研究內容 研究內容 研究內容 研究內容

林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫 林口火力電廠減碳計畫

初步可行性評估初探 初步可行性評估初探 初步可行性評估初探 初步可行性評估初探 初步可行性評估初探 初步可行性評估初探 初步可行性評估初探 初步可行性評估初探

林文印 林文印 林文印

林文印 臺北科技大學臺北科技大學臺北科技大學臺北科技大學 環境工程與管理研究所環境工程與管理研究所環境工程與管理研究所環境工程與管理研究所 張益誠張益誠

張益誠張益誠 宜蘭大學宜蘭大學宜蘭大學宜蘭大學 環境工程學系環境工程學系環境工程學系環境工程學系 余泰毅

余泰毅 余泰毅

余泰毅 銘傳大學銘傳大學銘傳大學銘傳大學 風險管理與保險學系風險管理與保險學系風險管理與保險學系風險管理與保險學系 蔡俊鴻

蔡俊鴻 蔡俊鴻

蔡俊鴻 成功大學成功大學成功大學成功大學 環境工程學系環境工程學系環境工程學系環境工程學系 郭乃文郭乃文

郭乃文郭乃文 臺北護理學院臺北護理學院臺北護理學院臺北護理學院 旅遊健康研究所旅遊健康研究所旅遊健康研究所旅遊健康研究所

2008年年年6月年 月月月11日日日日，，，，台北台北台北台北

中技社中技社中技社

中技社97年度春季環境與能源研討會年度春季環境與能源研討會年度春季環境與能源研討會年度春季環境與能源研討會 節能減排節能減排節能減排節能減排 — 物質流評估案例分析物質流評估案例分析物質流評估案例分析物質流評估案例分析

簡報大綱 簡報大綱 簡報大綱 簡報大綱

前言 前言 前言 前言

研究內容 研究內容 研究內容 研究內容

預期成果 預期成果 預期成果 預期成果

結語 結語 結語 結語

前言 前言 前言 前言

近年臺灣電力公司因供電需求及國際原油價格持 續攀升，逐年加重使用燃煤火力發電比例，造成 電力二氧化碳排放量逐年增加 。

如何有效運用煤炭資源且如何降低其對環境衝擊

，為現階段發電業者所應面對之主要環境課題。

電廠減碳，是能源與環境共同的轉機，也是本研 究的緣起動機。

Clean Air Task Force http://www.catf.us/publications/reports/Cradle_to_Grave.pdf

Surface Mining

http://www.ohvec.org/galleries/mountaintop_removal/007/43.html

Underground Mining: Shaft

3 1.2

96 Anthracite

3 12

86 Semianthracite

3 22

75 Low-rank/volatile

semibituminous

3 32

65 High-rank/volatile

bituminous

41 5 54

Medium-rank/volatile bituminous

12 41

47 Low-rank/volatile

bituminous

23 34

42 Subbituminous

46 26

29 Lignite

Moisture Volatile

Matter Fixed

Carbon Ranks of Coal

Coal Rank

http://bespokeinvest.typepad.com/bespoke/2008/05/oil-price-chart.html

Taiwan

-0.1 5.9

118.2 汽電共生

汽電共生 汽電共生 汽電共生

66.1 0.1

民營風力 1.5 民營風力 民營風力 民營風力

0.9 17.5

354.1 民營火力民營火力

民營火力民營火力

57.4 0.0

民營水力 1.0 民營水力 民營水力民營水力

40.0 0.4

託營水力 9.0 託營水力 託營水力 託營水力

1.4 24.0

483.8 購電購電購電

購電

4.0 1.8

再生能源 36.8 再生能源 再生能源再生能源

1.7 19.3

389.6 核能

核能 核能 核能

3.7 53.0

1,069.1 火力

火力 火力 火力

0.6 1.9

抽蓄水力 39.2 抽蓄水力 抽蓄水力抽蓄水力

3.1 76.0

1,534.8 台電自有

台電自有台電自有 台電自有

2.7 100.0

2,018.6 發購電量合計

發購電量合計發購電量合計 發購電量合計

較上年增加率 較上年增加率 較上年增加率

較上年增加率 (%) 構成比構成比構成比

構成比 (%) 發電量發電量

發電量發電量 (億度億度億度億度) 項項

項項 目目目目

台電台電台電

台電2007年發電量年發電量年發電量年發電量

2.44 3.92

6.07 3.65

為核能倍率 1.00 為核能倍率 為核能倍率 為核能倍率

521 1,053

1,832 958

比核能昂貴

0

比核能昂貴 (億元億元億元億元)

