美国页岩气廉价也挡不了趋势,2045 年可再生能源将超过燃气发电-
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美国页岩气廉价也挡不了趋势,2045 年可再生能源将超过燃气发电

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台湾规划先以燃气发电为减碳的过渡桥梁,政策受到许多议论,不过并非只有台湾如此规划,先前全球各国规划与产业界预测,也大多採用同样的想法:先从燃煤发电过渡到燃气发电,然后才用可再生能源取代燃气发电。然而,来到 2020 年,如今国际上已经发现过去的预测与后来实际的发展不符,认为过去对燃气发电「桥梁」的看法太夸大。

在人类减碳的过程中,先前有许多国家规划与产业界预测,认为减碳必先经过天然气的过渡阶段,因为燃气发出同样电力排放的二氧化碳比燃煤少,先以燃气发电取代燃煤发电,可减少相当的碳排放量,一方面燃气发电技术较成熟,一方面弹性应变能力较佳的燃气发电可以配合支援可再生能源,之后,再以可再生能源取代燃气发电,达成零碳,然而,这个以燃气发电为过渡桥梁的想法,如今受到了挑战。

可再生能源的发展速度远超过预测的想像,许多国家可能直接跳过燃气的阶段,而即使是发生页岩气革命,拥有廉价页岩气资源的美国,如今天然气也即将不敌以风力与太阳能为主的可再生能源。

看走眼以至于受害最深的代表性企业之一是综合工业大厂奇异(GE),由于身为燃气发电涡轮大厂,又认定燃气发电将会成为重要过渡桥梁,重押燃气发电事业的结果,却面临市场不如预期蓬勃,导致近年来业绩跌跌撞撞。大体上,由燃气发电大量取代燃煤发电的情况,目前各主要国家中,只有美国明显发生,西欧与北欧国家则很多跳过燃气发电,直接进入可再生能源时代,使燃气发电这座过渡桥梁,变成一道很短的小桥,甚至消失。

美国水力发电量也输风能电量

在美国,虽然受惠于页岩气革命带来的廉价丰沛页岩气,美国燃气发电得以大量取代燃煤发电,但是廉价燃气发电造成的是用电量增加更多,其结果,根据史丹佛大学地球系统科学主席罗伯特杰克森(Robert Jackson)领导的研究显示,过去 6 年来,全球新增燃气发电大多不是用来取代燃煤发电,而是新增发电量,结果总碳排放量并没有减少,还持续增加,可说并未发挥减碳的功能。

即使是美国,如今天然气也已经即将不敌风能与太阳能,过去对可再生能源发展的预测一向过度保守的美国能源资讯局(Energy Information Administration,EIA),预期 2020 年美国新增发电容量 42 吉瓦(gigawatt)中,将有 32 吉瓦为风能与太阳能,也就是说,2020 年美国超过四分之三的新增发电容量都是可再生能源。更是 2019 年新增风能太阳能 9.3 吉瓦的数倍。

EIA 还预期过去 10 年可再生能源的快速成长还会继续,并预测接下来 30 年内,风能与太阳能会占据全数美国所增加的发电容量,以至于到 2045 年,美国风能与太阳能总发电量,将超过燃气发电总发电量,在可再生能源成本下降更快的情境下,甚至可能在 2030 年代就会发生这个黄金交叉。

也就是说,即使美国有廉价的天然气撑腰,燃气发电在可见的未来仍然无法和成本持续下降的可再生能源竞争。

2020 年美国将有 18.5 吉瓦风能上线,打破了过去的产业高峰:2012 年时的 13.2 吉瓦纪录。EIA 预期 2020 年美国将有 13.5 吉瓦的集中式太阳电池计画上线,也打破 2016 年的 8 吉瓦纪录,其中传统的太阳能大州德州占了 22%、加州占了 15%,连过去美国太阳能发展较慢的东南部也兴起,佛罗里达州占 11%、南卡占 10%。分散式太阳能则将有 5.7 吉瓦上线,一样会打破屋顶太阳能的安装纪录。

