2015 世界核能產業現狀報告:全球核工業持續萎縮

2015 世界核能產業現狀報告

報告摘要中文翻譯、校對:綠色公民行動聯盟

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下載英文版報告全文

1992年,由來自法國的能源政策獨立顧問Mycle Schneider創辦的能源資訊中心WISE-Paris,即與綠色和平組織及世界觀察研究所Worldwatch Institute共同出版第一份世界核能產業現狀報告,當時就指出核能產業發展已經驅緩,其市場利基已經逐漸流失。此後二十年間的發展證實此份報告的預測,以全球來看,核能發電佔總發電之比例最高峰出現在1993年,達到17%,此後核電佔比一路下滑,2011年時只剩11%。

2015年甫出版的世界核子產業現況報告,再度深入詳實的提出核工業持續萎縮趨勢、核電廠延役情況、新建案工程延宕等爭議、福島核災四年多後的現狀報告,以及核能與再生能源發展趨勢之間的比較。

如同Schneider所說,使用核能絕非宿命,而是種選擇。綠盟翻譯了這份報告摘要,希望藉著對全球核工業現況更全面的認識,我們也才更能從對核電依賴的迷思中走出,邁向在經濟、社會、環境等層面都更適宜台灣的能源政策之路。


重點摘要

  • 日本自50年前第一座商用核電廠啟用以來,首次在一整年中皆未使用核電。
  • 全球核電廠開始建造數量從2010年的15座暴跌到2014年的3座。
  • 全球有62個興建中的反應爐,較一年前少了五個,其中至少有四分之三的反應爐興建延遲。建造反應爐的14個國家中,有10個國家其反應爐計畫已延遲數年。其中有五個反應爐列於「興建中」狀態已超過30年。
  • 核電已連續第三年佔全球電力供應不到11%。
  • 技術上來說,法國核電公司AREVA已經破產,標準普爾信評公司對其給予垃圾級評價;2015年7月9日其股價跌至歷史新低,只剩2007年時的10%。
  • 世界四大經濟體中的中國、德國、日本,加上巴西、印度、墨西哥、荷蘭、西班牙,此八國佔全球人口比率超過45%的30億人,其非水力的再生能源發電量都高過核電。
  • 英國包括水力發電的再生能源發電量已高於核電。
  • 以1997年京都議定書簽署年計算,2014年時風力發電每年增加694TWh、太陽光電增加185TWh,均超過核能的147TWh。

反應爐狀態和核能計劃

反應爐啟用和關閉:如同2013年,2014年有五個反應爐啟用(三個在中國,一個在阿根廷,一個在俄羅斯)、一個反應爐關閉(美國的洋基反應爐Vermont Yankee)。2015年上半年,四個反應爐於中國啟用;一個在韓國啟用;另外兩個被關閉(比利時的Doel-1和德國的Grafenrheinfeld )。

營運和興建資料

反應爐營運:全世界有30個國家營運核電廠,比去年少一個。共391個反應爐(比去年多三個)共有337 GW 的裝置容量(比去年多了5GW)。2014整年日本沒有運轉任何反應爐,本報告將40個日本反應爐歸類在長期停機(Long-Term Outage,LTO)的類別中。此外,一個瑞典反應爐(Oskarshamn-2)亦符合長期停機(LTO)標準,其主要營運方已要求提前關閉。2014年趨勢報告中歸類為長期停機的兩個反應爐,現在已被剔除,分別是韓國於2015年6月重啟的Wolsong-1反應爐,以及印度即將除役的的Rajasthan-1反應爐。福島第一核電站和第二核電站的十個反應爐被認定為永久關閉,因此不被算在運轉中的核電廠數量。根據2015年七月初資料,日本兩座反應爐(仙台-1和九州-2)看起來很有可能在2015年重啟。

核工業持續萎縮:391個運轉中的反應爐(不包括長期停機的),比2002年高峰時的438個減少47個,而總裝置容量在2010年達到高峰368GW後,至2014年時下降8%成為337GW,相當於20年前的總裝置容量。2014年核電發電量為2,410 TWh,比前一年增加2.2%,但較2006年的歷史峰值低了9.4%。

