從經濟發展路徑探討電力之於我國的意義

國立臺灣大學社會科學院經濟學系在職專班 碩士論文

Mid-Career Master Program Department of Economics College of Social Sciences National Taiwan University

Master Thesis

從經濟發展路徑探討電力之於我國的意義

Correlation between electric power and economic development in Taiwan

陳中舜 Jongshun Chen

指導教授：毛慶生 博士 Advisor: Ching-Sheng Mao Ph.D.

中華民國 103 年 10 月

October, 2014

謝辭

這份報告所以能夠完成，個人最想感謝的有：

1. 毛慶生教授的指導

2. 陳正倉副主委、謝得志副主委的指教

3. 蕭代基教授的啟發與林立夫所長、葛復光副主任的照顧

當然還有核研所同事，鄭伯彥先生、卓金和博士、柴蕙質博士、蔡翼澤博士、

蕭子訓博士、胡瑋元先生、劉芳慈小姐、曾盟峯先生等人。另外感謝我的家人，特 別是吳承育小姐與李雪女士。

最後謹將這份報告獻給先父 陳仲奎先生。

ii

論文摘要

從 1991 年環境庫茲奈曲線（EKC）首次被 Grossman 與 Krueger 提出後，即開 啟了環境壓力與經濟成長相依性討論之先河。而後十數年間，由於全球氣候變遷的 惡化情形更行顯著，EKC 的研究逐漸被聚焦於人均 CO2 與人均 GDP 關係的探討 上。然因各國國情差異甚大且受到諸如國際貿易、技術能力、推動政策、發展時間、

計量條件等諸多因素的影響，對於 EKC 假說是否成立，各方說法莫衷一是。

本研究採用了發展經濟學（Development economics）的觀點，把『人口』視成 一國經濟規模與產業結構的制約條件，並優先將人口超過 1000 萬且人均 GDP 超 過 10,000 美元的國家萃析出來。根據 IEA 全球統計資料的 138 國家中，2011 年時 能滿足上述條件的共計 18 個國家（含台灣），這其中 2/3 國家有現役操作中的核電 機組。若將範圍縮小至人均 GDP 達到 30,000 美金的國家，其中核能國家佔比提高 至 8/9，且有 6 個國家的 EKC 曲線可被觀察到明顯的倒 U 現象

再以能源經濟的觀點，分組闡述 18 個代表國因社經背景與能源/核能策略差 異所導致的影響，並針對台灣以多因素生產力(Multifactor Productivity，簡稱 MFP) 法，探討電力供需之問題。結果得知：國家民主程度、市場開放與否、自主能源（含 核能）佔比，皆是支撐人口超過千萬國家能否持續發展的關鍵。

對於政策意涵上，由於我國缺乏自主能源，故中、短期內仍需依靠核電作為 穩定電源供給與發展經濟之基礎，此有賴於一個更有權力與公信力的獨立核安管 制機構之建立。中、長期而言，我國必須從放鬆電價管制做起，不僅要讓電力反映 真實內外部成本，亦可以引導資源被最有效利用，進而促進產業升級。

關鍵字：環境庫茲奈曲線、多因素生產力、自主能源佔比、電力供需、核能。

iii

Abstract

Environmental Kuznets Curve (EKC) which discusses the dependence between environmental pressure and economic growth is pioneered by Grossman and Krueger in 1991. After that, more significant deterioration of global climate change can be observed, hence, the research of EKC is transferred to the correlation between per capita GDP and CO2 emissions per capita. Due to the great different situations of various countries and the impact from international trade, technical capacity, policy execution, development history and measurement conditions, there are many comments about the accuracy of EKC hypothesis.

To simplify analytical model, this study is based on the view of development economics, and take ‘population’ as a constraint of a country’s economic scale and industrial structure. The countries with more than ten million populations and more than 10,000 GDP per capita are chosen for further analysis. There are 18 countries (including Taiwan) satisfied above conditions in 2011 from the IEA global statistics, and the 2/3 countries have commercially operating nuclear power plants. Focus on the countries with more than 30,000 GDP per capita, there are 8/9 countries with commercially operating nuclear power plants, and significant inverted U-shaped curves can be observed in which 6 countries.

Furthermore, this study describes the effects of socioeconomic background, energy strategy and nuclear strategy for the 18 representative countries from the point of energy economic. Especially for Taiwan, multifactor productivity (MFP) method is utilized to find the difficulties currently encountered in our country and to seek solutions.

From the analytical results, we know that national democratic extent, markets open or not and independent of energy (including nuclear energy) proportion are key factors for a country with more than ten million populations to keep sustainable development.

