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吉姆・格林/核電經濟失靈 一場成本超支與數年延宕的災難

2021年12月17日
文:吉姆・格林(澳洲地球之友);翻譯:楊沛為;審校:趙家緯
澳洲地球之友的新報告詳述了核電計畫所造成的災難性成本超支。

儘管已有充分的證據指出,相較於再生能源,核電並不具備經濟競爭力,但核電工業與其部分支持者仍持續聲稱並非如此。

這些論述通常建構在對不存在的反應爐概念所做出不切實際的成本預測之上。此外,核電遊說團體對於再生能源成本的論述亦同樣荒謬

關於「便宜的」核電之主張,顯然並沒有考量到澳洲地球之友在新報告中所詳述、現實世界中的核電興建計畫。

過去十年內,所有西歐國家和美國的反應爐興建計畫皆是場災難。

南卡羅來納州的V.C.夏季計畫(Virgil C. Summer Project,兩座AP1000反應爐)在耗費至少90億美元,且導致西屋(Westinghouse)於2017年申告破產後,已遭放棄

以鉅資續命 美國反應爐興建成本持續增長

有關V.C.夏季計畫的刑事調查與訴訟仍持續進行中,而在美國企圖展延老化反應爐運轉的救助行動亦深陷於貪腐的泥沼中。

美國僅存的反應爐興建工程是喬治亞州Vogtle計畫(兩座AP1000反應爐)。其目前成本估計落在270至300多億美元間,將近是工程開始時(140至155億美元)的兩倍。


美國喬治亞州Vogtle計畫。圖片來源:Charles C Watson Jr/維基百科(CC BY-SA 3.0)

在成本持續增長的情況下,Vogtle計畫靠著納稅人數十億美元的紓困方得以倖存。而該工程進度已較原先規劃晚了六年。

西屋公司曾在2006年宣稱能以最低14億美元的成本,興建一座AP1000反應爐,而這是目前Vogtle預計成本的1/10。

田納西州的Watts Bar二號反應爐,則於2016年在動工43年後,啟用商轉。其於2008年長期停工後,再度動工時的預期成本為25億美元,但最後完工時總共耗資47億美元

開倒車的美國核電復興

在此之前,美國前一個啟用的反應爐為20年前(1996年)的Watts Bar一號機,其興建過程歷時23年。也就是說,Watts Bar一丶二號機是過去25年內,美國唯二啟用的反應爐。


美國Watts Bar核電廠。圖片來源:Tennessee Valley Authority(CC BY 2.0)

2021年,田納西河谷管理局(Tennessee Valley Authority, TVA)亦決定放棄在阿拉巴馬州距開始動工已47年丶預估斥資58億美元,但仍尚未完工的Bellefonte核電廠。

除了上述三例以外,美國這過去25年內,並沒有任何其他的反應爐興建計畫。另有數個在動工前便胎死腹中的計畫,其中也不乏已花費數億美元的案例。而過去十年內已有12座反應爐已永久除役,且這個數目未來只會更多。

英法核電發展現況:燒錢又時程延宕

現階段法國唯一興建中的案例為Flamanville一座歐洲壓水反應爐(European Pressurised Reactor, EPR)。其日前的成本估計為191億歐元,即原先預估的5.8倍。該計畫也較原訂時程落後十年

而英國目前興建中的計畫,也僅限於欣克利角(Hinckley Point)的兩座EPR反應爐。在2000年代末期,其預估的興建成本為20億英鎊。現在這兩座反應爐的成本,預估則為220億至230億英鎊,即原先的超過五倍之多。

2007年,負責該計畫的法國電力集團(Électricité de France, EDF)曾自誇英國人將使用欣克利角其中一座EPR反應爐所發出來的電力,料理他們2017年的聖誕節火雞。但最後該廠直到2018年才開始動工。

中國還是核電的曙光嗎?

