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系統識別號 U0026-1408201515594700
論文名稱(中文) 臺灣電力業排放標準訂定之影響分析
論文名稱(英文) The Impact Analysis of GHG Emission Standard Regulation for Taiwan Power Industry
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生(中文) 施品甄
研究生(英文) Pin-Jhen Shih
學號 N46024191
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 186頁
口試委員 指導教授-陳家榮
口試委員-吳榮華
口試委員-馮炳勳
口試委員-顏榮祥
中文關鍵字 電力業排放減量  溫室氣體排放標準  線性規劃 
英文關鍵字 GHG mitigation of power industry  Emission standard  Linear programming 
學科別分類
中文摘要 近年來全球減碳議題持續發酵,臺灣身為地球村一員應當有所作為,然而我國碳排放最大來源為電力部門,因為電力結構以火力發電為主,且既有機組老舊而效率不彰,致使溫室氣體排放量相當可觀。我國自產資源匱乏、國土面積小、氣候條件不穩定且減碳相關法令尚未周全,因此在儲能技術尚未成熟之際,減碳策略之擬訂格外重要。
有鑑於我國推動減碳之重要法案──溫室氣體減量法自2006年至2011年間立法進程緩慢,環保署遂於2012年依循美國作法將溫室氣體列為空氣污染物,並為我國發電業研擬排放標準。本研究旨在探究於當前能源政策規劃下,針對新設發電機組以及既有電力訂定排放標準將對我國電力供給面之發電調度、成本以及排放情形等產生何等影響,並評估未來核能政策可能之走向(核四商轉與否以及核一二三延役與否)以及碳捕捉技術(未能導入、導入捕捉率五成技術以及導入捕捉率九成技術)可能之發展方向下,適宜之標準研擬準則。
研究結果顯示,若按照當前能源政策規劃,碳捕捉技術因為不具經濟競爭力,未能成為建廠及調度之優先選項,然而若針對未來新設機組訂定單一機組排放標準,要求新設燃煤、燃氣機組溫室氣體排放係數必須分別低於0.835 kgCO2e/kWh、0.373 kgCO2e/kWh,待CCS商轉後燃煤機組更必須低於0.471 kgCO2e/kWh,以要求採用最佳技術規劃新設機組。在電力供給較不充裕的無核能情況下,必需由火力機組補足核能供電缺口,而導入新設標準可提高新設火力機組的效率,進而擴大排放係數的降幅,減碳效果較核四商轉或核能延役情況顯著。
既有機組部分,本研究將台電自發電機組視為一體訂定標準,並分別以2025年或2030年為排放標準管制目標年進行評估,發現在未來走向為核四封存且核能延役情況下,無論CCS技術為何,在當前能源政策規劃下2025年或2030年確保可行的最嚴格標準為排放係數回歸2013年的80%,若確定CCS技術能如期商轉,則可將標準加嚴至回歸2013年的65%。若未來將朝無核能方向發展,則無論2025年或2030年,都勢必得倚重CCS技術導入,否則排放係數將難以回歸當前水平,標準訂定亦難發揮實際管制效果。在核四商轉情況下,既有核能機組屆齡除役,於當前能源政策規劃下,無論2025年或2030年,最確保可行的最嚴格排放標準皆為回歸2013年的90%,若在確定CCS技術能成功商轉時,則可將標準加嚴至回歸2013年的75%。
英文摘要 The power sector is the largest source of GHG emission in Taiwan; thus, Environmental Protection Administration(EPA) intent to formulate standards for power plants, including new plants and exisit plants. The purpose of this study is to analysis the impact of EPA’s emission standard in different nuclear as well as Carbon Capture and Strage(CCS) development scenarios.
Utilizing the adjusted SMAGE-II Model and linear programming method, the results show that emission standard regulation for new plants will be more effective in GHG mitigation under the scenario which is without nuclear power than with.
As for the standard for exisit plants of Taiwan Power Company in 2030, still undefined. Based on the results of simulation, there are some suggest direction: (1) if Lungmen Nuclear Power Plant is sealed and exisit nuclear power plants are extended the operation, the strictest standard can be set as “reduced 20% of GHG emission factor relative to the 2013 levels”, but reduced 35% when with CCS equipments, (2) fail to reach 2013 levels through emission stand regulation if there will be neither nuclear power nor CCS in 2030, (3) the strictest standard can be set as “reduced 10% of GHG emission factor relative to the 2013 levels” if Lungmen Nuclear Power Plant is able to operate as scheduled and exisit nuclear power plants decommission, but reduced 25% when with CCS equipments. Moreover, emission standards can be designed as reduced 10% of GHG emission factor relative to the 2013 levels for every case that CCS is ready.
We should determine the policy of nuclear power and CCS as soon as possible in order to define the emission standards of power industry and go towards the mitigation goal of “GHG emissions reduce 50% relative to 2005 levels in 2050” in Greenhouse Gas Reduction Act.’
