東日本311地震後日本核能發電概要與震後影響分析
作者: 張真瑜   累積點閱:8918次
最近點閱日期:2015/7/4 下午 01:02:00 出版年月: 2011/3/18
文章分類: VDHDMDPMDITSSECAPPITSPDFPCMCDMTDMASDTVGFPCDCSCISPVEHNBBNHMDIFPAICCNCCGITCEDDPGOA
    

 

核能發電為日本重要電力來源

分析日本2009年度的全國10家電力公司發電設備容量(最高發電量)之電力來源結構,其中核能占20.2%(4,885 萬kW)、液態天然氣火力發電占25.5%(6,161 萬kW)、石碳(煤)火力發電占15.7 %(3,795 萬kW)、石油等火力發電占19.1 %(4,617 萬kW)、水力則占19.2%(4,638 萬kW)。

另一方面,就實際發電量而言,2009年度核能發電提供29.2%用電、石碳火力發電供應24.7%、液態天然氣火力發電為29.4%、石油等火力發電為7.6%、水力發電則供應8.1%的用電需求。顯示日本核能發電設備容量雖非最高,但實際發電比例與液態天然氣火力發電相近,提供日本近三成的電力。雖然石油等火力發電可以提供最高19.1%的發電量,但是實際發電量中,石油卻是最低的7.6%,這也是基於石油漲價的成本考量因素。

尤其是日本其他發電用之燃料都依靠進口,受不同因素影響較大;加上成本的考量,所以核能在實際發電量上突出不少,讓核電的角色就更加重要。

核能發電歷史悠久,意外致使運轉率下滑

日本的核能發電,自1955年「原子力基本法」制定以來,已有50年以上的歷史。1966年日本第一座核能電廠(東海發電廠,16.6萬kW)啟動後,各家電力公司相繼建設,至目前為止全日本運轉中的反應爐共有54座(含受本次地震影響的福島第一發電廠),總發電量為4,885 萬kW。2010年之發電量約為1973年之29倍。據2010年日本各家電力公司資料顯示,目前建設中、至2019年以前計畫運轉的核電廠共有九座,預計發電設備容量將增加1,294 萬kW。

另一方面,與其他國家相較,日本擁有的核能發電設備容量排名全球第三,但設備使用量相對較低(表一)。實際上,由於日本電力公司登載資料問題、地震及意外等因素導致部份電廠停止運轉,造成整體核能發電量的運轉率呈現下滑(表二)。


表一 全球主要國家之核能電廠概況一覽

國家

數量

發電設備容量

(萬kW)

發電量

(TWh)

設備使用率

(%)

美國

104

10,630

834

89.0

法國

59

6,602

410

71.0

日本

54

4,885

279

58.0

德國

17

2,146

135

69.4

瑞典

10

938

52

63.6

西班牙

8

773

53

78.9

比利時

7

612

47

87.7

瑞士

5

337

28

92.4

芬蘭

4

280

24

95.9

中國大陸

11

912

43

89.8

韓國

20

1,772

148

90.6

註1:列表為國際核事件分級(INES) Level2以上之意外(安全設備顯著失效)。

註2:中國大陸為2008年資料。

資料來源:網站資料、日本2010年能源白書,MIC整理,2011年3月


表二 日本核能發電廠重大歷史意外

時間

事件

性質

1978年11月2日

福島第一核能發電廠3號機事故

人為操作失誤

1989年1月1日

福島第二核能發電廠3號機事故

循環幫浦內部損壞,金屬粉外洩

1991年2月9日

美濱核能發電廠2號機事故

蒸氣產生器導熱管損傷,壓水式發電廠設計問題引發討論

1991年4月4日

濱岡核能發電廠3號機事故

信號錯誤以致給水量減少,自動停止發電。另,此廠亦有耐震疑慮。

1999年6月18日

志賀發電廠1號機事故

人為疏失導致反應臨界,且對外隱瞞

1999年9月30日

東海村JCO臨界意外

添加燃料的時候,鈾溶液達臨界狀態。造成2人死亡、666人受到幅射

2004年8月9日

美濱核能發電廠3號機事故

管線腐蝕冷卻水外漏,因蒸氣造成人員傷亡

2005年8月16日

女川核能發電廠耐震安全問題

宮城縣發生地震造成1~3號停止運轉

2007年7月16日

柏崎刈羽核能發電廠安全問題

受新潟中越地震影響,因2~4及7號機自動停止運轉,但消防及通報體制設計不周,安全有疑慮

資料來源:MIC整理,2010年8月

             

日本的核能發電廠主要可分為壓水式(PWR)和沸水式(BWR)兩類。簡而言之,壓水式是指將核子反應爐所產生高溫高壓的水送往蒸氣產生器,再送往汽輪機。而沸水式是採用直接在爐內產生蒸汽,送往汽輪機的形態。目前日本國內PWR和BWR各有24和30座反應爐正在運轉中,而其他種類則仍在建置階段。此次受災的福島發電廠屬於沸水式。

近年日本核電廠停止運轉都是由地震引發,造成各類核安事故,顯示日本發展核能上必須更加謹慎天災的防護,甚至面臨未來更強大與頻率更高的天災,為了要加強防護的水準,對相關的建設成本也會造成影響。

福島第一核電廠供電佔一定比例,完全關閉將造成短期無以為繼

由於福島第一核電廠可提供最高470萬kW的電力,以圖一來看,它佔關東地區相當重要的供電比例,如果核一廠未來六個反應爐完全報廢,將對當地的電力供應形成重大壓力。尤其是還有兩個興建中的反應爐,是否繼續興建,都會影響後續的電力發展藍圖。

雖然當地還有其他,如火力發電等方式,但是不可否認,改用石油等燃料發電,由於石油價格的節節攀升,勢必也會影響其電價結構,促使產業成本的提高。

圖一 日本核能發電廠分佈一覽表

 圖片1

資料來源:日本2010年能源白書,MIC整理,2011年3月


MIC觀點
環保及石油價格促使核能勢力抬頭

由2009年日本的實際發電量分析,雖然核電發電設備容量僅為全體方案的20.2%,但是實際運用的比例卻高達29.2%,顯示日本對核能的倚賴。而這種倚賴也是由於近年國際燃料費用的提高與環保議題的發酵,促使核能發電大量運用及建造。

由 “日本2010能源白皮書”公佈資料顯示,日本計畫中與興建中的核能電廠的總發電容量約達2,000萬kW,約較目前4,885萬kW再提高40%的容量,顯示日本未來在能源的政策上,倚靠核能的目標相當明顯。但是,目前的局勢也促使整個核子能源的發展會受到更嚴格的監督。

短期之內日本東北地區電力仍會受到衝擊

由於福島核一廠的問題尚未告一段落,目前尚無法評估影響層面,但是,以目前發展來看,雖然福島核一廠僅佔其全國核電供應的1/10,但是由於地理位置,如果整個核電廠停擺,將會對關東地區及東京地區的供電造成重大的衝擊。依此情況,產業想要快速回復生產,勢必需要倚賴其他供電方案,例如提高火力發電的發電量,而石油價格也面臨中東與北非的局勢影響,石油價格波動造成成本的提升,對日本產業來說將會是更嚴峻的挑戰。

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