能源轉型的ABC：做綠能就是能源轉型嗎？
4/22世界地球日，經濟部跟環保團體會談之後，提出了「2050淨零碳排」的宣言。不過到底什麼是「淨零碳排」？做綠能就是淨零碳排嗎？又該如何達成？
小英前天提到的只是一個宣言。真正要擬出政策，是非常複雜的。必須要分部門，分階段 （六個五年計畫？）進行。而且涉及30年的跨度，一定需要跨黨派合作。首先必須要澄清一點：淨零碳排並不是零碳排。淨零碳排的意思，其實類似碳中和。因為 自然的生態系統原本就有一定程度吸收二氧化碳的能力，只要人類活動排出的二氧化碳可以小於或等於自然的吸收量，那就算是淨零碳排。並不是說完全不排。否則不管是綠能或 是核能，其實都還是會排碳，只是量相對比較低而已。因此，淨零碳排其實就是把台灣生態環境的吸碳量估算出來，然後減碳到小於環境負荷的程度。
這個過程牽扯到能源的生產、運輸、儲存、調度跟使用。而不只是發電方式而已。一般我們把它稱為能源轉型。
有關能源轉型的進程，我們可以先看這張圖：
圖裡面講到了能源轉型的幾個階段。台灣2019年綠能比率達到5.9%，正式跨入第二階段，到了 2025年預計可以跨入第三階段。而隨著轉型進程不斷往前，我們會需要很多「發電」以外的改革。至少得包括四個部分：發展綠能、尖峰管理、儲能設施、總量管理。
一、發展綠能：綠能有天花板嗎？比你想的還要遠
雖然綠能常常被批評有不穩定的狀況。但這其實早就已經不是問題。在能源轉型的初期， 可以用燃氣來調度，綠能發多一點，燃氣就關小一點；綠能發少一點，燃氣就開大一點。 這也是為什麼2025年前的能源政策要提高燃氣比率的原因之一。等到綠能佔了更多比率之 後，再用其他方式來做調控（下述）。
類似的規劃，台灣並不是孤例。包括英國、愛爾蘭、西班牙等等成功發展綠能的國家。不管他們有沒有廢核，都是先拉高燃氣以待綠能跟上。同時隨著綠能的進展來減煤。值得一提的是英國跟愛爾蘭，他們並沒有跟歐洲大陸電網直接相連。是很值得台灣參考的案例。
傳統上認為，在沒有儲能設施的情況下，綠能大概在Ｎ%左右會達到一個天花板。不過這跟總量事實上沒有關係，而是要看你綠能發電的瞬間功率是不是會超過瞬間需求量。也就是殘載(residual load)小於零的狀況。所謂「殘載可能小於零」，大概像是下圖這個樣子：
如果我們把能源轉型的各種工具都納入考量，就會發現那個Ｎ%的天花板比想像的還要遠。 當綠能的總量不斷接近上面那段提到「天花板」的同時，如果能夠同時發展節能跟儲能的量能，上面那道「天花板」就會被不斷往後推。儲能、綠能跟節能，三者一起發展，可以發揮相乘的效果，遠大於他們獨自對於電網的貢獻。對於穩定供電非常有幫助。
有興趣可以參考底下這篇文章，它分析了綠能、儲能跟節能設施，經過最佳化，如核能夠達到更大的貢獻：
打個比方。就好像dota遊戲裡面，如果大家都選刺客，那這個隊伍就無法應對太多狀況。但如果是一個包括坦克、刺客、法師等等，相對均衡的隊伍，彈性就會高很多。
二、節能：尖峰調度
節能事實上包括兩個概念：尖峰管理跟總量管理。短期內，對於綠能的發展比較有幫助的 是尖峰管理。但長期來說，總量管理也是必要的。
尖峰管理簡單的說，就是透過智慧電表來實施時間電價，讓用電需求跟綠能的發電時間趨於一致。在綠能的發展初期，尖峰管理的目標是「削峰填谷」，抑制尖峰，鼓勵大家在離峰時段用電。這樣就能減少新蓋更多的傳統電廠。也能夠降低備轉／備用容量率的壓力。
隨著綠能的發展，之後有可能反過來。如果台灣的綠能已經多到會有負的殘載值，到時候 可能鼓勵大家在中午用電（消耗過量的太陽能）。如果可以讓用電的曲線跟綠能發電的曲線盡可能的吻合，那就可以延後上述「殘載小於零」情況的發生，讓我們達到更高的綠能比率。
而不管是尖峰調度或是總量管理，都有一個共同的前提：漲電價。合理的價格才能有效引導使用者的行為。而以台灣長期補貼電價的程度來看，這個漲幅可能會不小。這絕對是整個能源轉型過程當中最大的政治門檻。
三、儲能設施：電池系統跟氫能
儲能設施、綠能跟尖峰管理，三者相輔相成。台灣目前的儲能設施主要仰賴兩座抽蓄水力 （明潭、大觀）。如果工程順利的話，2034可能會完工第三座抽蓄水力：光明電廠。光靠這三座抽蓄水力，實際上就可以支撐整個能源轉型進程滿長的一段時間。 但如果我們想要往前達到100%再生能源，那就要進一步落實以下兩個技術：
- 社區型，甚至家戶型的電池儲能設施
- 用綠能產氫來發電（替代原本的天然氣）