Key words: GHG mitigation of power industry, Emission standard, Linear programming.
論文目次 摘要 I
誌謝 VII
目錄 IX
表目錄 XI
圖目錄 XV
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 6
第三節 文獻回顧與探討 7
第四節 研究方法與流程 10
第五節 研究範圍與限制 12
第二章 臺灣電力業溫室氣體排放現況 13
第一節 臺灣電力供給概況 13
第二節 電力業溫室氣體排放分析 22
第三節 其他空氣污染物排放分析 24
第三章 電力業排放標準管制作法 29
第一節 減碳技術發展現況 29
第二節 國際排放標準管制作法 41
第三節 臺灣推行背景與方向 51
第四章 電力供給規劃模型 57
第一節 線性規劃方法 57
第二節 模型介紹 59
第三節 模型產出整理 81
第四節 模型驗證 88
第五章 實證分析 91
第一節 情境設定與基本假設 91
第二節 基準情境 97
第三節 新設機組排放標準訂定之影響評估 104
第四節 既有機組排放標準訂定之影響評估 109
第六章 結論與建議 137
第一節 結論 137
第二節 建議 140
參考文獻 141
附錄一 2014年發電機組列表 149
附錄二 SMAGE-II模型介紹 155
附錄三 細部模擬結果 169

參考文獻 一、 英文文獻
(一) 期刊
1. Barnes, I.(2015), “Upgrading the Efficiency of the World’s Coal Fleet to Reduce CO2 Emissions,” CornerStone, Vol.3.pp.4-9.
2. Hainoun, A., Omar, H., Almoustafa, S., Seif-Eldin, M. K., & Meslmani, Y. (2014), “Future development of Syrian power sector in view of GHG mitigation options, ” Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.38, pp.1045-1055.
3. Hsu, C. C., & Chen, C. Y.(2004), “Investigating strategies to reduce CO2 emissions from the power sector of Taiwan,” Electrical Power and Energy Systems, Vol.26, pp.455-460.
4. Strachan, N., & Kannan, R. (2008), “Hybrid modelling of long-term carbon reduction scenarios for the UK,” Energy Economics, Vol.30, pp.2947-2963.
5. Tanatvanit, M., Limmeechokchai, B., & Shrestha, R. M. (2004), “CO2 mitigation and power generation implications of clean supply-side and demand-side technologies in Thailand,” Energy Policy, Vol.32, pp.83-90.
6. Tsai, M. S., & Chang, S. L.(2013). Taiwan’s GHG mitigation potentials and costs: An evaluation with the MARKAL model, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.30, pp.294-305.
(二) 其他
7. Environment Canada(2012), Reduction of Carbon Dioxide Emissions from Coal-fired Generation of Electricity Regulations, Quebec: Environment Canada (EC).
8. European Environment Agency (2013), EMEP/EEA Air Pollutant Emission Inventory Guidebook, Copenhagen: European Environment Agency (EEA).
9. US Environmental Protection Agency (2012), Regulatory Impact Analysis for the Proposed Standards of Performance for Greenhouse Gas Emission for New Stationary Sources: Electric Utility Generating Units, North Carolina: Environmental Protection Agency (EPA).
10. US Environmental Protection Agency (2014), Regulatory Impact Analysis for Proposed Carbon Pollution Guidelines for Existing Poewr Plants and Emission Standards for Modified and Reconstructed Power Plants, North Carolina: Environmental Protection Agency (EPA).
11. US Environmental Protection Agency (2014), Standards of Performance for Greenhouse Gas Emissions From New Stationary Sources: Electric Utility Generating Units, North Carolina: Environmental Protection Agency (EPA).
12. US Environmental Protection Agency (2014), Documentation for EPA Base Case v.5.13 Using the Integrated Planning Model, North Carolina: Environ- mental Protection Agency (EPA).
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14. International Energy Agency (2014), CO2 Emissions from Fuel Combustion Highlights 2013 Edition, Paris: International Energy Agency (IEA).
15. International Energy Agency (2014), Energy Technology Perspectives 2014 Edition, Paris: International Energy Agency (IEA).
16. International Energy Agency (2014), Key World Energy Statistics 2014, Paris: International Energy Agency (IEA).
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18. Intergovernmental Panel on Climate Change (2001), The Scientific Basis, Third Assessment Report, Geneva: Inter- governmental Panel on Climate Change (IPCC).
