2016年5月12日 星期四

電不夠用系列:電力消費為什麼會成長?

"產業結構、經濟趨勢、人口家庭數、能效政策,與天候因素,是五個關係著電力需求起落,最重要的原因。"

文/謝雯凱(台達電子文教基金會氣候與能源計畫專員)

    電力公司或政府官員常對人民說,「用電要吃緊囉」、「不蓋XX電廠就會缺電喔!」但同時又力推工業區、化工廠,引進吃電很多的資料數據中心,還當作招商政績。主管機關同樣是經濟部,卻有兩面說詞,實在很考驗我們小老百姓的邏輯判斷能力。

    稍微想一下就會知道,全國用電量成長或是減少,有很多因素,不會只跟「經濟成長」或GDP數字相關,這篇文章列出幾項影響用電需求的關鍵因素。


一、產業類型

    工業占台灣用電半數以上,但其中是以電子、石化、鋼鐵這三種用電最兇,光是三大產業就已經占全國整體用電量的三成 (順道一提,常上電視嚷著「電不夠用,我要出走囉!」的產業代表,多半是這三種產業的老闆們)。

    然而,即使是電子業,也不是每一項種類都那麼耗電。最耗電的有半導體、IC封裝與光電廠。而遊戲、軟體產業則是產值極高,耗電量卻相當少。這意味著,同樣是高科技、高技術產業,還是有機會讓每一度電,產生更多的經濟效益。像是韓國,人口數是台灣的兩倍多,但用電量卻是台灣的四倍以上,可見得重工業的能源需求有多麼沉重,儘管他們的影視與遊戲產業已經這麼發達了。

    過去一年,全球鋼鐵市場疲軟,讓台灣的金屬基本工業產量減緩很多,削減了台灣工業部分的用電需求。事實上,位居耗電榜前幾名的產業,目前只有電子電機產業的用電持續增加,其他產業幾乎都降低或持平。


二、GDP與經濟成長

    而 GDP,目前仍是國內外觀察用電成長的主要對照指標,大致呈正比。台灣幾次的整年用電量減退,都肇因於經濟衰退,近五年則看到電力消費與GDP數值同時減緩。但這個連結愈來愈不準確了。

(資料來源:國內生產毛額數值來自主計處,電力消費為能源局統計月報)

    最近幾年,歐美一些國家的電力消費與GDP數值開始脫鉤,但這是因為全球貿易興盛,很多國家的將所屬企業在海外創造的營收,也納入本國的GDP數值。例如,一台筆電在東南亞製造,GDP成長算到台灣,製程用的電卻多半在外國,我們自然會看到台灣每單位GDP的用電量減少。也因此,未來我們的用電量與GDP成長,很有機會可以脫鉤,但到了那一天,也切勿沾沾自喜,必須想到我們其實把電力需求外包出去了,但碳排放與空氣汙染可是無國界的。


三、家庭數與人口數

    人口增加,家庭戶數多,用電量便較多,因此新北市榮登台灣住宅用電量最多的城市,乃非戰之罪。細究人口與用電數字,我們還可以看到不同的差異。上個世紀七八零年代以後,台灣社會逐漸由大家庭轉為小家庭,同時間也快速都市化,這都讓家戶數快速增多,是台灣住宅用電急遽成長的階段。別忘了,與此同時,每戶「基本」的家電也更加多元,但坪數減少。




    如果是看全國的人口成長曲線與電力消費對照,則可以明顯看到近幾年兩者脫鉤的狀態。然而,如果拿戶數增長與電力消費曲線對照,便發現仍是呈現正比,這條連結還是密切相關。

    工研院有個團隊,從全國調查中找出台灣北、中、南三個氣候區,分析「全國住商建築能源使用」的統計資料,以2013年為基礎資料,全國平均每戶用電量為6968.9度,北部地區平均較高,而中部地區較低。以縣市別來看,新北市遠高於其他縣市,而台東縣與南投縣則是最低的。

    另外他們分別針對每戶人口數、住宅型態進行調查,發現透天厝與公寓大樓家庭每戶用電量差不多,但因為公寓住宅往往面積較小,所以比起透天厝與平房,每單位面積耗的電力較多,這樣說起來,一個大型集合式公寓的整體用電量,可能不下於一個農村聚落。另外,年收入愈高的家庭,用電量也愈高,這與居住面積和家電使用行為有關。家庭人口數愈多,用電量也增多,但由於家人可共用照明與空調,因而人均用電則會降低,所以說,為單身居住者設計共享空間,交誼之外,也是可以節能的。


四、能源效率

    除了把經濟搞壞之外,提升能源效率,可說是抑制用電需求成長的最重要的要素。在美國,由於能源部有個能源效率部門,民間也有推動能效的團體,電力業者也有節電義務,因此在能效標準、節能建築標章等相關政策的試驗與推動上都積極許多,節能產業的發展也更加全面。