核能占全球供電量之比例:在歷經1996年最高峰的17.6%後便持續下降,直至過去三年穩定維持在10.8%。而核能在全球的商業性初級能源中則達到1984年以來的歷史新低:4.4%,並也在過去三年維持穩定。

在2014年,前五大核能生產國-美國、法國、俄羅斯、韓國及中國,共生產超過全球三分之二(約69%)的核電。其中法國和美國生產之核電約佔全球核電二分之一,法國生產核電的比例又占了歐盟的一半。

反應爐的平均年齡:若先排除主要投入新建核電計畫的中國,各國運轉中反應爐的平均年齡將在2015年中達到28.8年。其中超過一半的反應爐,也就是199個反應爐,已運轉超過30年;其中有54個反應爐更已運轉超過40年。美國有三分之一比例、也就是33個反應爐已運轉超過40年。

核電廠延役情況:各國之間有所差異,譬如美國有約四分之三的反應爐已獲准延役,將運轉年限延到60年。法國只准許反應爐延長運轉10年,且核安監管單位已申明,不保證所有反應爐都能通過役齡40年需接受的徹底安檢。此外,延役也與法國政府目前設定在2025年前將核電占比從四分之三降至一半的政策目標相違背。而在比利時,2座反應爐(現在已經增加成3座)延役10年的提案已經在國會表決通過,但仍尚未經過核安監管單位同意;而即便這3座反應爐都延役10年,也不會牴觸比利時2025年完全廢核的目標。


核電廠運轉年限預估

如果全球所有運轉中的反應爐,皆在運轉至40年時除役,2020年的反應爐總數將比2014年底的數量減少19個,裝置容量則增加1.5GW。至2030年時,總裝置容量達178GW的188個反應爐將被取代,這個數字是過去10年開始新建核電廠數量的5倍。若所有反應爐獲准延役的案件都實際被執行並達成,2020年時,全球運轉中的反應爐總數也僅將增加4個,裝置容量增加21GW。到了2030年時,為取代除役的反應爐,必須另外增加總裝置容量達154GW的169個新建反應爐。

新建核電廠現狀

目前全球有14個國家正在新建核電廠。2015年7月時,有62個反應爐正在興建,比去年7月少了5個;其總裝置容量達到59GW,比前一年月少了5GW。將近有40%、也就是24個新建反應爐位於中國。

  • 全球目前興建中的62個反應爐,平均建廠時間為7.6年。
  • 14個正在興建核電廠的國家中,有10個國家的工程經歷了至少一年以上的工期延宕。將近有四分之三的比例,也就是47個反應爐的建設工期都遭遇了延宕。其餘15個反應爐當中有9個位於中國,大多於3年內開始動工或尚未動工,因此無法確知其工期是否有延誤。
  • 有5個反應爐列為興建中已超過30年。當中位於美國田納西州的Watts Bar-2於1972年底開始興建;位於斯洛伐克的Mochovce-3、4也已興建超過30年。烏克蘭的Khmelnitski 3、4也分別興建了29年和28年,且由於烏克蘭已經取消與俄羅斯的興建合約,該計畫預計將會繼續延宕。
  • 兩座位於印度的興建中反應爐-Kudankulam-2和一座原型快速增殖核反應爐,各已興建13年和11年。位於芬蘭的Olkiluoto-3將於2015年8月時興建滿10年,且該公司已經停止公告計畫商轉日期。
  • 自2005年才開始興建的40個反應爐中(分別位於九個國家),有39個都位於亞洲和東歐國家(例外的一個在阿根廷),它們的平均工期為9.4年,從4年到36年不等。



開工建設和新建案爭議

新核電廠開工:在2014年,有三個新的反應爐分別在阿根廷、白俄羅斯、阿拉伯聯合大公國(UAE)開工,和過去相比,2010年有15座反應爐動工,其中單單中國就佔了10座;2013年全球則有10座開工。

中國在2014年並沒有任何新核電廠動工,但在2015年上半年已經有2座完工,這是目前為止全球在2015年唯一開始動工的國家。

歷史數據顯示,全球核電廠動工數量的高峰是1976年的44座;在2011年1月1號到2015年7月1號間,全球共有26個新核電廠進行首次混凝土澆置,比1970年代時單年的數量還少。