882 1,414

2,193 1,319

發電總成本

361

發電總成本 (億元億元億元億元)

2.32 3.72

5.77 3.47

單位總成本

0.95

單位總成本 (元元元/度元 度度) 度

0.08 0.97

3.82 2.60

外部成本

0.28

外部成本 (元元元/度元 度度)度

2.24 2.75

1.95 0.87

單位發電成本

0.67

單位發電成本 (元元元/度元 度度)度

水力 水力 水力 水力 燃氣

燃氣 燃氣 燃氣 燃油

燃油 燃油 燃油 燃煤

燃煤 燃煤 燃煤 核能

核能 核能 核能 發電方式

發電方式 發電方式 發電方式

台電，2002

0 5 10 15 20 25

Coal Gas Oil Wind Nuclear Solar

(in the U.S. in 2002)

1-4 ¢ 2.3-5.0 ¢ 6-8 ¢ 5-7 ¢

Production Cost of Electricity

6-7 ¢

25-50 ¢

C o st ,

Lewis, Caltech

Source of energy

Energy Efficiency

Hydroelectric

Coal

Wind

Oil

Solar Thermal

Nuclear

Solar Photovoltaic

Cost per kilowatt-hour

0-5 cents

2-8 cents

5-6 cents

5-8 cents

6-8 cents

9 cents

10-12 cents

15-20 cents

Source: Climate Action Network

Energy Cost

Coal International Share Price Chart

http://uk.finance.yahoo.com/q/bc?s=CLN.L

Taiwan Carbon Dioxide Emissions from the Consumption of Coal, 1980-2005

Energy Information Administration

0 20 40 60 80 100 120 140 160

1980 1985 1990 1995 2000 2005

Million Metric Tons of Carbon DioxideMillion Metric Tons of Carbon DioxideMillion Metric Tons of Carbon DioxideMillion Metric Tons of Carbon Dioxide

1億5300萬噸

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0

1980 1985 1990 1995 2000 2005

Metric Tons of Carbon DioxideMetric Tons of Carbon DioxideMetric Tons of Carbon DioxideMetric Tons of Carbon Dioxide

Taiwan Carbon Dioxide Emissions Per Capita from the Consumption and Flaring of Fossil

Fuels

Energy Information Administration

12

噸

林口電廠更新擴建計畫

台電公司林口電廠現有二部燃煤汽力機組，裝置 容量分別為30萬瓩/#1、30萬瓩/#2，至今已運轉 超過30年以上(熱效率分別約為32.2%、33.6% )

。預計更新設置三部80萬瓩級超臨界壓力燃煤汽 力機組(其蒸汽設計條件為24.1MPa、

566℃/593℃：主蒸汽壓力、主蒸汽及再熱蒸汽 溫度，熱效率達42.3％)，搭配先進空污防治設備

，投資總額為1,524億9,442萬8千元，至109年完 工。

目前林口電廠兩部舊機總燃煤使用量約170萬公 噸/年，燃煤平均熱值約6,043 kcal/kg，依IPCC 公式計算，產生之二氧化碳排放量約399萬公噸

；更新後3部800MW新機組燃煤年使用量約630 萬公噸，燃煤平均熱值以5,500 kcal/kg估算，產 生之二氧化碳排放量約1,326萬公噸。

研究內容 研究內容 研究內容 研究內容

本研究擬以臺電公司位於臺北縣境內林口火力發 電廠作為主要研究對象、範疇，並分成四個主要 部份，進行互相協力、環扣之研究。

 煤炭物質流分析

 發電與供電系統能源流及能源效率分析

 後端污染防治措施之技術、經濟可行性評估

 景觀綠美化等減碳設施作為之初規劃

煤炭物質 煤炭物質 煤炭物質

煤炭物質流 流 流分析 流 分析 分析 分析

採用「物質流分析」(Material Flow Analysis)方 法，針對林口火電廠用於發電所燃燒煤炭，建立 其物質流分析架構雛型。 MFA 為基於質量守恆 原則，在一個定義的系統中評估物質流向與流量 的方法，用以支援分析、評價及設計所研究之要 件，包括系統中所有流入(input)、流出(output)

