是NT$2.28/kWh與NT$2.75/kWh。如果NuScale的建造成本與其他同業差不多，貴上46~170%，那麼發電成本會是NT$2.8~7.4/kWh。可見得SMR未必是能源危機的解藥，很可能是毒藥。