Key Words：EKC, MFP, nuclear energy, GDP, independent of energy

iv

目錄

論文口試委員審定書 ... i

謝辭 ... ii

中文摘要 ... iii

英文摘要 ... iv

目錄 ... v

表目錄 ... vii

圖目錄 ... viii

第 1 章 緒論 ... 1

1.1 經濟與能源 ... 1

1.2 研究背景與動機 ... 5

1.3 本文架構 ... 7

第 2 章 文獻探討與回顧 ... 8

2.1 核電現況與經濟發展 ... 8

2.2 核電與能源安全 ... 12

2.3 核電與環境保育 ... 13

2.4 核電替代成本估算 ... 18

第 3 章 研究方法 ... 23

3.1 環境庫茲奈曲線介紹 ... 23

3.2 多因素生產力分析 ... 27

3.3 最小平方法迴歸分析 ... 29

第 4 章 EKC 結果分析 ... 32

v

4.1 環境庫茲奈曲線之分析 ... 32

4.2 低電價對於 EKC 之影響 ... 40

第 5 章 我國電力與經濟成長之探討 ... 43

5.1 我國電力供需與經濟成長 ... 43

5.2 我國工業用電之初探 ... 49

第 6 章 結論與建議 ... 55

6.1 研究結論 ... 55

6.2 後續建議 ... 58

參考文獻 ... 61

vi

表目錄

表 2-1 現有與規劃中之核能使用國 ... 11

表 2-2 類能源技術於的減碳機會成本分析 ... 15

表 2-3 各類電力技術的生命週期 CO2 排放 ... 15

表 2-4 我國近期能源政策之演進 ... 17

表 2-5 核電與離岸風電、太陽光電土地使用比較 ... 19

表 2-6 我國太陽光電與風力發電的成本效益評估 ... 21

表 3-1 不同 EKC 的成因 ... 24

表 3-2 EKC 的統計研究 ... 25

表 3-3 18 個樣本國 人口、人均 GDP 與核能發電佔比 ... 26

表 4-1 18 個樣本國群組分類 ... 32

表 4-2 EKC 與人均 GDP、核能佔比、燃煤趨勢及工業附加價值之關係 ... 39

表 4-3 EKC 與人均 GDP、自主能源佔比、電力市場開放與工業電價之關係 ... 42

表 5-1 泛太平洋樣本國之電力彈性估計 ... 43

表 5-2 我國電力供需成長與 GDP 成長之關係 ... 44

表 5-3 我國電力供給成長與 MFP 之關係 ... 45

表 5-4 我國電力消費成長與 MFP 之關係 ... 46

表 5-5 我國電力價格與 MFP 之關係 ... 47

表 5-6 2012 年各國平均電價比較 ... 52

表 6-1 樣本國中人均 GDP 與自產能源、民主程度人口密度及 EKC 之關係 ... 56

vii

圖目錄

圖 1-1 全球能源供需與人口之歷史表現 ... 2

圖 1-2 國際油價走勢 ... 3

圖 1-3 全球電力供給情形 ... 4

圖 1-4 DDPs 參與國 2050 年電力規劃 ... 4

圖 1-5 我國近年能源重大爭議 ... 5

圖 1-6 核四編年簡史 ... 6

圖 2-1 世界核電廠與人均 GDP 分布 ... 9

圖 2-2 OECD-區域世界核電廠分布比較 ... 10

圖 2-3 核燃料與其他燃料之熱值示意 ... 12

圖 2-4 全球 2010 年時溫室氣體部門排放分類 ... 14

圖 2-5 各類電力技術的生命週期非 CO2 之空氣污染物排放 ... 16

圖 3-1 基本倒 U 型 EKC ... 23

圖 3-2 各類 EKC 的變形 ... 24

圖 3-3 樣本國篩選之條件 ... 25

圖 3-4 18 個樣本國人均 GDP 與人均 CO2排放之關係 ... 26

圖 3-5 自行計算與主計處之 MFP 成長率比較 ... 28

圖 3-6 MFP 與資本、勞動成長率比較 ... 28

圖 3-7 4 種 OLS 模型設計 ... 29

圖 4-1 歐洲人均 GDP 超過 3 萬美金之樣本國 ... 34

圖 4-2 非歐洲人均 GDP 超過 3 萬美金之樣本國 ... 35

viii

圖 4-3 人均 GDP 超過 2 萬美金少於 3 萬美金之樣本國 ... 36

圖 4-4 人均 GDP 超過 1 萬美金少於 2 萬美金之樣本國 ... 37

圖 4-5 泛太平洋國家之 EKC ... 40

圖 5-1 泛太平洋樣本國工業與服務業用電比 ... 49

圖 5-2 我國實值 GDP、內需與淨外銷之成長率（%）... 50

圖 5-3 我國出口產品產值之佔比 ... 50

ix

第1章 緒論

（經濟）增長是幫助社會擺脫貧困的最確定道路。很明顯，沒有增長，物質資源短 缺便會主宰一切，人們的視野受到限制，把人的生命消耗在為生計的掙扎當中，從 而限制了人們去發揮自身的潛能。此外，經濟繁榮會讓人有所選擇，並允許一種更 加平等的分配機會的存在。

~世界銀行（2008）,增長報告

1.1 經濟與能源

長期以來，一個國家是如何走上發展之路的，始終都是經濟學界甚感興趣的議 題。儘管至今說法各家莫衷一是，但無可否認的人口數量與品質、天然稟賦的多寡 與文化制度的配合皆是至為重要之因素。而在各項天然稟賦中，可穩定取得

（Availability）且價格合理（Affordability）的能源更是支持『工業化』能否成功與 持續成長的關鍵。

然而隨著各國工業化的興起，對於地球環境的傷害亦更為顯著，除了大多數人 耳熟能詳的全球暖化外，其他諸如空氣懸浮微粒、酸雨、臭氧層破洞…等等，皆與 人類大規模使用化石能源有關，節制其所引發的外部性，強調能源之於環境的可接 受度（Acceptability），業已成為未來能源開發與應用上的趨勢。

在此同時，部分國家為獲取自身最大利益，而試圖透過外力來干預能源市場的 行為更是屢見不鮮。如美國與俄羅斯…等大國經常以此來操控國際情勢，引發能源 突發事件進而造成國際恐慌，而從中獲利。故如何確保能源供需的無障礙性

（Accessibility Barriers）亦是各國政府與國際社會必須正視之問題。

隨著人類生產形式改變與所得增加，如圖 1-1 所示，不僅全球能源供給/消費 亦 年 年 走 高 當 中 ， 在 進 入 21 世 紀 後 成 長 率 更 顯 著 高 於 人 口 成 長 一 倍 有 餘

（2001~2011 年均人口成長為 1.20%，能源消費/供給年均成長分別為 2.56%、

2.58% ）。其正是呼應近期中國、印度、巴西…等這些人口眾多的新興市場蓬勃發 展追求成長、亟欲走出貧窮的努力。

資料來源：IEA

圖 1-1 全球能源供需與人口之歷史表現

而在持續且大量的能源投入後，十分顯著的擴張了各國工業化、電氣化與城市 化的程度。根據聯合國的統計，在 2010 年時已使得部分發展國家，日均所得低於 1.25 美元的人口比例從 1990 年的 47%降至 2010 年的 22%；生活在極端貧困環境 下的人數亦比 1990 年減少了約 7 億（聯合國，2014）。但其代價所費不貲，如圖 1- 2，這十數年間，光是油價就由 2000 年的 USD33.55/桶一路漲到 2013 年的 USD108.66/桶(BP,2014)，亦帶動其他化石燃料及相關原物料全面性的漲幅。