、存貨(stock)以及來源與消失項(source and sink)。

而本研究部份之主要目的，乃藉物質流架構之研 擬，探討分析林口電廠中有關「煤炭」物質之投 入、產出、與對應能源轉換等流程，即以「煤炭

」物質為主要研究標的，透過MFA 架構之引入

，以物質流帳為理論架構，利用前述物質平衡的 觀念，以質量為單位建構林口電廠「煤炭」之使 用及需求情形，其衡量範圍主要涵蓋林口電廠「

煤炭」使用與發電量等數據。

WRI, 2000

物質流分析架構

物質流分析架構 物質流分析架構

物質流分析架構

區域性MFA係以一相對較小之地理區域為單位 所形成之系統邊界，並在此小區域系統邊界內探 討與計量標的物質(例如煤炭)輸入、傳輸、轉換

、儲存、輸出等活動之質量平衡關係。進而在邊 界之內，描述系統內與標的物質質量循環有關的 所有活動(activity)，例如物質的傳輸、轉換或儲 存等活動。本研究對林口電廠的物質流、能源流 研究，擬採此種研究方法進行。

火力發電廠之空氣污染課題，除了排放硫氧化物

、氮氧化物、粒狀物之外，其所排放的二氧化碳

，也是造成溫室效應日益嚴重的主要原因之一。

發電廠之熱機系統（thermal engine system）一但 規格固定以後，其能量轉換效率仍會因負載、污 防設備的操作效率、員工旅運與生活能耗、輸配 電系統損失等因素而變動。通常這些部份會佔到 總能源10%上下的損失，分析及減少這部份的損 失，仍為有效之減碳作為。

發電與供電系統能源流及能源效率分析

發電與供電系統能源流及能源效率分析

發電與供電系統能源流及能源效率分析

發電與供電系統能源流及能源效率分析

火力發電廠減碳評估，基本上就是從整體發電與 用電系統的能源轉換效率進行分析，來評估其省 能節碳的可行性。煤炭電廠之「能源流分析

(Energy Flow Analysis)」，分成上游（原煤洗煤

）、中游（發電效率、電廠用電、污防處理）、

下游（交通、住商、工業）等三部份來分析。

本研究主要係針對「中游」這部份來進行初探分 析。

張能復、謝佩穎，2005

台灣能源 台灣能源 台灣能源

台灣能源流 流 流分析之應用 流 分析之應用 分析之應用 分析之應用

後端污染防治措施之技術經濟可行性評估 後端污染防治措施之技術經濟可行性評估 後端污染防治措施之技術經濟可行性評估 後端污染防治措施之技術經濟可行性評估

Carbon

Impurities

Volatile Matter

Sulfur

Chlorine

Phosphorus

Nitrogen

Trace amounts

Dirt

Other elements

Coal Composition

空氣污染防制設備空氣污染防制設備

 低氮氧化物燃燒器低氮氧化物燃燒器

 選擇性觸媒還原脫硝設備選擇性觸媒還原脫硝設備

 靜電集塵器靜電集塵器

 海水法脫硫設備處理海水法脫硫設備處理

污染物污染物

污染物污染物 2,3號機排放濃度號機排放濃度號機排放濃度號機排放濃度 舊機許可濃度舊機許可濃度舊機許可濃度舊機許可濃度 電力設施排放標準電力設施排放標準電力設施排放標準 環保署電力設施排放標準 環保署環保署環保署BACT 硫氧化物

