依據《溫室氣體減量及管理法》(簡稱溫管法)第9 條第 3 項「國家能源、
製造、運輸、住商及農業等各部門之中央目的事業主管機關應依前項推動方案,
訂定所屬部門溫室氣體排放管制行動方案(以下簡稱行動方案),其內容包括該 部門溫室氣體排放管制目標、期程及具經濟誘因之措施」,可以得知能源部門的 中央目的事業主管機關須訂定能源部門的減量行動方案,政府機關部門及排放源 均有減量責任,故能源部門之減量責任部分透過總量管制的方式由能源產業承擔。
而能源部門以及能源產業的範疇在減碳責任的歸屬以前要優先釐清,根據能源局
汽電共生鍋爐、一貫式煉鋼廠之高爐及轉爐等製程、焚化爐等均屬於為能源產業 邊界內(如圖 2-8 所示),但並不表示上述的產業與工廠都歸類為能源產業,因 為部分汽電共生廠、一貫式煉鋼廠產出的能源可能無法與廠內的其他溫室氣體排 放來源分離;另外,焚化爐的中央目的事業主管機關為環保署,是否為能源產業 應另外明確定義。
由溫管法第 3 條第 24 款「核配排放額度(以下簡稱核配額):指中央主管 機關會同中央目的事業主管機關核配排放源於一定期間之直接與間接排放二氧 化碳當量的額度」、以及第20 條第 3 項「中央主管機關於核配予公用事業之核配 額,應扣除其提供排放源能源消費所產生之間接排放二氧化碳當量之額度」可知,
溫室氣體總量管制的對象除了直接排放以外,亦涵蓋間接排放,而公用事業的溫 室氣體排放計算方式又有別於一般產業的排放量,故應釐清發電業是否為公用事 業。若將其視為公用事業,並將產電之減量責任分配予使用者,排放的計算方式 與《國家綠能低碳總行動方案》之計算方式相似。在能源部門的溫室氣體推估過 程中是否將其視為公用事業之所以重要,是由於會影響到其他使用電力部門的碳 排計算,而計算結果的差異是非常巨大的,故釐清發電業的範疇是計算溫室氣體 排放以及減碳責任前的重要功課。不過由於溫管法在訂立的時候就已經將台電公 司適用於公用事業,故發電業的溫室氣體排放歸屬以及減碳責任可以就此定義下 來。
圖 2-8 能源部門與能源產業的邊界示意圖
(圖片來源:(林家弘 & 許淑麗, 2015))
發電業為公用事業之溫室氣體排放量計算標準流程,以電廠溫室氣體排放 清冊為計算標準,屬於固定排放的「鍋爐發電程序」占了總排放量佔比的99.9%
以上,其次排放量佔比較大的項目為外購電力占比,約佔0.05%,與鍋爐發電程 序的佔比差異極大。
依溫管法第20 條第 3 項「中央主管機關於核配予公用事業之核配額,應扣 除其提供排放源能源消費所產生之間接排放二氧化碳當量之額度」,經鍋爐發電 程序產生的電力並非完全供應自消費者端,根據能源局 103 年發布的能源統計
第二章 國內外文獻回顧與評析
量為 260,026.7 百萬度(含台電、民營電廠、汽電共生廠),而全國售電量為 205,956.0 百萬度,兩者之間的差距為 54,070.7 百萬度,主要為廠內用電、自用 電及輸配送電時產生的線損,故於計算公用事業排放量時,不可將鍋爐發電程序 之發電量直接扣除,應釐清排放量的歸屬,哪些屬於能源部門,哪些屬於消費者 端。
民營電廠、汽電共生廠將自身的毛發電量,扣除廠內自用後,以躉售的方 式售給台電,而所有的電廠(包含民營電廠、汽電共生廠以及台電)供給的電量 總和,扣除路線損失後,共同併網之總電量為台電的銷售電量,故廠內用電、自 用電量、線損電量之溫室氣體排放量理應由發電業承擔,不應轉嫁至能源消費端。
而目前能源局計算電力排放係數時,所採用之計算公式亦排除廠內用電、自用電 量、線損電量之溫室氣體排放量。綜上所述,能源部門的溫室氣體排放量可以由 台電公司(事業)、民營電廠(各廠)、汽電共生廠(各廠)的應承擔排放量累計 而得,完整的計算方式如圖 2-9 所示。
圖 2-9 各電業於溫管法架構下所應承擔減量之溫室氣體排放量
(圖片來源:(林家弘 & 許淑麗, 2015))
由於影響電力負載的因素相當複雜,包括生活習性、用電行為、氣候變化 等影響,且由於國家整體的能源政策導入再生能源,隨之而來的儲能技術的發展 以及節能政策的推型等,電力供需規劃日漸複雜。為預測未來臺灣整體的能源供 需情況,工研院綠能與環境研究所(郭瑾瑋, 周裕豐, 洪明龍, & 劉子衙, 2015)應 用TIMES(The Integrated MARKAL-EFOM System)模型,發揮 TIMES 結合電 力負載與供給面燃料別機組發電的季節性、每日及每小時間的特性,用以作為未 來國家規劃發電結構以及政府政策擬定節能措施的依據。
在國際上,電力負載以及電源開發的規劃之分析模式主要分為兩種方式,
一種為「由上而下(Top-down)」的方法,利用時間序列以及回歸分析的方式用 以預測未來電力負載量,另外一種為「由下而上(Bottom-up)」的方式,利用最