建設取消:1977年到2015年之間,在18個國家中,共有92座的建設案(占所有建設計畫的八分之一)在不同發展階段被停止或暫緩。

新案延遲:白俄羅斯和阿拉伯聯合大公國,是所有首次興建核電廠的國家中,唯二確實有在進行反應爐建造的國家。過去一年在孟加拉、埃及、約旦、波蘭、沙烏地阿拉伯、土耳其、越南這些或多或少具有先進潛力的首次興建核電廠國家中,都發生了核電計畫發展延遲的現象。

第三代核電廠的延遲

車諾比核災發生的29年後,沒有任何的「新世代(Next-generation,或稱次世代)」、或所謂的「第三代+(Generation III+)」反應爐曾被啟用;而在芬蘭和法國的第三代反應爐,施工進度已經完全落後於既定時程。

18個第三代+反應爐的設計中〈8個來自美國西屋公司(Westinghouse)的 AP1000、6個來自俄羅斯原子能公司(Rosatom)的AES-2006、4個來自法國阿海琺(AREVA)的EPR〉,有16座將被延誤2至9年不等。

造成延遲的原因評估包括:設計、技術勞工短缺、品質控管、供應鏈、電力公司規劃不足或設備供應商訓練不足、以及財務短缺等問題。

第三代+反應爐的製造並未走向標準化,即使引進模組化設計,似乎也只是把品質問題從建設場址轉移到模組工廠去。在幾個法國壓力容器鍛造過程中發現的嚴重缺陷足以摧毀整個EPR產業。

進步型核反應爐情形

小型模組化反應器(Small Modular Reactors, SMR)這個概念已經出現幾十年了,各界也已經討論過超過12種的基本設計。美國政府從1990年代起就開始資助SMR的發展,但美國核能管制委員會仍然未收到任何SMR設計的證照申請。俄國有一種浮點設計,類似水池式反應器(Swimming Reactor),已於2002年取得執照,然而在2007年動工的兩個反應爐進度屢次延遲,部分是因為財務問題。

南韓一個叫「系統整合模組式先進反應器(SMART)」的SMR設計已經發展了20年,這個設計在2012年通過管制單位認可,但至今尚未賣出任何反應爐。在中國,一個「高溫氣冷式反應爐」的SMR正在興建中。南非的「球床模組式反應爐」(Pebble Bed Modular Reactor)在很長一段時間被認為是世界上最先進的SMR計畫,但是在計畫的公共支出達到10億美元後,已經於2010年停止,因為這個計畫沒有吸引到任何私部門的投資或顧客,這個設計從未完成。印度自從1990年代就開始發展「先進重水式反應爐」(Advanced Heavy Water Reactor, ACWR),但目前仍未開始建造。阿根廷於2014年2月開始建造一個以「壓水式反應爐(Pressurized Water Reactor)」為基礎的小型裝置,這個被稱為「CAREM(先進型小型核電站)」的國內設計從1980年代就開始發展,根據報導,每裝置kWe的成本是17,000美元,為現今世上興建中反應爐成本的最高紀錄。

儘管有政府大力支援,美國發展SMRs得到的市場支持遠不如宣傳,因為SMRs在一開始就比無競爭力的昂貴大型反應爐還要更貴,他們所假定的學習曲線建立在成本有能力下降的基礎上,但我們從未在核能科技中眼見此種發展。而且提高能效、再生能源技術的優勢已經為SMRs的發展帶來艱難的競爭局勢,這些技術早在數十年前就已經掌握了自己的量產經濟模式。

經濟和財務

AREVA財務崩盤。法國國營核電公司阿海琺(AREVA)在四年累計虧損80億歐元,且在每年83億歐元營業額但有58億歐元債務的情況下,已實質破產。2015年7月9日當天,阿海琺的帳面價值跌至歷史新低,只剩2007年巔峰的10%。阿海琺因即將破產,預期法國國家電力公司EDF將接收反應爐建設和維護的AREVA NP子公司,並開放外資入股,此舉可能為EDF擴大風險。

