能源系統分析：核四重啟對台灣的影響
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這次公投有兩個提案和能源相關，許多朋友問我的看法。趁著剛開始的聖誕假期，花時間收集資料做一些分析，希望從整體能源系統的角度，透過數據來看如果核四重啟，對能源系統的影響。
這裡我盡可能在有限時間內收集不同的資料，包含樂觀（正方）和悲觀（反方）的情境。分析了幾個核四商轉可能的影響：電力供應（缺電）、進口能源依賴、電價、減碳、核廢料...等的影響。
關於核四
核四有兩個機組，總裝置容量為2.7 GW，年發電量約200億度電，相當於全台8%的用電量。於1999年開始建造，2015年封存，至今累積費用為2838億台幣。重啟核四需要花多久時間目前沒有定論，最樂觀的評估為5年、資料指出國際上重啟核電廠平均花費10年、最悲觀的數字為至少15年。重啟核四的成本也沒有定論，有人估500億台幣，國際統計則是平均1000億。
核四對電力供應的影響
樂觀情況下核四1機組可望在2025年前商轉，對填補2025年前的電力缺口有幫助，但主要缺口還是要靠燃氣機組補上。
首先要釐清“缺電”的定義。在電力系統中，一般是指”發電可否滿足用電需求“。最主要的兩個指標為：裝置容量及燃料供應。舉例來說，一間餐廳要確保供餐無虞，要有足夠的廚具（裝置容量）和食材（燃料）製作餐點。
當使用者沒有足夠電力可用（停電/跳電）也可說是”缺電”，但不一定和發電系統有關，有可能是傳輸或調度過程發生問題。如同在點餐或送餐過程中出問題，導致客人無法拿到餐點，和製作餐點的能力無關。
根據台電機組除役/新增時間表，2021到2025年間有9.5 GW機組要除役（核能3.9 GW、燃煤3.4 GW、燃氣1.3 GW、燃油1 GW），同時預計新增燃氣機組11.4 GW，另外還有14.2 GW的太陽能和5.6 GW的風力發電。
小結：到2025年，不考慮核四和再生能源的情況下，累積新增的燃氣機組容量 會比除役的容量多1.9 GW。核四重啟可讓部份機組轉為備用，增加調度空間。
核四對進口天然氣影響
核四可提供全台4.2%的能源。商轉後主要讓部份燃煤電廠轉備用，對天然氣使用量改變不大。備用燃煤電廠可在天然氣進口短缺時補上缺口。
2020年，全台能源供應來源為：石油44.2%、煤碳30.0%、天然氣17.2%、核能6.6%、再生能源2.0%。核四的發電量相當於2020年的4.2%，相當於使用140萬噸天然氣的發電量。
因應2025年之前大輻增加的燃氣機組，天然氣的用量預計從2020年進口1658萬公噸，增加到2025年的2950萬公噸。為了確保有天然氣供應無虞，天然氣接受站預計增加到5個，並增加儲槽使安全存量增加。
為了減碳減空汙，核四商轉後較可能是以取代燃煤發電的方式運作，讓2.7 GW的燃煤轉備用（2026年燃煤發電總容量為10.8 GW）。當天然氣進口出現短缺時，可增加燃煤並減少燃氣發電，來延長天然氣可用天數。
小結：核四不太會降低天然氣進口量，但可增加備用燃煤電廠容量，在天然氣短缺時使用。
核四重啟對電價影響
核四如除役，電費攤提會讓未來20-30年平均電費將增加1.2至2.0%。核四實際成本難以估算，但不會低於平均電價太多 甚至高於平均電價。如以均化能源成本計算，不同折現率（3, 5, 10%）的成本為每度2.4, 3.8, 14.4元。
報導指出核四公投如未過，2838億負債可進行資產減損，可分成20、25、30年攤提的方案，相當於每度電增加0.059、0.047、0.039元。以2020年平均電價每度2.625元，以及平均每年電費增加1.3-2.0%。實際數值可因部份資產活用而降低。
核四因為多次停建和續建，實際的成本難以計算。為了估算續建成本，這裡使用英國商業能源及工業策略部的均化能源成本計算，再加上2013年台灣核能研究所的數據，以及三個情境和不同折現率（3, 5, 10%）來計算。註：詳細計算參數和結果請參考此Google Sheets。