亦如 1970~80 年代石油危機時一般，隨著能源價格的走高，各類替代能源開 始被逐次的投入市場，當年更因而促成了大型核能發電技術的實踐與商業化。1988 年後，先進國家開始關注全球溫室氣體（Greenhouse Gas， GHG）排放管制，並陸 續簽訂了國際氣候公約（1994 年）與京都議定書（2005 年），更加大了全球對於低 碳/零碳能源需求的力度。但與過去不同的，在經過了 20~30 年的技術演進後，諸 如太陽光電、風力發電與生質能等再生能源皆已非過去的吳下阿蒙，藉由政府的強 力補貼，大規模商用設施比比皆是；反觀核能在經歷 1986 車諾比、2011 福島等嚴 重事故後，已使公眾信心大失，進而導致各國對於未來替代能源選擇是否該包含核 電產生了極大的分歧與爭議。

圖 1-2 國際油價走勢

然而當我們把遮蔽於眼前的紛擾與個人的好惡暫時拋開後，就各國電力結構 配設的角度，核能對於多數人口眾多且天然能資源有限、而持續追求高度成長的國 家，存在著難以抗拒的吸引力，事實上，人們從未真正放棄對於核能的依賴（如圖 1-3）。而隨著越來越多的國家日漸富裕起來，核能電廠的建造計畫與新建工程正快 速累積當中。核能在電力結構中的角色，也從過去擔任分攤國際能源價格風險的能 源安全基石，更衍生成為應付全球暖化與氣候變遷的關鍵選項。在聯合國最新出版 的深度減碳路徑圖（Deep Decarbonization Pathways, DDPs,2014）中，即顯示 15 個 計畫參與國裡，在面對嚴峻的氣候變遷與溫室氣體減量問題上，有 13 個國家在 2050 年時仍舊保留了核能的使用（如圖 1-4）。

倘若核電真如上述所提及的如此重要，那又為何受到民眾的排斥？尤其在是 工業最發達與民主政治已然成熟的歐、美國家。為何義大利、比利時、德國等國可 以相繼提出非核主張？它們所持的理由是否充分？技術是否可行？所要付出的代 價又是多少？類似的政策在當下的台灣是否也可沿用？

圖 1-3 全球電力供給情形 ¹

圖 1-4 DDPs 參與國 2050 年電力規劃

1 IEA(2014/9), http://www.iea.org/country/map_indicators/index.html

1.2 研究背景與動機

圖表繪製：核能研究所

圖 1-5 我國近年能源重大爭議

反觀國內，如圖 1-5 所示，隨著國際能源價格持續走高與民眾環保意識的抬頭，

台灣近年來經歷了一系列電源開發上的衝突。面對爭議，各界總易把問題簡單化、

離散化，而花費大量時間在個案國家特定事件、短期技術策略或引證數據來源對錯 的爭論上。但這種作法不僅不能真正解決問題，反而更加劇了正反兩方的對立，也 讓多數民眾無所適從。

而如圖 1-6，經過多年的紛紛擾擾龍門電廠（核四廠）終究還是走上了封存/停 工一途。儘管關於核電爭議所引發的政治壓力短期內似乎得到了些疏解，但其後續 種種經濟效應才正要逐步釋放開來。諸如現有核電廠延役、限電危機、備轉容量需 求、電網調度限制、電價調整、火力電廠設置、化石燃料採購、CO2 排放、與再生 能源開發…等等，部分是當下的衝擊，更多的則是對我國中、長期能源規劃與經濟 發展造成深遠且重大之影響。

由於能源規劃影響深遠且背後牽涉利益龐大，這其中核電更是各類能源裡褒貶 好惡反差最大的一種，從而引發社會各界紛擾不斷。本研究認為各方實應重新聚焦 到從整體經濟發展的路徑上，先以釐清核能存在的定位與價值，再由各類能源技術 中尋求符合我國國情的可能替代品，或而肯認核能仍是現階段我國能源結構中不 得不的選項。

圖 1-6 核四編年簡史

資料來源：核能研究所整理

1.3 本文架構

本研究即是運用敘述統計、環境庫茲奈模型（Environmental Kuznets Curve, EKC）探討核能對於高收入國家之重要性，並結合多因素生產力分析（Multifactor Productivity , MFP）與普通最小平方法（Ordinary Least Squares OLS），針對我國 國情分析電力供需對經濟發展的影響。分述如下：

第 1 章介紹研究背景與動機。

第 2 章說明核電之特性與爭議。

第 3 章說明所使用的研究變數與方法。

第 4 章 EKC 的結果分析。

第 5 章電力供需的分析。

第 6 章提出研究結論與建議。

第2章 文獻探討與回顧

曾有人說：『人類經濟的發展其實就是一部能源型態的演進史。』從最早期的 人力之於漁獵、獸力之於農耕、化石燃料之於工業，直到今日電力之於資訊時代。

越來越高品質且大量的能源需求，正是支撐人類文明持續向前最根本的基石。而在 所有電力的種類裡，大概再也沒有一種來源如核電一般如此神秘且讓人畏懼了。超 鉅量級能源卻伴隨著對於戰爭的圖像與死亡的想像，從 1945 年原子彈爆炸儘管已 經歷了 70 年的時光，『核能民用化』在大多數民眾聽來依然有些刺耳。

2.1 核電現況與經濟發展

根據國際原能署（ International Atomic Energy Agency ，IAEA）截至 2013 年 12/31 的各國核電廠現況統計，全球現役的核電機組共有 440 部（含台灣的 6 部）； 並有 74 部（含台灣 2 部）機組正在建造當中²，以此初估未來應有 448.7GW 的裝 置容量可被用以提供全球 33 個國家電力部分所需。另特別需要注意的是，在所有 正在興建核電廠的國家中，主要集中於金磚四國的中、俄與印，同時韓國與美國亦 在其列，這些國家皆是近期經濟前景最被看好的一群；其中俄羅斯、美國、中國、