英國辛克萊C點(Hinkley Point C)核電廠和國家補助。歐盟委員會於2014年12月接受英國用以提供新建辛克萊C點核電廠長期優後補貼的差價合約模式(Contract for Difference,CFD)─ 一種用於核電躉購電價的協議。然而奧地利政府已就此向歐洲法院提出了法律申訴,盧森堡政府隨後宣布加入申訴,此外也有10個能源公司提出申訴。英國財政部也提出報告表達對辛克萊C點核電廠的嚴重顧慮,而此計畫需要的投資方也尚未具體成型。

營運成本增加。在一些國家中(包括比利時、法國、德國、瑞典和美國),以往僅隨通貨膨脹調整的低營運成本已經快速增加,導致現今反應爐的平均營運成本幾乎與電力批發售價相當,甚至高於售價,核電運營商的因應包括:身為世界上最大核電運營商的法國國家電力公司EDF,已要求大幅提高關稅以補貼其營運成本。德國的E.ON電力公司於法定時間前六個月提早關閉一個反應爐。在瑞典,十個反應爐中至少有四個將比原計劃提早關閉,因為核電電力的實質收入比預期地來的低,而且核電需要更多的投資。美國的電力公司試著和政府部門談判,爭取政府支持在當前市場已不具競爭力的核電。在比利時,還不確定Electrabel(GDF-Suez)公司是否可以重啟壓力容器有嚴重缺陷的兩個反應爐。

福島現狀報告

2011年3月11日因東日本大地震而觸發的福島核電廠事故(福島事故)及其後續事件,至今已四年多了,此章節分析將包含福島廠內及廠外持續面對的重大挑戰。
廠內挑戰:目前由於反應爐廠房內的輻射水平仍然很高(每小時數個西弗),以致不可能進行人為介入,各種類型的機器人卡在反應爐廠房內使得問題更加複雜而不得不放棄。在2020財務年度的上半年已規劃了一號機和二號機融毀燃料碎屑的清除計劃,三號機的融毀燃料碎屑清除計劃則訂在2021財務年度的下半年。若從2021年12月開始除役,預計需要30至40年的時間才能完成除役,然而這些工作是否能如同時間表計畫如期進行仍充滿疑慮。

至今仍須持續注入大量的水(每日約300立方公尺)以冷卻燃料碎片。為了減少輻射水的存儲需求,核電營運商東京電力公司(TEPCO)安裝水除汙系統,並重複注入已部分除汙的水(而非淡水)來冷卻燃料碎片。然而水除汙系統因為技術問題和人為失誤而狀況頻頻,運轉率相當低。

此外,由於地下水持續滲入已充滿高輻射污染水的地下室,每天持續增加300〜400噸的水存儲需求,等於每2.5天就需要額外的1000立方公尺儲存槽。廠內的存儲容量現在已達80萬立方公尺,相當於320個奧運游泳池的量。地下水繞道系統和凍土牆正在籌備之中。然而凍土牆的首次試驗結果令人失望。

  • 一號機:2015年5月開始移除為了減少放射性物質散播到周遭環境的建築物外層,以移除核燃料碎屑並從存儲池卸載用過核燃料。
  • 二號機:因其高輻射水平,仍停留在除役的籌備階段。
  • 三號機:燃料碎屑已從用過核燃料池中移除,正在進行移除用過核燃料的準備工作。
  • 四號機:在2014年12月從冷卻池中移除用過核燃料,是第一個重要的里程碑。四號機用過核燃料在數量上相當於其他三個反應爐水池內的總和,若發生用過核燃料火災會導致嚴重危害。

外部挑戰:根據政府統計,至2015年1月時,從福島縣撤離的人數約12萬(2013年6月最高峰曾達16萬4千人),約3200人因撤離相關因素而死,像是身體狀況衰退或自殺(這些皆被歸類為「與地震相關的死亡」)。死者中有超過半數的1800人來自福島縣。即便限制令解除,許多被迫撤離的人已經放棄回家。