從結果可看出，在不考慮2015年以前的建置成本的情況下，核四續建+運轉的均化能源成本為每度電1.15至1.93元，比起2020年的全台平均電價（每度2.625元）還低。加上2015年前的建置成本後，均化成本在每度電2.33至14.70元，主要差別在於折現率對成本的影響。
什麼是折現率？
折現率（discount rate）是“根據資金具有時間價值這一特性，按複利計息原理把未來一定時期的預期收益折合成現值的一種比率“。這裡舉兩個例子：10元新台幣在1980年可買一碗麵，現在連買湯都不夠。同樣是投資100萬，隔年拿回110萬 和20年後拿回110萬的價值不同。
折現率（discount rate）是“根據資金具有時間價值這一特性，按複利計息原理把未來一定時期的預期收益折合成現值的一種比率“。這裡舉兩個例子：10元新台幣在1980年可買一碗麵，現在連買湯都不夠。同樣是投資100萬，隔年拿回110萬 和20年後拿回110萬的價值不同。
下圖為英國官方報告中，不同折現率的均化能源成本。在折現率為零的情況下（類似借錢不用給利息），所有的能源成本都偏低。實際上的折現率和投資風險/價值有關，英國2016年報告中新核電廠的折現率為8.9%，均化能源成本為£ 95/MWh（約每度3.5台幣），和英國建置中核電廠Hinkley Point C的躉購費率（£ 92.5/MWh）相差不遠。台灣核研所2013年的研究使用了折現率5%和10%。註：詳細數據請參考此Google Sheets
要注意的是，一般看到台電的發電成本為”會計成本”，會因實際運作和財務計算方式而有所不同。這並非本人專業所以沒有討論。
小結：核四重啟（不含2015年以前的費用）的成本約1.15至1.93元/度。核四的實際總成本因多次停建難以估算，但很可能比平均電價高。
減少碳排放
核四取代燃煤可減少約13%的電力碳排，但不足以達到減碳目標
2020年台電的電力碳排系數為0.502（公斤碳排/度）。根據資料，各能源的碳排系數（公斤碳排/度）為：燃煤0.820、燃氣0.490、核能0.012、太陽能0.045、風力0.011。核四取代燃煤發電，可讓電力碳排系數每度降低0.038至0.065公斤碳排/度，如取代燃氣則降低碳排系數0.022至0.033公斤碳排/度。
台灣2025年目標為每度電碳排減至0.388公斤碳排/度，相當於每度電要減少0.114公斤碳排。如要達到電力系統淨零排放，大部份化石燃料要被低碳能源取代。核四重啟加上核1/2/3廠都延役，能供應全台電力的比例不到25%。
小結：核四可幫助減碳，但不足以達成目標。
核廢料增加
核四商轉讓高階核廢料從5000噸增加到8000噸，佔地從6.9公頃增加到11公頃
資料指出，核1/2/3廠的高階核廢料約5000噸，佔地6.9公頃。全國低階核廢料約60萬桶，佔地19.2公頃。核四如果商轉，增加約3000噸的高階核廢料。目前台灣還沒有找到適合的最終處置地，法律規定2055年要完工啟用，能存放超過1萬年。
小結：核四重啟會增加核廢料處理量，但關鍵還是找到最終處置地。
其它爭議
結論
- 核四重啟商轉能增加機組調度的空間，但未來供電是否足夠，關鍵在燃氣機組和天然氣接收站的增加，能否補上電廠除役的缺口。
- 核四續建及商轉的成本低於全台平均電價，但加上2015年前的建設成本後，很難低於平均電價。
- 重啟核四帶來的好處是否大於負面影響，取決於個人的價值觀。要能商轉還要克服並釐清許多爭議點。
- 核能是能源系統的一個選項，無論是否續用核能，台灣還是要有燃氣取代燃煤，並發展再生能源。
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