2010/01/05
經濟部能源局
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■撰文：吳懷文
美國電力產業面臨史上最具挑戰的一刻，鑑於人口不斷成長、數位化經濟成長、高耗能的鋼鐵水泥業發展、氣候變遷環保意識抬頭等因素，致發電業更加強調能源效率、服務品質及低碳排放。而氣候變遷將導致發展能源效率及需量反應計畫、碳補捉與封存技術、新型終端配電技術（例如插電式複合動力車）及發展分散型電力等產品，將戲劇化改變公用事業如何配送電力及用戶如何使用電力，有助於提升電力使用效能及客制化用電服務品質。
由於外界民眾認為加強能源使用效率及增加再生能源比例，可抑低新增建發電機組的前提，再加上國家既定抑低碳排放的政策下，導致美國許多公用事業必須面對外界反對增建新電廠的壓力，因此能源效率及需量反應計畫（Demand Response Program），已被視為抑低用戶能源消耗量及尖載的方法。
有鑑於此，The Edison Foundation委託The Brattle Group於2008年11月完成一份有關美國2010至2030年維持目前高可靠水準電力服務的電業投資評估報告，內容強調透過積極能源效率及需量反應計畫有效抑低發電投資金額，並依據美國電力研究院EPRI所研發的Prism Analyses模式，降低碳排放的發電組合，以決定發電投資成本。
該計畫運用4種情境：參考情境（Reference）、實際可達能源效率及需量反應情境（RAP）、最大可達能源效率及需量反應情境（MAP）及抑低碳排放Prism Analysis情境。上述4項情境（惟Prism Analysis情境考慮新碳排放政策）所推估算出2030年之前，美國公用電力事業基礎建設投資成本為1.5～2兆美元間，電力需求年均成長率為1～2％。
四種情境分析
一、無抑低碳排放新政策前提下之參考情境 所謂原始參考情境數據：類似美國能源部能源情報局（EIA）所揭露資訊，做為模型標竿及分析的起跑點，並不包括執行抑低碳排放之新政策成效，亦未包括能源效率及需量反應計畫成效。並不做為基礎（Base）或最可能的情境，僅做為本項分析起跑點。
二、無抑低碳排放新政策前提下之實際可達能源效率及需量反應基礎情境 該情境預測用戶可能行為、既存電力市場、財務、政治及哪些可能阻礙節能成效（藉由能源效率及需量反應）之管制障礙等因素，實際反映出能源效率及需量反應情境，惟不包括抑低碳排放之新政策。有別於做為模型標竿的參考情境（Reference Scenario）。
三、無抑低碳排放新政策前提下之最大可達能源效率及需量反應情境 此情境假設更多積極用戶參與能源效率及需量反應計畫成效，惟仍不包括抑低碳排放之新政策。
四、考量抑低碳排放新政策情境 強調RAP可達能源效率及需量反應成效外，更假設在實施對能源效率、再生能源、核電、先進燃煤發電、碳捕捉及封存、插電式電動車及發展分散型電力等技術投資成本之分析。
研究結果
一、2030年前，美國公用電力事業需要對基礎建設投資1.5～2兆美元（包括：發電、輸電、配電、先進讀表基礎建設及施行能源效率及需量反應計畫等4大類投資），其中RAP情境所推估基礎建設約需投資1.5兆美元，Prism RAP Analysis情境所需成本約2兆美元。
（一）依據參考情境，2030年之前新增發電裝置容量214GW、基礎建設投資金額1.577兆美元（其中發電部分為6,970億美元）。
（二）依據RAP情境，在施行能源效率及需量反應計畫成效後，2030年之前年均尖載成長率0.70％、新增發電裝置容量減為132.9GW（較參考情境減少38％）、基礎建設投資金額1.470兆美元（其中發電部分為5,050億美元）。
（三）依據MAP情境，在積極進行能源效率及需量反應計畫成效後，2030年之前年均尖載成長率0.30％、新增發電裝置容量減為110.9GW（較參考情境減少48％）、基礎建設投資金額1.527兆美元（其中發電部分為4,550億美元）。
（四）由Prism RAP情境，在施行減碳排放新政策成效後，2030年之前年均尖載成長率0.70％、新增發電裝置容量215.5GW（其再生能源為103.7 GW較參考情境之再生能源發電增加169％，其核能亦較參考情境之核能發電增加120％）、基礎建設投資金額2.023兆美元（其中發電部分為9,510億美元）。
二、依據前4項情境，在參考Reference情境下依照現有能源效率及需量反應、各州再生能源規定及碳排放計畫下，推估2030年之前需新增發電裝置容量214GW，發電基礎建設投資成本約6,970億美元。在Reference情境得知2010至2030年美國各地區需增加發電裝置容量及發電基礎建設投資成本，依序為：南部100.5GW（3,564億美元）、中西部59.2GW（1,498億美元）、西部34.5GW（1,275億美元）及東北部19.8GW（635億美元）。