除污廢棄物:根據政府估計,撤離區域內外因除污而產生的廢棄物在2014年底時,已超過15萬7千噸。

事故成本:日本政府並沒有提供全面性的事故成本估算。然而個別成本類別的資料顯示已達一千億美元,其中約有六成為賠償支出,但此一數值並沒有計算福島事故衝擊出口食品及觀光業的間接影響。

核能vs.可再生能源的發展

電力部門正處於深刻的變革期。新科技及政策發展有利於分散系統及可再生能源,而這些通常不為既有電力公司所擁有,這方面的發展對核能產業、電力 公司非常不利,已成為潛在的威脅。

投資:兩年的(經濟)蕭條後,再生能源的全球投資在2014年增加至2,700億美元(增加17%),接近2011年的記錄2,780億美元,是2004年全年投資金額的四倍。單是中國就投資超過830億美元(佔全球投資的31%),風力及太陽能約各佔一半,這是其核能投資的九倍(約美金91億元)。全球對新核能電廠的投資也比對再生能源的投資低了一級。

裝置容量:增加的裝置量幾乎有一半(49%)來自再生能源(不包括大的水力發電),包括新增風力發電49GW(2013年時新增34GW),以及新增太陽光電 46GW(2013年時新增40GW)。中國加快部署風力發電增加了23GW,比2013年時16GW增加更多,相當於2014年全球增量的45%,其風力發電總裝置容量的115GW已超過2015年100GW的目標。中國也增加了3GW的核能,佔全球核電增長的65%。
自2000年起,風力增加了355 GW、太陽光電增加179 GW,分別是核能20GW增 量的18及9倍。考量到佔裝置容量37GW的41座核反應爐現在處於長期停機狀態,運轉中的核能裝置容量在這段期間實際減少了17GW。

發電:平均而言,核能每一裝置千瓦可產生的電力將近再生能源的兩倍(不包括大型水力發電的再生能源綜整計算)。然而在實際生產面,巴西、中國、德國、印度、日本、墨西哥、荷蘭及西班牙,包括世界四大經濟體中的三大,現在非水電再生能源的發電量皆比核電高。這八個國家加總超過30億人、也就是全球人口的45%。中國在2014年中單從風力生產的電力(158TWh),就比核能(124TWh)多,再往前兩年也是如此。英國包括水力發電在內的再生能源,於2014年時在近十年內首次追上核能發電。美國自2001年起,再生能源發電平均成長率每年5%。2014年全美電力有13%來自可再生能源,2007年時只有8.5%。

2014年全球太陽光電發電量年成長率超過38%,風力成長超過10%,核電則是2.2%。與簽訂京都氣候變遷議定書之1997年相較,2014年時全球風力發電增加了694TWh,太陽光電增加185TWh,皆超越核能新增的147TWh,歐盟的數據 顯示核能角色急遽萎縮:歐盟在1997至2014年間,風力發電增加242TWh,太陽光電增加98TWh,而核能發電減少了47TWh。簡言之,數據並不支持核能發電成長比可再生能源快,甚至追上再生能源發展速率的宣稱,新型再生能源有交貨週期短、易於製造及安裝、以及快速規模化生產的優點,藉此克服小單位容量因數較低的劣勢。

報告摘要中文翻譯、校對:綠色公民行動聯盟

國際推薦-

「這份報告極具價值,因為它每一年都針對核工業進行實證分析,揭露了伴隨核能的極高經濟風險,同時為人們對於其他方案的質疑提出有力的論證,指出提升能源效率及發展再生能源,與核能相比起來是更為有效且安全可靠的選擇。」

– Kevin Kamps/美國非營利組織「超越核能(Beyond Nuclear)」發言人

「這份報告赤裸裸的呈現了核工業在關於創新的種種許諾,以及實際發生的後果之間,存在著多麼巨大的鴻溝。而這項停滯不前且無比昂貴的技術,也將漸漸無法和日新月異、愈來來愈靈巧、具有彈性且更符合成本效益的其他替代選項競爭,這些選項是提升能源效率、發展再生能源以及儲能技術。」

– Jonathon Porritt/英國永續發展委員會(UK Sustainable Development Commission)前任主席

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