印度及沙烏地阿拉伯更是世界化石燃料重要蘊藏國，巴西則是發展生質能源的國 際典範，但這些國家卻又不約而同的選擇了繼續使用核電，而與主要倡議減核的西 歐國家有相當不一樣之思維。

若將世界人均 GDP 與核電廠分布做一對照，圖 2-1，不難發現在人均 GDP 超 過三萬美金的主要國家裡，除了澳洲無核電廠外（但出口可作為核燃料棒的鈾礦）， 幾乎都是核電廠設置相對密集的區域。再比較各區域 OECD 國家之表現可發覺如 圖 2-2，OECD-歐洲 2011 年時總計以 131GW 的核電裝置容量而居冠³，而在人均 核電用量、人均核裝置量方面分別位居第二與第三位⁴，概觀而言，似乎 OECD-歐

2 IAEA（2014），IAEA ANNUAL REPORT 2013

3 IEA（2013）,World Energy Outlook

4 IEA, http://www.iea.org/country/map_indicators/index.html

洲對於核電的依賴程度並不如各國政府宣稱的那樣容易獲得解決。

圖 2-1 世界核電廠與人均 GDP 分布

出口鈾礦

資料來源：IEA

圖 2-2 OECD-區域世界核電廠分布比較

更有甚者，為了抑低因 GHG 排放所造成的氣候變遷強度，部分國家在國力允 許的範圍下，亦開始重新思考核能在自身能源結構中可扮演的角色。如下表 2-1 所 示，既使在 2011 年發生福島核事故後，除原有的 31 個核電國家外，另外尚有 18 個國家陸續表達興建核電廠的計畫。其中最值得注意的是，傳統上的化石燃料輸出 國，如沙烏地阿拉伯、阿拉伯聯合大公國、波蘭、印尼及馬來西亞等，都有意加入 核電國家的行列。英國政府則是透過公民諮議的程序，在 2008 年能源白皮書中即 明確表達核能作為國家減碳的必要性，並於 2013 年底正式核准兩部新機組興建工 程；中國政府亦基於降低空氣污染與 GHG 排放量的理由，大量興建核電廠以做為 取代高排放、高污染的燃煤電廠且維持經濟發展動力之關鍵。

0 50 100 150 200 250 300 350

核電廠裝置量（GW）

人均裝置量（MW/百萬人）

人均核電用量（10Kwh/人）

表 2-1 現有與規劃中之核能使用國

資料來源：經濟部（103），核能議題問答集 備註

1. 德國、瑞士、比利時：均擁有核能電廠，但明確宣示廢核期程，其中比利時於法條中保留檢討 修正政策的彈性。

2. 日本：擁有核能電廠，因福島事件而宣布將全面廢核，但在經歷 2013 年 Q4~2014 年 Q3 約一 年的零核後，最快將於 2014 年 Q4 重新啟動境內通過新安全標準的核電廠。

3. 義大利：2010 年時曾提議於 2030 年之前興建 10 座核電機組，但該計畫於 2011 年 6 月公投被 否決。

2.2 核電與能源安全

無論在台灣或是世界其他國家，核能議題所以受到如此關注，其最核心的關鍵 即在於免於恐懼（核能安全/身家性命）與免於匱乏（能源安全/經濟發展）間的抉 擇。若是再加上核能資訊的封閉性與複雜度，更阻礙了民眾企圖一窺核電技術原委 的可能，而因資訊不對稱所產生的恐懼則加深了潛意識中對於核電業者的不信任 及相關政策的排斥。

無可否認的，就 核能安全來說，至今尚無任何其他一種能 源的廠外事故

（"Outside the Fence" of Plant Accident）波及範圍如車諾比及福島事件一般廣大；

亦無其他能源使用後的廢棄物需像核燃料一樣被妥善保存至數萬年的時間；若再 考慮輻射線無色無味卻又有致死可能等特性。實際上要嚴謹的告訴民眾說核能使 用是完全零風險（風險價值＝機率×損失），這絕對是極不負責任的說法。

但同樣讓人驚訝的事，如下圖 2-3 所示，一顆鈾燃料丸即能產生約 2,000 度

（kWh）的電力，此相當於 1 噸燃煤的能量⁵；且若是法律允許，相同的燃料丸經 過再循環（MOX）的處理後，甚至可以被重複使用達 20 次以上。

圖 2-3 核燃料與其他燃料之熱值示意

5燃料丸：圓柱形，長度（高度）約 1 公分，直徑約 0.9 公分。

核燃料除具有極高的能量密度（能源/體積）外，在能源安全上的優勢尚包含：

(1) 每次核燃料填裝平均間隔達 18 個月

(2) 在不開封情況下未使用的核燃料棒保存期限有 3~5 年

(3) 目前仍有大量冷戰時期遺留下來的核彈頭可陸續被轉成民用核燃料

由於具有以上特性，核燃料供給幾乎不受到國際化石能源價格的影響，故在隸 屬聯合國的國際能源署（International Energy Agency, IEA）統計定義上，則是將核 電視為國家的自產能源，其不僅可增加調度上的自由度同時也能用以吸收部分國 際能源價格波動所造成的經濟衝擊。

2.3 核電與環境保育

在實證經驗中，一國經濟的發展必然伴隨著能源服務需求及初級能源耗用量 的增加、能源形式的轉變（電氣化程度）。尤其是在經歷工業初期發展的階段，更 會有諸如人口、人造資本、城市化、化石燃料需求…甚或環境污染等重要指標顯著 增加的現象。而隨著越來越多的國家藉由工業化過程走出了貧窮，人類對能資源的 需求與自然環境破壞亦更行明顯。這之間又以因化石燃料使用後的溫室氣體

（ Greenhouse Gas，GHG）排放，所造成的全球氣候變遷影響最為嚴重。

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）2013~2014 年間最新版的第五次評估報告(AR5 The Physical Science Basis)中明確指出：『二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的大氣濃度至少已上升到過去 80 萬年以來前所未有的水平。自工業化以來，二氧化碳濃度已增加了 40%，這首先是 由於化石燃料的排放，其次則是由於土地利用變化導致的淨排放所造成』。AR5 針 對未來不同 CO2 累積排放下溫升情境所做的預測：未來 100 年內地表平均溫度將 會上升 0.3~4.8℃、平均海平面則上升 0.6~0.82 公尺。