圖:ACEEE所製作美國20年來電力需求與GDP成長曲線的對照圖,可以看出這兩個因素已經開始脫鉤。(Source: ACEEE)
   2008年至2015年之間,美國GDP成長12.7%,但電力需求降低了0.3%,電力需求與GDP成長明顯脫鉤。這原因很多,除了產業外移外,每年盤點美國能源現況與提供政策建議的永續能源商會在年度報告《Sustainable Energy in America Factbook》中指出,能源效率的提升是最為關鍵的原因,多數州政府與各家電力公司持續提出的能源效率政策與方案,都獲得不錯的節能成果。

圖:2016年版Sustainable Energy in America Factbook 中,將各電力公司能源效率方案所省下的電力做比較,每年都持續成長。
    也是在最近幾年,各國政府與企業開始注重「電力密集度」,也就是產業每單位產值必須耗多少度電才能賺到,數值愈高,表示使用能源的效率愈差。電力密集度並不直接等於能源效率,但可讓政府或企業作為檢視指標,衡量工業發展是不是過於仰賴電力?下圖為國際能源總署蒐集的主要國家電力密集度數據,可發現主要工業國家電力密集度在近年都能夠保持平穩,但也有些新興國家像韓國一樣,一路攀升。

圖:主要國家電力密集度趨勢。摘自台灣綜合研究院《主要國家經濟發展與電力需求成長之關係》報告,原始出處為國際能源總署 Energy Balances of OECD countries 2012 Edition & Energy Balances of Non-OECD countries 2012 Edition 。此圖之 GDP(PPP)係以2005年為基期的美元幣值計算。



、天氣因素

   在歐洲、日本與美國北半部,冬季仰賴暖氣,它的耗能多過於我們使用冷氣的能源(換成相同能源單位比較的話)。不過暖氣的來源有很多種,天然氣、煤炭、焚化爐餘熱或地源熱泵,但仍有一部分會使用電力來取暖。台灣則是在夏季時仰賴冷氣空調,空調占台灣夏季整體用電的四成左右,占全年二成,悉數使用電力。

    也因此,天氣酷寒或酷熱時,都是用電需求急劇飆高的時刻,如果整年的極端氣溫的日數多,就會使當年度用電量增加。2015年全球均溫是有紀錄以來的最高值,許多國家都破紀錄,台灣年均溫則是第二高,僅次於1998年。這使得台灣夏季用電量較往年增加許多。

    天氣因素對用電的影響不只如此。夏秋的颱風,與夏季午後陣雨,不但「消暑」,事實上也反映在即時用電上,往往能快速大量降低電力消費 (事實上,強烈颱風超過一定風速時,核電廠也必須降載以策安全,因此真正極端的天氣發生時,對於電力供應與需求兩方面都有影響。)此外,春天梅雨季節的濕氣,會讓許多家庭同時啟用除濕機。在台灣這樣亞熱帶國家偶爾出現極凍的寒流時,民眾大量衝動購買電暖爐,導致用電量增加,也由於我們不太孰悉暖爐這類電器,不知道正確使用方式,能源效率往往就表現不佳。類似的狀況也出現在美國,隨著均溫愈來愈熱,佛羅里達等南部各州,愈來愈多人購買冷氣空調,在夏季新增了更多的用電需求。

    最近常看到「Weatherization」這個字用在節能上,大意是,讓自己的房子或建物能抵禦天氣變化,不要在冬天時讓冷風流進室內,你應該要幫窗戶密封漏風處,或是在門片下方加上氣密條;如果你的建物是在熱帶區域,則是要想辦法遮陰與通風。Weatherization 還會用在智慧空調上,暖氣或冷氣會依照外界的氣溫而自動調節,如果房屋能效不佳,它還會有自動偵測或警告功能─這在資通訊科技十分進步的現在,已有許多實際案例,只要結合地區細部的天氣預測,以及居家環境控制系統,不但使室內更加舒適,也不讓燃料費或電費貴到令人破產。

    產業結構、經濟趨勢、人口家庭數、能效政策,與天候因素,是五個關係著電力需求起落,最重要的原因。當然還有許許多多細瑣的影響要素,例如,如果某種大瓦數極為耗電的吸塵器突然暢銷起來,或是奧運前非常多的家庭會去添購大螢幕但耗電很兇的4K超高畫質電視(比HD高畫質電視平均多耗電30%),也可能是某個石化新廠投入運轉,或是某款手機全球熱賣,帶動台灣多家電子廠產線滿載,用電激增。既然用電成長的源頭這麼多樣,那麼抑制用電成長的策略也該很有彈性。

    從家戶數、半導體到奧運,我們應該對於「能源」要有更多想像才是。

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