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我國能源結構轉型相關問題之探討-發電排放

二、部分機組設備老舊,不利發電效率與發電排放抑減,允宜研擬改善方案或評估加速更新之可行性

(一)目前我國燃煤發電機組多屬舊型(亞臨界)機組,允宜評估加速汰換為效率較高、排放較少之新型(超超臨界)機組之可行性

按燃煤發電機組依鍋爐之主蒸汽壓力和溫度之數值,由低到高依序分為亞臨界、超臨界及超超臨界,超超臨界機組能使發電效率增進五分之一,並且減少污染排放,不僅可節省燃料投入,同時也降低二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物之排放量,故超超臨界機組是目前熱效率最高、空污排放最低之燃煤火力發電設備(詳附表3-3)。

惟查,截至107年5月15日止,台電公司既有之18部燃煤汽力機組 (含試運轉中之大林新2號機)中,除林口新1、2號機以及大林新1、2號機等4部機組為新型之超超臨界機組外,其餘均屬舊型之亞臨界機組。

據台電公司提供資料顯示,106年度超超臨界燃煤機組之低值毛熱效率平均值為44.44%,排放濃度為粒狀物2~10mg/Nm3、硫氧化物5~10ppm 以及氮氧化物16~23ppm,其發電效率與排放濃度係介於亞臨界燃煤機組與複循環燃氣機組之間,其中粒狀物及氮氧化物排放濃度甚至接近燃氣複循環機組(詳附表3-4)。

另據台電公司網站公告,105年10月6日加入商轉之林口新1號機為新型之超超臨界燃煤機組之發電排放,與汰換前之舊型亞臨界機組比較結果為:硫氧化物由200ppm降為30ppm、氫氧化物由300ppm降為30ppm、粒狀物由44mg/Nm3降為20 mg/Nm3,新機組毛效率為44.93%,較舊機組提升6.93%,CO2排放量減少約19% (詳附表3-5)。

以上顯示新型超超臨界機組之發電效率及發電排放均遠優於舊型之亞臨界機組,雖然台電公司近年有關燃煤火力電廠之更新擴建計畫,已規劃採用新型之超超臨界機組,以逐步取代既有之舊型亞臨界機組,惟倘按機組預定耐用年限40年推算,預計最快須俟民國135年方能全部完成亞臨界機組汰除作業,台電公司允宜評估加速汰換之可行性。

附表3-3:燃煤火力發電機組分類一覽表

項 目

亞臨界機組

超臨界機組

超超臨界機組

蒸氣壓力

(Mpa)

22.1以下

22.1以上

日本24.1以上

歐美28以上

溫 度

(℃)

374以下

374以上

日本566以上

歐美580以上

※註:1.資料來源,台電公司公開資訊網/資訊揭露/工程專區。

2.另據維基百科來自美國進步中心針對中國大陸燃煤發電廠報告中有關鍋爐的定義:(1)亞臨界(Subcritical)溫度攝氏374度,3,208psi。(2)超臨界(Supercritical)為攝氏538–565度,渦輪之速度會迅速加快,需要特殊的材料。(3)超超臨界(Ultra-supercritical)為溫度攝氏760度以上,壓力超過5,000 psi。

附表3-4:台電公司火力發電機組型式與發電效率、發電排放統計表

機組型式

單 位

機 組

低 熱 值

毛熱效率

%

106年度-年平均排放濃度

粒狀物

(PM)

硫氧化物(Sox)

氮氧化物(NOx)

mg/Nm3

ppm

ppm

汽力機組

超超臨界

林口發電廠

#1~#2

44.44

2~10

5~10

16~23

超超臨界

大林發電廠

#1

39.09

試車中

超超臨界

大林發電廠

#2

新建機組截至106年底尚未試運轉

亞臨界

台中發電廠

#1~#10

39.88

12~14

25~40

42~68

亞臨界

興達發電廠

#1~#4

39.80

6~13

44~48

60~61

亞臨界

大林發電廠

#5~#6

39.58

1~1

**

52~57

亞臨界

協和發電廠

#1~4

38.07

18~21

174~199

136~148

複循環機組

大潭發電廠

#1~#6

#7(*)

54.13

2~9

<114~19

複循環機組

通霄發電廠

#1(*)

#4~#6

47.19

2~4

<1

10~17

複循環機組

南部發電廠

#1~#4

49.91

1

**

13~27

複循環機組

興達發電廠

CC#1~CC#5

48.79

1

**

15~21

※註:1.資料來源,台電公司提供。

2.「*」符號表示106年度尚在試運轉之新建機組;「**」符號表示免監測。

3.另查麥寮民營燃煤火力發電廠燃煤機組係屬超臨界型機組。

附表3-5:林口電廠新舊燃煤發電機組排放濃度比較表

污染物

舊機組(亞臨界)

新建機組(超超臨界)

硫氧化物SOx

200ppm

30ppm

氫氧化物NOx

300ppm

30ppm

粒狀物

44mg/Nm3

20mg/Nm3

二氧化碳(註2)