進一步探討 GHG 排放的結構可發覺，為因應全球持續的工業化發展，全球 能源部門（電與熱）及工業部門兩者所排放之 GHG 已近總量的 5 成（如圖 2-4）。 若聚焦於因能源使用所造成的 CO2 排放，上述兩部門排放總佔比則達到 65%。根 據國際能源署 WEO 2013（IEA, 2013）年的評估：『綜合考量了各國政府公佈的提 高能源效率、支持可再生能源、減少化石能源補貼、在某些情況下推出了碳交易價

格等措施後，該報告的核心情景認為，到 2035 年，與能源相關的二氧化碳排放仍 將上升 20%，從而使世界仍處於長期平均氣溫上升 3.6 攝氏度的趨勢下，遠高於 國際上普遍接受的 2 度溫升目標』。在此同時，各國政府還必須面對越漸緊張的能 源供需及其所引發的環境衝擊皆對各國經濟永續發展形成了莫大壓力。換言之，因 為化石能源使用所導致的外部性亦已開始侵蝕人類世界得來不易的經濟成就。

圖 2-4 全球 2010 年時溫室氣體部門排放分類

面對日漸失控的全球暖化與新興經濟體的大量能源需求，在本次 IPCC 的報告 裡，迥異於先前的曖昧，直接點名了核能為低碳能源及在抑制 CO2 排放上的重要 性：『At the global level, scenarios reaching 450 ppm CO 2 eq are also characterized by more rapid improvements of energy efficiency, a tripling to nearly a quadrupling of the share of zero- and low-carbon energy supply from renewables, nuclear energy and fossil energy with carbon dioxide capture and storage (CCS), or bioenergy with CCS (BECCS) by the year 2050.』，其所述的各類技術在不同情境下機會成本比較如表 2-2：

表 2-2 類能源技術於的減碳機會成本分析

除了抑制 CO2 排放外，核能在抑制全球電廠生命週期的空氣污染上亦有相當 的貢獻（表 2-3、圖 2-5）⁶ ，在 GHG 排放與水力、風電同級，僅有太陽光電的 1/2~1/3，

在各類空氣污染物方面，更遠低於其他類型的電廠。

表 2-3 各類電力技術的生命週期 CO2 排放

6 電廠生命週期：一個電廠由興建至拆除殆淨，包涵施工、運轉、燃料開採、原物料運輸、後端 處理等，所有過程中的特定要素的追蹤總計。

圖 2-5 各類電力技術的生命週期非 CO2 之空氣污染物排放

故可知，在正常操作下的核電廠，其實對於環境十分友善的，既使有上萬年的 高階核廢料必須封存處理。但以台灣為例，根據日本原燃株式會社專務田中治邦的 估算，台灣核一二三廠再加上核四共 8 部核機組 40 年間高階核廢料約須四個大安 森林公園面積（1 km2）的處置場即可儲存⁷。

在 NASA 科學家 Pushker A. Kharecha 與 James E. Hansen 的研究中指出：從 1971~2009 年之間，全球核電已阻止 184 萬人因空氣污染而死亡和 64 億噸 CO2e 因化石燃料的燃燒所導致的溫室氣體（GHG）排放。世界衛生組織 1997 年即提出 警告：因為燃燒衍生的空氣污染，造成全球每年 300 萬人死亡，致病者不計其數。

而電力部門消耗了全球 43%左右的化石燃料，以此推論，全球每年有 1,300,000 人 死於火力發電的空浮微粒污染。

而針對二次重大核事故的民眾健康追蹤中則發現：

UNSCEAR(2011)於正式報告中指出：針對 1986 年車諾比事故後續影響，在經 過長期的追蹤，觀測人群也由 500 萬人升至為 1 億人，既使是在三個受輻射影響 最大的地區，該劑量的輻射對公眾的傷害仍是輕微的，當地居民大可不必為了健康 受損而惶恐不安。在當時兒童和青少年遭受輻射後，這些人中甲狀腺癌發病率增多，

這是唯一確定民眾因遭到輻射而致病的病症。1991 至 2005 年間，在俄羅斯聯邦內

7日本核電再出發論壇（2014/4/27）

受輻射影響最大的白俄羅斯、烏克蘭等四個地區，有超過 6000 例癌發病例，經證 實其中的 15 個病例為極嚴重病例，其餘但大多數人都已獲得了治療與控制。

世界衛生組織(WHO,2013)與聯合國原子輻射科學委員會(UNSCEAR,2012)等 官方報告均證實福島事故不會影響民眾健康。其重要結論，除福島縣影響最大的浪 江町及飯舘村兩區域外，其他地區沒有觀察到罹癌風險的增加；沒有公眾因輻射因 素死亡，也不會影響胚胎發育及妊娠；福島縣居民的輻射劑量，不足以影響胎兒發 展，也不會導致流產，或增加先天性缺陷及認知功能障礙的風險；日本其它地區民 眾額外罹癌風險與自然罹癌風險(Lifetime Baseline Risk)相較微不足道，也不會增加 日本以外地區民眾健康風險。

表 2-4 我國近期能源政策之演進

資料整理：核研所

回到國內，近幾年來政府積極推動節能減碳行動，並訂定了一系列的政策作為 指導方針。然而受制於民眾對於核安有所疑慮，則不敢明確表達對於核電的支持，

進而更是逐期縮小核電計畫，但另一方面，政府的減碳計畫目標卻始終如一（如上 表 2-4）。這種昧於現實的規劃，最終不但無法達成原定目標，更糟的是，過程中會 浪費大量的稀有資源與機會成本，對於台灣這種資源極其有限且尚在高度發展中 的國家，絕非適時適切的良策。