19. Intergovernmental Panel on Climate Change (2006), Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Geneva: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
20. Intergovernmental Panel on Climate Change (2014), Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change, Fifth Assessment Report, Geneva: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
二、 中文文獻
(一) 期刊
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2. 邱智宏(2005),「溫室效應的功與過」,科學教育月刊,第279期,頁32。
3. 張忠良、洪穎怡與潘晴財(2011),「百年來電力工程發展的回顧與前瞻」,科學發展,第457期,頁58。
4. 粘竺耕、張良嘉、邊德明與曹銘政(2004),「戴奧辛處理技術探討」,工業污染防治,第92期,頁161。
5. 黃韻勳(2010),「我國發展二氧化碳捕獲與封存技術對電力結構的影響評估」,碳經濟,第16期,頁30-43。
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7. 謝惠紅、林朝清、鄭士仁與蔡易縉(2011),「火力發電廠環境空氣品質之研究」,鑛冶工程學報,第4卷,第55期,頁97-106。
8. 譚志豪、劉浙仁與冀樹勇(2014),「臺灣發展二氧化碳地質封存之優勢、機會與策略」,中興工程,第124期,頁23-32。
(二) 學位論文
1. 王鈺惠(2011),「臺灣電力部門供給面減碳政策效益評估」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
2. 林慶山(2003),「天然氣發電廠氮氧化物污染物濃度排放預測」,國立高雄第一科技大學環境與安全衛生工程研究所碩士論文。
3. 張木彬(2005),「燃煤程序重金屬排放特性之初步研究」,國立中央大學環境工程研究所碩士論文。
4. 陳玟如(2003),「整合溫室氣體減量與經濟發展之電力供給規劃模型之研究」,國立臺北大學自然資源與環境管理研究所碩士論文。
5. 蔡明益(2001),「發電業電力能源配比之研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
(三) 書籍與報告
1. 台灣電力公司(2008~2013),台電統計年報,台灣電力公司企劃處。
2. 台灣電力公司(2014),2014年永續報告書。
3. 行政院環保署(2005),「大氣氣膠化學特徵觀測期末報告」,行政院環境保護署委託計畫,執行單位:中央研究院環境變遷研究中心。
4. 行政院環保署(2013),溫室氣體先期專案報告書。
5. 行政院環保署(2014),「產業溫室氣體排放趨勢及減量成本分析計畫期末報告」,行政院環境保護署委辦計畫,執行單位:中華經濟研究院。
6. 行政院環保署(2014),「產業溫室氣體減量策略、法制化與績效認可推動工作」,行政院環境保護署溫室氣體減量管理辦公室2013年度委辦計畫執行成果分享會會議資料。
7. 行政院環保署(2014),碳捕存政策環境影響評估諮詢會議總結報告。
8. 行政院環保署(2015),「產業溫室氣體管制策略及自願減量專案工作計畫」,行政院環境保護署委辦計畫,執行單位:環科工程顧問股份有限公司。
9. 財團法人中技社(2015),「國際核能近期發展及我國新能源政策概況」,載於專題報告:我國電力最適能源配比之探討,臺北市:財團法人中技社。
10. 張四立(1998),「臺灣能源結構與二氧化碳之排放」,民間能源會議:因應溫室效應的民間觀點論文集,臺北市:臺灣環境保護聯盟。
11. 張景則(1981),線型規劃,臺南市:南台圖書公司。
12. 許志義(2003),多目標決策,臺北市:五南圖書出版公司。鄭華清(2002),管理學:一個變動中的世界(第三版),臺北市:新文京開發。
13. 許志義與陳澤義(1988),電力經濟學:理論與應用(第二版),臺北市:華泰文化。
14. 黃正忠(2007),「台灣淨煤技術發展現況與展望」,載於專題報告:煤炭的應用與能源政策,臺北市:財團法人中技社。
15. 黃至弘、談駿嵩(2014),「CCUS技術發展」,取自行政院環保署推動探捕存技術資訊網。
16. 經濟部能源局(2013),「未來電力供需分析與規劃」,經濟部能源局委辦計畫,執行單位:財團法人台灣綜合研究院。
17. 經濟部能源局(2014),「未來電力供需分析與規劃」,經濟部能源局委辦計畫,執行單位:財團法人台灣綜合研究院。
18. 經濟部能源局(2014),2013年能源統計手冊。
19. 經濟部能源局(2014),2013年能源統計年報。
20. 經濟部能源局(2014),我國燃料燃燒二氧化碳排放統計。
21. 經濟部能源局(2014),能源產業技術白皮書。

三、網站資訊
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2. 加拿大環境部網站 http://www1.canada.ca/services/environmentcanada/
3. 台灣電力公司網站 http://www.taipower.com.tw/
4. 全球碳捕存機構 http://www.globalccsinstitute.com/
5. 行政院環保署空氣品質改善維護資訊網http://air.epa.gov.tw/Stationary/RB_main.aspx
6. 行政院環保署推動碳捕存技術資訊網 http://ccs.gov2.tw/
7. 美國能源資訊署網站,各州統計資料 http://www.eia.gov/electricity/state
8. 美國環境保護局網站 http://www.epa.gov/
9. 香港特別行政區政府環境保護署網頁http://www.epd.gov.hk/epd/tc_chi/environmentinhk/air/air_quality/backgdf_5_2.html
10. 經濟部能源局網站http://web3.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/home/Home.aspx
11. 聯合國氣候變化綱要公約網站 http://unfccc.int/2860.php
12. 聯合國網站 http://unsdsn.org/
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