0.975公斤/每度

0.789公斤/每度

※註:1.資料來源,台電公司公開資訊網/資訊揭露/工程資訊/林口、通霄、大林火力計畫進展(107年3月31日更新)。網址:http://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=223&cid=238&cchk=053649a1-9251-409e-b17e-b68321056cd7

2.台電公司105年7月出版,台電月刊第643期/邁向結合生態與環保的林口超超臨界電廠。

(二)燃氣複循環發電機組中,機齡較舊者淨熱效率較差,允宜研謀提升效率或相關補救措施

熱效率係指火力電廠每發一度電所消耗熱量與所需投入燃料熱量之比值,熱效率越低,代表相同燃料投入量,所產出之電度數越少,相對地將增加發電成本,爰熱效率乃國際電業評量火力發電廠營運效率之重要指標。

根據台電公司提供97年度至106年度火力發電機組淨熱效率統計資料顯示,燃氣複循環汽力機組之發電淨熱效率高於燃油及燃煤汽力機組,然而在同為燃氣複循環發電機組中,較晚建置者,其發電淨熱效率又優於早期建置者,例如通霄發電廠於106年11月1日除役之舊ST1~舊ST3三部燃氣複循環汽力機組係72年間開始商轉之老舊機組,該三部機組在97年度至106年10月(除役前)之淨熱效率約介於33.46%至37.19%之間,明顯低於該電廠另三部於81年、89年開始商轉之機組(ST4~ST6)之淨熱效率至少達42.49%。又如通霄電廠89年建置之ST6機組熱效率至少達44.38%,高於81年建置之ST4、ST5熱效率最高僅43.27%。且通霄舊ST1~舊ST3等3部機組97年度之淨熱效率分別為36.92%、37.19%及37.12%,105及106年度機組淨熱效率最高僅剩35.22%。顯示隨著機齡增加,機組熱效率將逐漸遞減。

另如大潭電廠之發電機組係95年度以後開始陸續商轉,屬較晚建置之燃氣火力機組,各機組淨熱效率除97年度1號機及6號機淨熱效率分別為43.81%及43.96%外,其餘均達45%以上,甚至3號機104年度淨熱效率達50.27%,整體電廠之熱效率明顯優於其他燃氣火力電廠(附表3-6),反映機齡較老舊者發電效率較遜。

附表3-6:台電公司燃氣火力發電機組建置時間與發電效率一覽表

電廠

名稱

機組編號

發電

種類

開始商轉年月

淨熱效率(%)

97年

98年

99年

103年

104年

105年

106年

大林

5

燃氣汽力

64.05

29.37

28.94

31.01

31.23

33.67

33.03

33.50

6

83.06

31.36

31.49

33.00

32.94

35.08

34.06

35.51

興達

ST1

燃氣複循環汽力

87.04

44.02

43.55

44.48

42.35

41.94

42.33

42.41

ST2

87.05

44.52

44.01

44.31

42.66

42.40

42.91

42.97

ST3

87.04

43.93

43.58

44.10

43.96

43.69

43.36

42.95

ST4

87.08

44.10

43.56

44.42

44.62

44.52

43.81

43.79

ST5

87.12

43.98

43.64

44.44

42.73

42.31

43.08

43.10

通霄

舊ST1

燃氣複循環汽力

72.03

36.92

36.68

36.23

35.92

36.05

35.10

34.28

舊ST2

72.03

37.19

36.47

36.65

36.39

36.80

35.22

34.04

舊ST3

72.03

37.12

36.73

35.84

35.85

35.78

33.46

33.53

ST4

81.03

43.27

42.64

42.89

42.68

43.11

42.49

43.03

ST5

81.05

42.75

42.94

42.92

42.72

43.21

43.17

43.15

ST6

89.05

45.67

45.34

44.38

44.44

44.61

44.44

44.69

ST1

107.02

-

-

-

-

-

-

34.54

大潭

ST1

燃氣複循環汽力

95.08

43.81

45.86

45.17

46.45

46.03

46.27

46.34

ST2

95.12

46.49

45.36

45.21

47.08

47.37

46.94

47.29

ST3

96.07

45.40

45.22

49.38

48.72

50.27

49.63

49.32

ST4

96.11

45.81

48.05

47.06

48.61

49.12

49.24

49.09

ST5

97.07

45.22

46.92

46.97

48.44

49.45

49.23

49.26

ST6

98.01

43.96

46.75

47.09

48.60

49.20

48.95

49.10

ST7

107.03

-

-

-

-

-

-

36.95

南部

ST1

燃氣複循環汽力

84.03

41.86

41.33

41.49

42.15

43.65

43.57

43.02

ST2

84.11

41.55

41.08

42.51

41.97

41.79

41.80

44.18

ST3

85.09

41.28

40.94

41.61

42.02

42.06

42.19

41.91

ST4

92.06

46.85

46.62

46.85

47.45

48.50

48.35

47.68

※註:1.資料來源,台電公司提供,本報告製表。

2.通霄舊ST1~舊ST3等3部機組同時於106年11月1日除役。