2.4 核電替代成本估算

為實踐政府『非核家園』的承諾與弭平近期核電造成的社會紛擾，政府提出了

『千架風機』與『百萬陽光屋頂』的再生能源政策，並希望在 2030 年前能夠實現。

以下即針對台灣短、中期內，以太陽光電與離岸風電取代核電的經濟及技術可行性，

就(1)用地取得、(2)電網調度及(3)整體成本效益提出諸點分析。

1. 用地取得

目前世界各國在再生能源發展上，皆是以積極投入風電與太陽光電為重點，而 參考 2013 年能源局公布的實績資料如表 2-5 估算，未來我國若欲以風電或太陽光 電取代核一廠至核四廠(合計年發電量 635 億度)，預估共需 1.8～4.2 個台北市大小 的土地面積。然考慮到我國地狹人稠的特性，且由於目前陸域風場已趨於飽和，可 預期的未來風場開發將會以離岸風場為主。但短期內要將數千支離岸風機部署於 海面，尚有航道安全、漁業生態、海事工程及後續維修等方面的困難需要克服。當 下太陽光電廠的開發，其實即反映出基於土地機會成本的考量，未來要能大規模且 長期取得空地使用權確屬不易，故現行政策以鼓勵先屋頂後地面的方式裝設。但若 想完全取代核電，屋頂的面積並不足夠，未來仍必須取得其他形式的大面積用地。

表 2-5 核電與離岸風電、太陽光電土地使用比較

核能發電 離岸風電 太陽光電 2013 年既有裝置容量(MW) 5144 614 (陸域) 392 2013 年發電量(億度) 416.4 16.4 (陸域) 3.4 未來取代核能預估裝置量(MW) 7,844

8 部機組

18120

3,624 支(5MW)

48,319

1,611 萬個屋頂 8 理想容量因子(%) 92.4

（2013 實機） 40 15 單位面積裝置量(MW/km1) 604 16 100 年發 635 億度電所需面積(km¹) 13

(0.05 個台北市) 1,151

(4.2 個台北市) 483

(1.8 個台北市)

圖表繪製：核研所

備註 1: 假設 1 個屋頂所占面積為 30 m² (資料來源: 兩岸再生能源領域發展與合作-台灣觀點，工研 院綠能所 胡耀祖，2013)

備註 2: 根據千架海陸風力機-風力資訊整合平台的內容，風機與盛行風垂直方向之風力發電機間距 離約為 3~5 倍葉輪直徑，平行於盛行風風向之風力發電機排距約為 4~6 倍葉輪直徑，本文取其中 間值[4 倍葉輪直徑(垂直盛行風) × 5 倍葉輪直徑(平行盛行風)]估算風力機所需佔地面積

資料來源:能源局-能源統計手冊 2013，NREL-5MW 風力機，千架海陸風力機-風力資訊整合平台，

核能研究所太陽能專案，台灣電力公司，中華民國統計資訊網。

台灣屋頂估計約 800 萬戶，可用於太陽光電的估計約 400 萬戶，遠低於所需屋頂數量。

8

2. 電網調度

我國風力資源與太陽光電資源分佈並不平均，雖可透過各類先進技術的引進加 以改善，但所費不貲且力有未逮。就風電而言，陸域風場開發已近飽和，故後續將 以積極推動離岸風電為主。但為有效處理離岸風機全負載時的電力，屆時大規模海 底電纜與海上變電站的投資在所難免，若電網鋪設不及，將會造成電力無法併網，

此亦為目前德國風力發展受阻的主因。而在太陽光電方面，由於南部太陽光電發電 效益較高（南部全年平均每日有效日照數可達 4 小時、北部為 2.5 小時），故太陽 光電發電大多建於南部，惟台灣主要缺電位於北部，屆時不僅加大了南北供電的失 衡，亦須增設更多跨區的中、長程輸電網絡。就以目前台電為滿足南電北送需要與 強化電網安全的第六、七輸電計畫為例，從民國 90 年至 104 年間，預計需投資 5,655 億元在全國電網架設與維護上，該金額已超過原可就近填補北部電力缺口的 龍門電廠造價。

風電與太陽光電存在著先天供電上的不穩定，台灣風力發電主要集中在東北 季風時節，但用電高峰卻是在夏季，供電時間無法配合需求是我國風電的主要問題，

且太陽光電夜間亦無法發電。另一方面，台灣為孤島電網，不像德國可透過歐洲電 網與鄰國相互進行電力調度。換言之，無論是風電或是太陽光電，在離網後皆必須 有相當的備載機組可供調度，若是以天然氣作為熱機備轉，則尚須額外投資，加蓋 兩座大潭等級⁹的天然氣發電廠以為因應。而當風電與太陽光電大規模部署後，一 旦瞬間全負載發電而產生大量多餘電力時，將可能面臨系統難以卸載而導致跳脫 的風險，為此尚須籌建儲能設備，甚或架構跨國電網以之因應。

3. 整體成本效益

依據政府再生能源既有規劃及可開發潛力評估，其分析結果如表 2-6 所示。在 現階段規劃中，假設 2030 年時所有發電設備皆能順利完工的情況下，年發電量為 186.6 億度，而總投資金額則達到 7,000 億元。若採更積極開發的方式，則需將台 南、台東、高雄及屏東的共 253.8 平方公里的休耕地，皆移做太陽光電發電之用；

同時必須使用到水深位於 0~50 m 所有可開發的離岸風場，雖能使年發電量達到四 座核電廠總發電量的八成五左右，但建廠投資金額幾為核四廠目前預算的 6 倍有

9 大潭火力發電廠擁有天然氣複環機組 6 部，裝置容量為:4384.2 MW

餘。以我國當下國庫狀況實有捉襟見肘的困難，若改以民間方式投資，考量再生能 源償還貸款的能力，如此高額的資金出借，其實對於整體金融業亦會造成了相當不 確定性的風險。資金的調度，其為我國現階段大規模發展再生能源最需審慎評估之 要項。

表 2-6 我國太陽光電與風力發電的成本效益評估

開發方式 發電模式 裝置容量 (MW)

發電量 (億度)