而美国 2020 年将退役的发电容量总计有 11 吉瓦,其中最主要是燃煤发电,占 5.8 吉瓦,老旧燃气发电淘汰占 3.7 吉瓦,核电厂停役 2 座,纽约的印地安角核电厂与爱荷华州的杜安‧阿诺德能源中心,共计 1.6 吉瓦。

2019 年美国风能发电量已经超越水力发电,占可再生能源发电量 38%,目前风能是美国可再生能源的主力,而太阳能只占 15%,但是 EIA 认为太阳能将会追赶并超越风能,至 2050 年,太阳能占美国可再生能源发电量将达 46%,使得风能占比率降至 33%。而这还是在 EIA 预估美国天然气量生产仍会持续增加的情况下。

由于过去 EIA 一向是远远低估可再生能源的发展,而高估传统能源的存续,因此届时实际上的发展可能更为戏剧化,若燃气发电逐渐无法与可再生能源竞争,页岩气产业营收成长受限,进一步的技术发展与成本下降速度将不如可再生能源,产生恶性循环,使得燃气发电迅速遭到可再生能源取代。

连天然气最廉价的美国,燃气发电为减碳的过渡桥梁的概念都可能不会完全实现,而是尚未经过高度燃气时代就直接进入可再生能源为主的年代。在全球,这个过渡桥梁概念更值得怀疑,许多能源产业界人士开始反思,过去是否过度强调天然气扮演的角色。

美国陆上风能已经相当便宜,在许多地方已比燃气发电更便宜,即使是太阳能,预计在 2023 年,全美几乎所有地区,太阳能均化成本(levelized cost of energy,LCOE)也都较新建燃气发电厂便宜。预计 10 年内,美国可再生能源甚至比既有燃气发电厂更便宜,这将让许多燃气发电厂成为搁浅资产。

燃气发电为过渡桥梁的必要性?

电网科技的发展、能源储存、人工智慧,这些新科技在在提供了整合可再生能源又能保持电网稳定的更弹性更具成本效益的办法,而不是非得与燃气发电配合,此外,政治上的因素,例如在减碳人士压力下,加州政府能源政策不鼓励燃气发电,也将对燃气发电的发展更不利。

不仅是欧美如此,在许多第三世界国家,设立太阳能或风能,比起兴建火力发电厂再营运的成本都低。对于欧洲,还有地缘战略因素参与,由于欧洲国家的天然气供应仰赖俄罗斯,而欧盟又以俄罗斯为区域战略的假想敌,不希望能源面对假想敌依赖过高,因此,欧盟主要国家政府政策未有以天然气为桥梁的计画,而是高举减碳理想,想以绿能製氢取代天然气,在这样的战略想法下,燃气发电显然会变成搁浅资产。

不过,虽然在欧美,受到可再生能源成本下降远比预期快的强力竞争下,所谓天然气过渡桥梁,似乎不存在,或是比想像中短,但是在亚洲可能是另一个情况,印度、中国为了减少燃煤的空污而大举新增燃气发电厂,台湾也的确规划燃气发电为过渡桥梁,另一个支持燃气发电的大宗,就是中东产油国家本身。

国际可再生能源署(International Renewable Energy Agency,IRENA)预估到 2050 年全球能源将有过半来自可再生能源,剩下的不到一半,很可能大多是燃气发电。虽然国际可再生能源署与 EIA 一样,过去对可再生能源发展速度的预测都往往落后实际情况,但是最积极的预测,至 2050 年也不至于会能完全淘汰燃气发电,燃气发电或许无法成为所谓过渡时期的霸主,但是若是只求苟延残喘,到 2050 年,还是有相当长的时间。

  • Renewables Set to Overtake Natural Gas in US Power Mix, EIA Says
  • Three-Quarters of New US Generating Capacity in 2020 Will Be Renewable, EIA Says
  • Where Does the Natural Gas ‘Bridge’ End?
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