芬蘭正在興建一座EPR反應爐(Olkiluto-3),目前成本估計約110億歐元,為最初估算的3.7倍。該計畫也已落後進度13年


芬蘭興建中的Olkiluto-3。圖片來源:BBC World Service(CC BY-NC 2.0)

雖說核電在部分國家正在成長,但幅度只能算勉強。外界時常宣稱中國為核電工業的一道曙光,但其核電成長也不快——過去十年平均每年有2.1座反應爐開工

此外,與再生能源相較之下,中國核電的成長幅度是微不足道的——2020年,中國新增了2GW的核電裝置容量,再生能源卻有135GW

而在2011年至2020年這十年間,俄羅斯僅有三座反應爐開工,印度亦僅有四座。

核電 v.s. 再生能源成本

西歐和美國的例子所揭露的是核電一個更為廣泛的問題:它是唯一一個隨時間推移而變得越來越昂貴的能源。換句話說,它的學習曲線是負的

核能已較再生能源貴上許多,且其中差距每年都在擴大。金融諮詢機構Lazard 2021年10月份的均化電力成本(Levelized cost of electricity)報告就給出了以下的數字(美元/1000度(MWh)):

  • 核能 131-204
  • 陸域風電 26-50
  • 屋頂型太陽光電(住宅)114-221
  • 屋頂型太陽光電(商業與工業)67-180
  • 社區型太陽光電 59-91
  • 電廠設施級矽晶太陽光電 30-41
  • 電廠設施級薄膜太陽光電 28-37
  • 塔式太陽熱能與儲存 126-156
  • 地熱 56-93

核電成本與住宅屋頂型光電相去不遠,但後者不需要如傳輸等大量下游成本。

資本成本比較

Lazard 2021年10月的報告也提供了資本成本的比較(美元/kW):

  • 核能 7800-12800
  • 陸域風電 1025-1350
  • 屋頂型太陽光電(住宅)2475-2850
  • 屋頂型太陽光電(商業與工業)1400-2850
  • 社區型太陽光電 1200-1450
  • 電廠設施級矽晶太陽光電 800-950
  • 電廠設施級薄膜太陽光電 800-950
  • 塔式太陽熱能與儲存 6000-9090
  • 地熱 4325-5575

2020年,與裝置容量淨值增加0.4GW(發電量下降3.9%)的核電相比,全世界的電網增加了破紀錄的256GW再生能源裝置容量


2020年,全世界新增的再生能源裝置容量破紀錄。圖片來源:European Wind Energy Association(CC BY-NC-ND 2.0)

今年對再生能源來說又會是創紀錄的一年,目前已增加290GW的裝置容量,核電則是再度停滯不前,五座新啟用的反應爐被另外五座的永久除役所抵銷。

小型模組化反應爐

小型模組化反應爐(Small Modular Reactors, SMRs)近期得到大力推廣,但其興建計畫卻寥寥無幾,且已展現災難性的成本超支和數年的延宕

這裡應該點出的是,以下所有討論到的計畫,皆並不符合反應爐於工廠大量生產並進而降低成本的「模組化」定義。

當我們套用此定義時,全世界還沒有製造過任何SMR,也沒有任何國家、公司或公用事業在建設任何製造SMR的基礎設施。

2004年,阿根廷CAREM SMR仍在規劃階段時,該國Bariloche原子中心估計一座300MW的綜合電廠每GW約耗資10億美元(但也同時承認要實現這樣的成本會是一項「非常艱鉅的任務」)。

如今CAREM反應爐的成本估算為令人難以置信的234億美元/GW(7.5億美元/32MW)。這對於裝置容量相當於兩座大型風機的反應爐而言,是一大筆錢。該計畫也已較原訂時程晚了七年,未來成本可能再進一步增加。

俄羅斯的浮動電廠

俄羅斯的浮動式核電廠(兩座35MW的反應爐)常被說是世界上唯一運轉中的SMR(雖然它並不符合工廠批量生產的「模組化」定義)。


俄羅斯第一座浮動式核電廠。圖片來源:Elena Dider/維基百科(CC BY-SA 4.0)

其興建成本從60億盧布增加了五倍至370億盧布(約5.02億美元)。

據經濟合作暨發展組織(OECD)核能署所稱,俄羅斯浮動電廠所生產的電力成本估計為每1000度200美元 [1]。人員需求大、燃料成本高,加上駁船與沿海基礎設施維運所需之資源,為導致成本極高的因素。

雖然SMRs被推廣為能夠解決大型核電廠成本過高的問題,此俄羅斯電廠的電力生產成本還高於大型反應爐(131-204美元)。

氣候解方?

