科技議題

首頁> 科技議題 - 政策動向> 2023年世界核能效能報告
2023年世界核能效能報告 World Nuclear Performance Report 2023
2023/07
World Nuclear Association
https://www.world-nuclear.org/world-nuclear-performance-report.aspx
一、2022核能產業全球概況
2022年,國際間核電廠的發電量總計為2545 TWh,約佔所有潔淨能源的25%,僅次於水力發電,相較於2021年的發電量(2653 TWh),下降了108 TWh。其中,歐洲因受法國電廠停機維護、德國於2021年關閉3部發電機組以及烏俄戰爭的影響,其境內的核能發電量相較於2021年即下滑了134 TWh。未來,僅管法國電廠的重新上線將使其國內核能發電量再次成長,但德國將於2023年再關閉另外3部機組的規劃以及烏俄戰爭的持續仍將繼續沖擊歐洲核能產業的發展。相較之下,與歐洲形成對比的亞洲,在2022年的核能發電量則是上升了37 TWh,且因全世界75%的興建中發電機組均在亞洲,其核能產業預估將持續成長。而在非洲、北美及南美洲,核能產業自2021至今則無顯著變化。
回顧國際上在2022年的發電機組變化,計有6部機組加入電網,其中2部位於中國,其餘分別位於芬蘭、巴基斯坦、南韓及阿拉伯聯合大公國。另外,有8部機組開始興建,其中5部位於中國,2部位於埃及,1部位於土耳其。另有5部機組面臨永久停役,其中3部位於英國,另外2部分別位於美國及比利時。值得注意的是,這是近4年來首次核能發電機組數量呈現淨成長。
在2022年,全世界機組的平均容量因數註1為80.5%,稍遜於2021年的82.3%。以反應器種類進行分析,各種類型的反應器其容量因數在近5年沒有顯著變化,而沸水式反應器的容量因數則高於其他種類的反應器。若以地緣關係進行分析,世界各地機組的容量因數在近5年同樣沒有顯著變化,而北美洲發電機組的容量因數則持續優於其他地區。整體而言,2/3以上的機組其容量因數均大於85%,且自1970年代開始,發電機組的容量因數一直持續提升。
除了穩定運轉的發電機組以外,包含2022年新增的8部機組,截至2022年底一共有60部機組正在世界各地興建。另一方面,2022年加入電網的6部新機組中,工期最短的是由中國研發、興建於巴基斯坦的華龍一號壓水式反應器(HPR1000) ,耗時 69個月,而工期最長的則是由歐洲研發興建的進化動力反應爐(EPR),耗時 199個月。

二、聚焦案例
本報告特別挑選3座電廠進行介紹。
(一) 福清(Fuqing)電廠
第一座福清(Fuqing)電廠位於中國福建,該電廠共有6座機組,其中第5及第6核能機組,華龍一號,是由中國核工業集團(CNNC)累積30年核工相關經驗所研究建造的機組,該機組為第三代壓水式反應器,為了達成反應器深度防禦目標,機組中除了將被動式安全系統與主動式結合外,亦在吸取福島事故的經驗後納入因應改良。其中,被動式安系統包含圍阻體熱移除系統、二次側餘熱移除系統以及爐穴注水系統等。
(二) 加拿大達靈頓(Darlington)電廠
第二座達靈頓(Darlington)電廠位於加拿大,該電廠有4座機組,皆為壓水式重水反應器,自1990年代加入電網運轉後,於2016年開始進行更新,預期更新後可以延役30年,目前2號及3號機組已更新完成且恢復運轉,1號及4號機組則仍在更新作業中,預計更新作業將在2026年底前完成。
(三) 田灣(Tianwan)電廠
第三座田灣(Tianwan)電廠位於中國江蘇,該電廠預計完成8座發電機組,皆為壓水式反應器,第1號至第6號機組已興建完成並加入電網運轉,第7及第8號機組則尚在興建中,待8部機組全數竣工,年發電量將超過70 TWh,是全世界裝置容量最大的電廠。