三、顯示落實能源效率及需量反應計畫可以減少發電裝置容量，但無法完全排除新增發電裝置容量。在Reference情境下新增發電裝置容量為214GW，RAP情境為132.9GW，與Reference情境相較下減少38％。MAP情境為110.9GW，與Reference情境相較下減少48％。此外，藉由能源效率及需量反應計畫所預估出的電力需求量及售電量，是以美國電力研究院EPRI所提供的能源使用效率為基礎。
四、抑低發電裝置容量並不代表亦相對抑低電力基礎建設投資金額，係因部分金額為建置公用事業能源效率及需量反應計畫所需成本。
（一）Reference情境、RAP效率基礎情境比較
1.2010至2030年美國在Reference及RAP效率基礎情境之發電設備投資金額而言，兩者分別是6,970及5,050億美元，相差28％（1,920億美元），並未與發電裝置容量減少38％成正比（詳Reference發電裝置容量214GW，RAP為132.9GW），這與RAP基礎情境另含低成本天然氣處理技術成本有關。
2.就總發電建設投資金額而言，兩者分別是6,970及5,900億美元，相差15％（1,070億美元），其間至少仍有850億美元，包括公用事業能源效率及需量反應計畫的660億美元及先進讀表基礎建設的190億美元成本。
（二）Reference情境、MAP效率基礎情境比較
1.2010至2030年美國在Reference情境、MAP效率基礎情境之發電設備投資金額而言，兩者分別是6,970及4,550億美元，兩者相差35％（2,420億美元），並未與發電裝置容量減少48％成正比（其中Reference情境發電裝置容量214GW，RAP情境為110.9GW）。
2.就總發電建設投資金額而言，兩者分別是6,970及6,470億美元，相差7％（500億美元），其間至少仍有1,920億美元，包括公用事業能源效率及需量反應計畫的1,650億美元及先進讀表基礎建設的270億美元成本。
五、以RAP效率基礎情境而言，2010至2030年間全美需新增132.9GW裝置容量：燃氣17GW占13％（包含複循環13GW、渦輪機4GW）、燃煤48GW占36％、核能29GW占22％、再生能源39GW占22％（包含風能、生質能）。
六、為落實抑低碳排放的新政策，屆時美國將可能增加成本及改變發電結構。
（一）考量抑低碳排放政策情境下，2008年版EPRI Prism Analyses揭露能源效率及發電相關技術將抑低碳排放量目標值。這些發電相關技術包括：再生能源、核能發電、先進燃煤發電、碳補捉與封存技術、插電式複合動力車及分散型電力等，本篇資料係以2008年版EPRI Prism Analyses為藍本進行分析。
（二）2008年基礎情境版本目標值部分：2020年之後將廣泛推廣CCS技術，部分火力發電廠將提前除役，屆時美國電業將增加投資再生能源及核能發電，Prism RAP Scenario with Carbon Policy顯示美國各地區各類發電組合及投資成本可能的相對關係圖型。
（三）考量與未考量抑低碳排放政策兩者比較，就發電裝置容量前者為215.6GW、後者為132.9GW，有考量者所增加裝置容量原因係包括：與再生能源增加有關、21GW高密度碳排放發電機組提前除役、增建64GW核能發電。就投資金額，前者為9,510億美元、後者為5,050億美元。
七、就投資金額而言，輸配電金額將大到足以超過發電設備的部分。
（一）輸電部分：考慮每年通膨率以1.9％計算，2010至2030年含智慧型電網之輸、配電投資金額計8,793億美元，其中輸電投資金額占2,978億美元（包括＜230kV是1,844億美元及≧230kV是1,134億美元）；其中230kV、345kV、500kV、705kV輸電成本（以2008年美元計價）分別為5.46、2.85、1.45、1.32millions of dollars/GW-Mile。
（二）配電部分：配電投資金額成長趨勢，占總電力資本支出的25～30％；2010至2030年配電投資成本計5,815億美元。
八、最後Brattle認為應調高EIA 2008 Annual Energy Outlook（AEO）內容中發電燃料及新電廠建造成本，Brattle模型2010至2020年間天然氣及煤價（以2006年幣值計算）平均分別較EIA 2008 AEO調高53％及18％；Brattle模型電廠建造成本比照EPRI Technical Assessment Guide（TAG）技術評估綱領，應調高EIA 2008 AEO電廠建造成本。（作者任職於台電公司）