硫氧化物硫氧化物

硫氧化物 50 ppm 200 ppm 200 ppm ≦≦≦≦ 50 ppm 氮氧化物

氮氧化物氮氧化物

氮氧化物 50 ppm 300 ppm 250 ppm ≦≦≦≦ 50 ppm 粒狀物

粒狀物

粒狀物粒狀物 25 mg/Nm³ 43.87 mg/Nm³ 32 mg/Nm³ ≦≦≦≦ 32 mg/Nm³

廢水處理及回收再利用廢水處理及回收再利用

 廢水處理設備廢水處理設備

 放流水回收再利用，提供綠地澆灌、煤倉用水、底灰放流水回收再利用，提供綠地澆灌、煤倉用水、底灰 系統補充用水，節省水資源。

系統補充用水，節省水資源。

煤灰處置及再利用煤灰處置及再利用

 煤灰提供水泥及預拌混凝土原料，資源再利用。煤灰提供水泥及預拌混凝土原料，資源再利用。

 若有若有剩餘煤灰，以密閉管線送至灰塘處置。剩餘煤灰，以密閉管線送至灰塘處置。

本研究擬針對林口發電廠內之煙道進行採樣及分本研究擬針對林口發電廠內之煙道進行採樣及分 析，分析項目包括：煙道廢氣中氣狀污染物

析，分析項目包括：煙道廢氣中氣狀污染物((氮氧氮氧 化物、硫氧化物等

化物、硫氧化物等))及粒狀污染物及粒狀污染物(PM)(PM)。。

根據採樣分析結果，了解空氣污染防治設施之處根據採樣分析結果，了解空氣污染防治設施之處 理效率，理效率， 並進一步探討污染防治效益提升之可行並進一步探討污染防治效益提升之可行 性；未來亦可評估不同煤炭前處理對污染防治之 性；未來亦可評估不同煤炭前處理對污染防治之 可能影響等。

可能影響等。

景觀綠美化等減碳設施作為之初規劃 景觀綠美化等減碳設施作為之初規劃 景觀綠美化等減碳設施作為之初規劃 景觀綠美化等減碳設施作為之初規劃

以「環境優先」、「生態綠化」、「便利訪客」

、「減量設計」與「容易管理」為發展前提，訂 立規劃設計原則：

 尊重自然環境

 滿足地方需求

 發展當地特色

 達成永續經營利用

電廠西側整體景觀示意圖

電廠西側整體景觀示意圖 電廠東側整體景觀示意圖電廠東側整體景觀示意圖

廠房建物外觀嶄新美化設計，塑造現代化地標廠房建物外觀嶄新美化設計，塑造現代化地標 景觀。景觀。

廠區景觀綠化並設置開放空間，提昇環境景觀廠區景觀綠化並設置開放空間，提昇環境景觀 品質。品質。

分析評估基地現況與立地條件，針對民眾訪客使 用上的機能需求，依據環境資源調查的成果，整 合區內現有的空間與動線系統，以規劃出整體環 境教育體驗的空間與設施。未來整建的目標，在 現有條件和資源下，轉化為：

 景緻優美自然獨特的民眾遊憩去處

 提供環境解說與自然體驗的教育場所

 保育環境資源與生態循環的發電廠區

 可達到永續經營利用目標的景觀據點

 二氧化碳減量的示範區

擬完成林口電廠燃燒煤炭物質流分析架構之雛 型。依據前述架構雛型，估算研究範疇內煤炭 流向與用量，進而針對無效率之處，提出改善 建議。

擬完成林口電廠發電與供電系統之能源流及效 率分析。探討最低耗能可達最佳發電量、發現 機組負載問題，進而提出改善或保養計畫，以 有效提高能源效率及降低二氧化碳排放量，達 成電廠節能減碳之目標。

預期成果

預期成果 預期成果

預期成果

完成林口電廠污染防治搓施之技術、經濟可行 性評估。探討污染防治搓施對火電廠排放空氣 污染物之處理效果及適用性，並進一步建立煙 道中氣狀污染物、粒狀污染物之資料，以供現 況評估及後續管制之參考。

完成林口電廠景觀綠美化等減碳設施作為之初 規劃，並依據現地調查結果，整合既有空間與 動線系統，以完備景觀綠美化空間與設施設計

。

Energy: Supply Side vs. Demand Side

Electricity: Generation, Transmission, Distribution, and Sale

Energy Efficiency and Energy Alternatives

Energy and Environment: Equity and Justice?

結語

結語 結語

結語

Gasification or

Hydroliquefaction:

blasting coal with steam to produce Carbon Monoxide and Hydrogen gas.

The Piñon Pine plant near Reno, Nevada.

Converts Coal into Hydrogen gas.

Other Uses of Coal?

簡報結束 簡報結束 簡報結束

簡報結束， ， ，謝謝 ， 謝謝 謝謝！ 謝謝 ！ ！ ！