三、各國現況分析
除了個別電廠及發電機組的探討與介紹,本報告也整理截至2022年12月境內有正在運轉中或興建中核能電廠之36國的核能產業現況。
截至2022年12月,共有9國的核能發電機組在10部以上,依數量排序依次為美國(92座, 裝置容量 94718 MWe)、法國(56, 61370 MWe)、中國(54, 52181 MWe)、俄羅斯(37, 27727 MWe)、日本(33, 31679 MWe)、南韓(25, 24489 MWe)、印度(22, 7182 MWe)、加拿大(19, 13624 MWe)及烏克蘭(15, 13107 MWe)。其餘27國的發電機組數量總和則為84部,裝置容量為67997 MWe。除了現有的運轉中機組,計有18國正投入新機組的興建,包含中國(21座)、印度(8)、土耳其(4)、俄羅斯(3)、南韓(3)、日本(2)、烏克蘭(2)、英國(2)、孟加拉(2)、埃及(2)、美國(1)、法國(1)、斯洛伐克(1)、阿根廷(1)、阿拉伯聯合大公國(1)、巴西(1)、白俄羅斯(1)及伊朗(1)。其中土耳其、孟加拉及埃及是首次規畫使用核能發電。
隨著新機組的投入,上述36國的核能發電佔比將會漸漸提高,目前核能佔比最高的國家是法國(62.6%),而核能發電佔比高於30%的國家依序為斯洛伐克(59.2%)、匈牙利(47%)、比利時(46.4%)、斯洛維尼亞(42.8%)、捷克(36.7%)、瑞士(36.4%)、芬蘭(35%)、保加利亞(32.6%)、亞美尼亞(31%)及南韓(30.4%)。美國及中國雖然擁有眾多的核能發電機組,但兩國的核能發電佔比僅佔18.2%及5%。
核能發電作為潔淨能源的選項之一,其對於二氧化碳的減量貢獻是一項重要的指標,本報告中36個國家中,核能發電機組的總裝置容量約為394000 MWe,相較於同樣發電量的燃煤發電,核能發電的規避碳排(Avoided Emissions)約為76500 Mt。由此可知,核能的使用是減緩溫室氣體排放及達到2050的淨零碳排目標的必要手段之一。

四、2023核能發展與未來展望
截至2023年7月,估計將有4部發電機組加入電網,分別位於中國、斯洛伐克、美國及白俄羅斯;3部機組投入興建,2部位於中國,另一部位於埃及;5部機組則面臨停役,3部位於德國,另外2部分別位於比利時及台灣。
在烏俄戰爭爆發後,高漲的油價以及能源安全再次受到注意,結合環境變遷及淨零碳排的議題,核能作為一種經歐盟認證的潔淨能源,應被視為能源轉型的選項之一。在亞洲,南韓及日本已在政策面上增加核能產業的利用與投入。在非洲,除了正投入核電廠興建的埃及外,烏干達、奈及利亞及迦納已經在規劃興建新的核電廠。在美洲,加拿大已準備投入小型模組化反應器(Small Modular Reactor, SMR)的發展;美國除了繼續進行其新型壓水式反應器(AP1000)的興建,亦希望透過降低通膨法案(Inflation Reduction Act)的影響力,促進整體核能產業的發展。
目前核能產業發展的困境之一,源於數量眾多的高同質性公司投入其中,分頭並進的商業模式必然造成激烈的競爭,相關從業單位應重新審視彼此合作的可能性,如此除了能讓核能產業的社群更加緊密,也有利於加速核能產業的發展。近期在杜拜即將舉行之2023年聯合國氣候變遷大會(COP28),更是核能產業應該緊密團結的重要時刻,所有置身於核能產業的相關人員應站在同一陣線,共同向世界傳達核能發電的必要性,以及核能發電在追求淨零碳排與減緩氣候變遷的目標上所扮演的重要角色。

註1:容量因數 – 發電機組實際發電量與裝置容量的比值

房博文
英文