建廠投資

佔核能發電量 ( 核 一 至 核 四 ) 的比例

既定規劃 風力發電 3,000 105.1 3,800 億元

29.4%

太陽光電發電 6,200 81.5 3,200 億元 積極開發 風力發電 6,000 210.2 7,600 億元

85.7%

太陽光電發電 25,400 333.8 1.32 兆元 圖表繪製：核研所

備註 1: 經濟部能源局於 2013 年公布離岸風電及太陽光電(地面型)的躉購費率分別為 5.6 及 4.8 元/

度，以表 2 既定規劃情境為例，台灣電力公司針對裝置容量 3000 MW 的離岸風電及 6200 MW 的 太陽光電，每年估計可發電 186.6 億度，所需購電金額為 980 億元/年。另據台電估計核四廠包含建 廠、發電、後端處置等，總計每度電均化成本約 2 元，以此估算，每年發 186.6 億度，所需成本則 為 373 億元/年。

資料來源: 核能研究所機械系統專案、金屬中心及核能研究所太陽能專案、經濟部

總結而言，假使我國確以風電及太陽光電完全取代核電，按現行規劃，核能一 至三廠將於 2018 年至 2025 年間陸續除役，故再生能源若要能有效代替核電機組，

其必須滿足以下條件：(1)所有設備最晚應在 2025 年前完工啟用 (2)離岸風機與太 陽光電直接設備投資需超過 2 兆元(每人每年約需負擔 1 萬元，連續 10 年) (3)另需 至少投資 5000 億元¹⁰增設兩座備轉的天然氣發電廠(4)電網強化及取得土地亦需進 行額外投資。如此鉅額的資金，若急於投入風電及太陽光電上，勢必排擠到國家基 礎建設、社會福利、國防及教育等預算的分配。而近年來再生能源的價格持續下降，

若我國尚無鼓勵相關產業發展的迫切性且基於國庫有限的事實，建議應將有限資 金積極投入次世代、高效率新產品技術研發，待技術成熟、價格平穩後再大量裝設，

10 以大潭火力發電廠為例，其土地取得及建廠金額共約 2700 億元。

如此才能為國家及人民創造更大的福祉。

就以科學數據的觀點與國家發展的軌跡，只要核電廠是在不發生任何重大事 故的前提下，其所特有的高能量、低成本及穩定供給等能力，對於大多數人均自然 稟賦有限卻又積極尋求經濟發展的國家來說，確實具有難以抗拒的吸引力。本文即 是由核能有無對一個國家經濟發展與環境壓力抒解進行探討，進而找出我國目前 所遭遇之困境並尋求解決之道。

第3章 研究方法

考慮到資料來源與統計定義的一致性，本研究所引證之能源數據主要是以國 際能源署（IEA）提供給 OECD iLibrary 之統計資料庫（2014/6）為主，台灣經濟 數據資料則多數來自於經建會定期出版的 Taiwan Statistical Data Book，必要時會 在採用 AREMOS 經濟統計資料庫之數據（2014/3 版）。

3.1 環境庫茲奈曲線介紹

環境庫茲奈曲線（Environmental Kuznets Curve, EKC）是一種經常被用來觀察 長期經濟成長與環境污染改善程度的方法，其最早見於 1991 年時 Grossman 與 Krueger 於 SO2 相關之研究上，他們持續追蹤北美地區發現相關污染物會隨著所得 的增加先上升後下降，成為一個近似倒 U 的曲線（如圖 3-1）。而後 Arrow 更由此 現象提出經濟成長與環境壓力之關係，便成為著名的環境庫茲奈曲線（EKC）假說。

圖 3-1 基本倒 U 型 EKC

然而在後續大量的實證研究中則發現，EKC 受到諸如技術滲透率、產業結構 調整、國際貿易、環境政策等等多方的影響，EKC 其實呈現了至少四種以上的相 貌(圖 3-2)，其分類與佐證研究如下表所示：

資料來源:李玉文等(2005),環境庫茲涅茨曲線研究進展

圖 3-2 各類 EKC 的變形 表 3-1 不同 EKC 的成因

資料來源:李玉文等(2005),環境庫茲涅茨曲線研究進展

另一方面，在計量模型上 EKC 也遇到了一些操作上的問題，其相關佐證資料 如表 3-2。主因於一般線性迴歸於存在立方項（弧線）的解釋力較弱，及面對複雜 的環境現象因考慮不週，易有遺漏變數的可能。當然還有數據數量與品質皆有所限 制，因環境數據系統化收集多從 1970 年代美國環保署 EPA 的成立後才漸受到重 視，因此筆數多僅達統計分析所需的下限數，且前期數據品質掌握不易，亦增加了 分析上的難度。雖然該假說目前在統計上尚有一些問題待克服，但其核心理論與民 眾意向的契合度卻也是難以抹滅。簡單的說即是：『越富有的國家，民眾環保意識 越強，對於環境品質的要求亦越高。』在本文研究中將以人均 CO2排放做為污染 物的指標，進行探討。

表 3-2 EKC 的統計研究

亦如著名的 KAYA 方程式所示¹¹：

能源用量 能源用量

人口數 人口數

排放量 ²

2

CO GDP

CO = × GDP × × （1）

人口對於一國的 CO2排放總量、GDP 分配都至為關鍵，同時人口多寡也會影 響能源需求總量、產業結構、資源分配及政府治理方式..等。故本研究由 IEA 資料 庫中的 138 個國家，先篩選出人口超過 1000 萬人的 75 個國家。且為了確保各經 濟體樣本具備足夠的時間來發展，故採用了世界銀行高收入國家的定義，2011 年 時人均所得必須超過 12667 美元，但為配合資料來於的一致性，本文將以人均 GDP 代替人均所得。符合上述兩個樣本條件的國家共計有 18 個。（如圖 3-3 所示）。

圖 3-3 樣本國篩選之條件

11 Yoichi Kaya（1993）, Environment, Energy, and Economy: strategies for sustainability 12個國家

使用核能 18個國家 人均GDP超過

1萬美元 75個國家 人口超過1000萬

全球138個國家

11個國家 使用核能 人均GDP 超過2萬 有13個國家 人口超過1000萬

有75個國家 6個國家 使用核能

6個國家人口密度 超過250人/km²

18個國家 人均GDP超過1萬美元的

考慮樣本國人口總數、人均 GDP 與核能於總發電之佔比，將其詳細資料列表 並依人均 GDP 排列，可得到表 3-3。其中共有 6 個國家沒有使用核能，且有 4 個 人均 GDP 低於 2 萬美金。