SMRs目前也被推廣為減緩氣候變遷的重要潛在貢獻者,但俄羅斯該廠的主要目的是為了提供北極化石燃料採集作業所需之電力。

一份2016年的報告指出,中國210MW的示範高溫氣冷反應爐(high-temperature gas-cooled reactor, HTGR)預計建設成本約莫每百萬瓩50億美元,因材料、組件、勞工成本上升和時程延誤等,而為最初估算的兩倍。

世界核能協會(World Nuclear Association)則其成本為每百萬瓩60億美元。

這些數字都較北京清華大學研究員於2009年的一篇論文中所估計的,每百萬瓩20億美元,高出二到三倍

據傳中國原計畫將其HTGR的設計升級至655MW,但北京清華大學核能與新能源技術研究院預計655MW HTGR的成本,將比傳統600MW壓水反應爐的成本高15至20%

被放棄的高溫氣冷反應爐計畫

NucNet於2020年的報導稱,中國國家核電技術公司在均化電力成本,上漲至高於如國產華龍一號等傳統壓水式反應爐之後,決定放棄興建20座HTGR的計畫。

同樣地,世界核能協會也表示,原先要在示範電廠同址建的18座額外的HTGRs,亦已遭放棄。

除了阿根廷的CAREM和中國的HTGR以外,世界核能協會僅列出另兩個SMR的興建計畫。

其一為中國核工業集團於2021年7月動工的一座125MW的ACP100壓水式反應爐。

根據中核集團的說法,其興建成本將為大型反應爐的兩倍,而均化電力成本則會較大型反應爐高50%。

圖片來源:維基百科
圖片來源:維基百科

其二則為2021年6月於俄羅斯動工的一座300MW示範鉛冷快中子(lead-cooled)BREST 反應爐。

2012年時,該反應爐的預計成本為420億盧布;現在則為1000億盧布(約13.6億美元)。

關於在「規劃」階段的SMRs以及它們所伴隨的炒作還有很多可以說的。

舉例而言,近期的一份評論便指出,全世界目前正有超過30個不同「先進」反應爐設計的示範計畫正在進行當中。

事實上,能夠跨過規劃階段的案例並沒有幾個,未來也不會有太多。私部門能挹注的資金不多,而納稅人的錢通常也遠低於興建SMRs所需的資金。

小型模組化反應爐失敗名單 

大量來自納稅人資金的補助,或許能使部分計畫進入興建階段,如美國的NuScale或英國勞斯萊斯的中型反應爐計畫。

或者他們也可能加入這個越來越長的SMR失敗名單:

  • 法國政府於2019年放棄了原先計劃的100-200MW ASTRID示範快速反應爐
  • 美國的Babcock & Wilcox即便在獲得了政府1.11億美元的補助之後,仍選擇放棄的Generation mPower SMR計畫
  • Transatomic Power於2018年放棄的熔鹽反應爐研發
  • MidAmerican Energy於2013年在未能透過立法取代納稅人挹注部分資金,進而放棄的愛荷華州SMR計畫
  • TerraPower因川普政府限制與中國的核能貿易,而放棄的快中子反應爐原型計畫
  • 英國政府在2019年放棄考慮透過一體化快速反應爐(Intégral fast reactors)進行鈽處置;美國政府亦在2015年做出了相同的決定

失敗的歷史與重大成本超支

於是我們有著一段失敗的小型反應爐計畫的歷史

以及一些近期興建中的計畫,大部分都面臨重大的成本超支和多年的延宕。

以及未來十年少量SMR興建工程的可能性。

顯然地,圍繞著SMR的聲量缺乏了正當性。

此外,SMR計畫亦存在著與核武擴散化石燃料開採之間等,多方面令人不安的連結。

炒作循環

庫柏博士(Mark Cooper)將現階段針對SMR的炒作,連結至2000年代後期的「核能復興」:

早期最熱衷於核能復興、做出極其樂觀的成本預估的那些供應商和學術單位,與當前對新核能技術提出極其樂觀成本估算的人,正是同一群人。我們現在就處於SMR炒作週期當中。

  • 供應商提供低成本的估算
  • 支持者就新核能技術為何具成本競爭力提出理論上的解釋
  • 政府當局再透過資助核能友好學者們的研究賦予這些估算正當性。

核能愛好者希望其成本競爭力能提升,但它很可能只會持續惡化。

部分擁核者更因能提高核電相對於化石燃料的經濟性而支持碳定價。但事實上,碳定價並不會提高核電相對於再生能源的競爭力。

註釋

[1] 每度電約新台幣6元

本文翻譯自吉姆・格林(Dr. Jim Green) 在英國媒體《生態學家》的文章〈核電經濟失靈 一場成本超支與數年延宕的災難〉全文。內文網址連結皆為原文所有。

作者

趙家緯

台大環工所博士,現為台灣環境規劃協會理事長、台大氣候變遷與永續發展國際學程兼任助理教授。長期參與台灣氣候與能源政策之公共討論,近期聚焦於台灣淨零轉型路徑規劃。