整的用電資料,以預測未來的電力附載。而工研院採用的TIMES 模型為 Bottom-up 的方式,以能源技術為基礎,透過多項目之間彼此的投入產出關係,考量能 源系統發展的可能與限制,在總能源系統成本最小化的目標下,滿足未來的能源 服務需求(Energy Service Demand, ESD)。圖 2-10 為工研院 TIMES 模型的能源 供需架構圖,從最初的能源開採以及進口開始,經過煉油、發電等能源轉換程序,
再經由電網的輸配送等程序給各部門的終端設備,以滿足最終的能源服務需求,
每個過程背後皆有完整的資料庫以及模型支持。
圖 2-11 以輸入、輸出的方式呈現 TIMES 模型的電力系統架構。未來的電 力供需可以藉由需求端外生的能源服務需求以及模型規劃的電力需求技術配比
(如螢光等與省電燈泡)來計算所需的電力需求量,在供應端則以各燃料發電機 組特性以及資源供應限制等資料模擬滿足電力需求所需要的電源開發案、供電結 構與供電量等。另外,除了能源的技術參數以外,模型中也包括經濟參數、環境 參數等資料,用以計算整體能源系統所需的最小成本。TIMES 模型中的電力需 求依照能源服務需求分為兩類,一類為需電量不因時段而有所差異,如冰箱等,
另一類為因時段不同而有不同的占比的,如空調與照明等。
應用TIMES 模型推估未來的電力負載主要可以分為下列步驟(郭瑾瑋 et al., 2015):
1. 依據台灣未來的社經展望(人口、產業發展與經濟成長趨勢)等,利 用計量模型與運輸規劃模型推估未來台灣各部門的能源服務需求。
2. 應用 TIMES 模型技術資料庫(包括製程、設備及運具的技術效率、可 用率、成本等,及各能源服務需求的時段分類),並且搭配 GAMS 軟 體求出滿足各部門需求的能源供給組合,以及未來台灣年平均顛力消 費量與時段別電力消費量基線。
3. TIMES 模型的技術資料庫中亦能模擬各部門的節能措施,藉此描述節 能情境。
4. 可將能源服務需求轉為時段別電力消費負載量。
TIMES 能源工程模型中的部門主要可以分為三個:工業部門、住服部門以 及運輸部門,如圖 2-12 所示,其中的住服部門的能源需求涵蓋包括烹調、熱水、
空調、照明、冷凍、其他家電等能源服務需求項目,共計有80 種技術項目,而 在評估方面,則是採用Eviews 軟體以指數迴歸方式進行評估,其中考量的變數 包括人口成長率、人口結構、戶數、住宅樓地板面積、服務業GDP、服務業主要 場域的樓地板面積等,依照設備型態的不同而有不同的迴歸方程式。下面簡單呈 現兩個Eviews 在推估能源需求的過程中採用的迴歸方程式:
服務業烹調需求 12.37 1.08 ∗ log 住宿餐飲業 GDP 住宅烹調需求 37.71 2.39 ∗ log 人口數
第二章 國內外文獻回顧與評析
圖 2-10 工研院 TIMES 模型能源系統架構圖
(圖片來源:(郭瑾瑋 et al., 2015))
圖 2-11 TIMES 模型電力系統架構
(圖片來源:(郭瑾瑋 et al., 2015))
TIMES 模型中的住服部門與本研究的關聯度較高,故在文獻回顧的部分特 別將住服部門的模型拆解,以了解TIMES 模型中是如何推估未來該部門的能源 服務需求。TIMES 模型是透過 Bottom-up 的方式建構出住商部門的能源需求,
以這些能源服務需求作為TIMES 模型的外生變數,並且持續更新台灣最新的社 經統計參數,以反映真實的能源耗用現況,如圖 2-13 所示,TIMES 模型中以社 經因子(如:人口數、GDP、住宅戶數等)作為初級解釋變數,藉此影響次級解 釋變數(如:住宅以及商業的樓地板面積),進而以迴歸分析的方式推估住服部
門的能源需求。在終端能源使用的設備分類上,主要分為七類,下面以列表的方 式呈現七種項目以及其分別的能源服務需求定義:
圖 2-12 TIMES 模型能源消費推估流程
(圖片來源:(郭瑾瑋 et al., 2015))
表 2-3 住服部門能源服務需求定義與範疇 項目 能源服務需求定
義 範疇
1. 空調 冷度需求(kcal) 商業場所用之窗型、箱型、分離式冷氣機及 中央空調
住宅用之窗型、箱型、分離式冷氣機及中央 空調
2. 照明 照度需求 服務業場所用之照明 住宅場所用之照明 3. 熱水 熱水的熱能需求
(kcal)
服務業場所用之熱水 住宅場所用之熱水
4. 烹調 烹調用熱(kcal) 服務業用之燃氣烹調需求(天然氣及液化石 油氣瓦斯爐)
住宅用之燃氣烹調需求(天然氣及液化石油 氣瓦斯爐)
5. 冰箱 冷藏需求(公升) 住宅用冰箱
5. 冰箱 冷藏需求(公升) 住宅用冰箱