要說明一下，100%綠能不一定必要，端看整體碳排放的狀況。如果我們在50%綠能、50%燃氣的情況就已經達到碳中和（可能搭配一部分的碳捕捉技術），那就可以不用（立刻）往下走。但就算如此，社區或家戶型的儲能設施，對於整體電網的穩定性還是很有貢獻的。 可以從學校、公共設施開始布建，逐漸往私人部門推行。
具體的案例就是金門。金門過去常常會因為電力需求的波動而跳電。並不是因為電不夠，而是因為當電力需求跳升的時候，燃煤的塔山電廠往往無法快速增加負載（這就顯示燃煤機組跟燃氣機組的最大差別），然後就跳電了。設置了這個儲能系統之後，就可以用電池來cover電廠來不及升載的情況，跳電的情況減少到幾乎沒有。還可以順便儲存中午的太陽能發電。
而用綠能產製氫氣，你可以視為一種長效、大規模的儲能設備。而且可以用現在的天然氣機組或燃料電池來發電，相當於把綠能的產出變成完全可調控的狀態。如果可 以做到這一步（大規模的儲氫跟氫氣發電），那100%的再生能源將近在眼前。沃旭目前已經荷蘭在進行這項計畫。
而且，氫能將來有可能替代運輸車輛使用的柴油。讓運輸系統完全去碳化。
順帶一提，寫到這裡我們可以看到，燃氣電廠在台灣能源轉型的前中後，分別可以扮演減煤、調度綠能跟氫能發電的不同角色。
四、節能：總量管理
簡單說就是減少總體的能源使用。這個是最重要的，但也是最複雜的。
具體的做法就是把工業 、農業、運輸、商業、住宅...各個部門的耗能需求攤開來一一盤點，看分別需要如何節能 。因此很難一次講完。
比如說，住宅部門就要導入建築效能認證。新蓋的建物都要評估耗能等級（在台灣，重點應該是空調、日曬狀況跟隔熱係數）。然後分級管理，表現太差的要額外課稅。既有建物在一定期間內（ex.五年 ）完成評級，表現太差的給予補貼去改裝。這牽扯到大量法規的改動，跟如何制定標準、 如何執行的問題。
你可以看出來，光是這一項就超級複雜。更不用說把所有部門都一一列出來評估了。
另外一個重要的部分就是（盡可能的）「全面電氣化」。包括家裡的瓦斯爐改成電爐、瓦斯熱水器改成電熱水器、自小客車跟機車改成電動車、甚至工廠的鍋爐等等。因為電更好管理，更有可能（透過綠電）達成不同部門的去碳化（尤其是運輸部門）。甚至可以搭配儲能系統，配合尖峰／離峰的狀況，在離峰的時候充電，同時落實需量管理。
要另外提醒的是，這些改變不只是「用什麼能源」的改變，而是整個工作型態、生活型態 可能都會改變。比如說為了降低自駕需求，大量提高公共運輸；甚至得要同步改變都市規劃，讓通勤的時間縮短。這絕對不只是「能源」一個部門的問題。
而這部分也同樣需要調漲能源價格。甚至不只是調漲電價，也要調漲油價來抑制燃油車的使用。
五、其他可能的方案：碳捕捉跟核能
像上面提到的，如果台灣要保留一部分常態使用的化石燃料，可能就必須搭配碳捕捉的技 術。但這個部分目前還不成熟（比上述提到的任何一種技術都更不成熟）。因此在規劃的 時候不一定能成為一個可靠的選項。
核能被部分的國家視為減碳的方法。不過在很多的研究裡面，都指出他不是必要的選項。 比如這篇文章整理的各個研究。再考慮到台灣目前核電廠、地質安全跟核廢料的處理狀況，我不認為花時間去辯論核電是一個明智的做法。只會延宕發展綠能的機會而已。
結論：能源轉型不只是做綠能而已
綠能、節能、儲能三位一體，搭配適合的法規跟商業模式，都是能源轉型當中不可或缺的。 但台灣目前過度聚焦在「發電方式」（或者應該說，連這個部分都還無法處理好），好像只要發很多電，問題就解決了（這是不是用太多核能的後遺症呢），導致我們對於能源問題缺乏整體的視野。
這次小英拋出這個2050淨零碳排，是一個好機會讓大家可以把問題講清楚。
但我還是要murmur一下，我對台灣的環保團體沒什麼信心。看到他們中火三號機上線也要去抗議，假裝沒看到一號機下線保養（為什麼不跟盧秀燕抗議她延宕燃氣機組的建設呢？）；或者是上個星期高雄反空汙遊行，要求興達電廠「 即刻除役」，這些論述都讓人覺得他們跟社會脫節，沒有想要把議題推出同溫層，只是炒作議題來累積自己的聲量而已。對一般大眾來說，難道電廠都不用保養輪替嗎？就算我自己不喜歡核能，我也不會說「現在就把核電廠給我停掉！」這種話。用這種「立刻把燃煤給我關掉」的做法，真的有辦法 增加一般人對於議題的理解嗎？我覺得很難。
目前網路上很少有中文的能源轉型知識。有興趣的讀者，我推薦這個系列的文章，但他其實偏難，沒有背景的人可能要比較辛苦才能看懂。而且作者其實沒有系統性的在寫。你可能要一路拉回2019左右的時序，才能看到比較基礎的文章。可以去台大風險中心找他們的報告書來看。
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