表 3-3 18 個樣本國 人口、人均 GDP 與核能發電佔比

再追蹤個別由 1971~2011 年間的年資料可得到下圖 3-4(為方便觀察，本文將 EKC 的座標轉置)：

圖 3-4 18 個樣本國人均 GDP 與人均 CO2排放之關係

Flow GDP (billion 2005 USD using exchange rates)

Population (millions)-2011

GDP POP GDP/POP nuclear share(%) 2011

United States 13225.9 312.04 42.39 19.2

Netherlands 690.53 16.69 41.37 3.6

Australia 899.11 22.76 39.50 0

United Kingdom 2386.63 62.74 38.04 17.8

Germany 3048.69 81.78 37.28 17.8

Belgium 407.96 10.98 37.15 54.2

Japan 4621.97 127.83 36.16 18.1

Canada 1234.78 34.48 35.81 15.3

France 2249.13 65.12 34.54 77.7

Italy 1770.47 60.72 29.16 0

Spain 1183.83 46.13 25.66 19.5

Korea 1056.12 49.78 21.22 34.6

Chinese Taipei 470.55 23.39 20.12 19.0

Greece 223.83 11.31 19.79 0

Portugal 194.1 10.65 18.23 0

Czech Republic 151.18 10.5 14.40 33.0

Saudi Arabia 387.14 28.08 13.79 0

Poland 399.89 38.53 10.38 0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 5 10 15 20 25

GDP/Capita

CO2/Capita

人均 大於 ,

US NL AU UK DE BE JP CA FR IT SP KR TW GR PT CZ SA PL OECD

3.2 多因素生產力分析

經濟成長來源分為供給面與需求面因素，供給面因素在於探討投入與產出之 關係，產出之增加係受生產投入增加與生產技術改進之影響，由於生產投入(包含 勞動與資本)無法持續不斷地增加，依賴要素投入增加所創造的經濟成長，終會遭 遇瓶頸。多因素生產力即在衡量產出增加中來自技術進步、投入品質提升與結構轉 變之非要素投入量變動部分，因此若要素投入不斷增加而無技術進步，根據報酬遞 減率，將導致產出增加幅度逐步遞減。由於多因素生產力之提升，不僅有利於生產 成本之降低，對於經濟持續發展、穩定國內物價及提升國民生活水準等，均有所助 益，故如何有效增進生產力，已為各國產業政策致力達成之目標¹²。為了更清楚釐 清電力使用對於我國經濟成長的影響，我們引用了成長會計的多因素生產力分析

（Multifactor Productivity，簡稱 MFP）¹³，如下式（2）：

( ) ( )

K K Q S Q H H Q S Q P F

M







 =  − + −

其中

P

M  為多因素生產力成長率 F

Q Q

表示實質 GDP 成長率

H H

表示就業投入總工時成長率

K K

表示實質固定資本存量淨額成長率

S

S

藉由上式將勞動力與資本成長的影響先由 GDP 成長中濾出後，再考慮電力供 給、電力消費、電力價格等成長與 MFP 的關係。圖 3-5、圖 3-6 是本研究自行計算 與主計總處公告之比較及各類因素之變化，在 1984 與 1997 有較大的誤差，但基

12 主計總處，八十九年多因素生產力變動趨勢提要分析

13 主計總處（2014/9/24）多因素生產力分析

http://www.stat.gov.tw/ct_view.asp?xItem=783&ctNode=3251

本趨勢皆是一致的，此差異原因可能與未考慮資本利息支出有關。

利用此過程主要是想將原本 31 筆數據更行擴充之，部分數據可由美國勞動部 取得¹⁴，但最終仍因缺乏工資資料而告功敗垂成，甚感可惜。 另外為確保數據的 一致性，在後續研究中仍採用主計總處所公布得資料為準。

圖 3-5 自行計算與主計處之 MFP 成長率比較

圖 3-6 MFP 與資本、勞動成長率比較

14 美國勞動部 MFP 專頁，http://www.bls.gov/mfp/

-6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

MFP成長率（%）-本研究推估 MFP成長率（%）-主計處

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300

K貢獻率(%) L貢獻率(%) MFP貢獻率(%)

3.3 最小平方法迴歸分析

為了有效討論電力供需與經濟成長的的關係，本研究採用最小平方法

（OLS）進行迴歸分析。首先為呈現電力成長對我國 GDP 成長率的影響，採用了 一般能源經濟分析上常見的電力消費需求彈性，定義為『一定時期內電力消費的 年平均增長率與國民經濟年平均增長率的比值』，其是國民經濟諸多數量關係中 的一個重要變量¹⁵。公式可被寫成：

GDP 成長率＝常數+電力消費需求彈性係數×電力消費成長率 （3）

其中，為了方便比較，本研究將截距項假設為零。

另一方面，考慮電力供給、電力消費與價格對於我國經濟成長的影響（如圖 3-7 所示），本研究分別設計了以下 4 個模型，數據由 1971~2011 年共 41 筆，並以 MFP 成長率代替 GDP 成長率：

圖 3-7 4 種 OLS 模型設計

15 蔡樹文,基於電力消費彈性係數的電力需求分析[J].雲南社會科學,2007

MFP成長率

電力消費與價格

電力供給

工業用電

住商用電

水力發電

核能發電

火力發電

模型 1 ：電力供給成長率與 MFP 成長率 目的：釐清不同發電種類對於經濟成長的貢獻 MFP 成長率

＝常數項+C1 水力發電成長率+C2 核能發電成長率+C3 火力發電成長率

（4）

其中 C1、C2、C3 分別為其相關係數

必須說明的，由於非水力的再生能源佔我國電力供給率極低（2013 年時為 3.6%）且發展期間尚短（2000 年之後才有統計），故不記入迴歸當中。

模型 2：電力消費成長率與 MFP 成長率

目的：釐清不同部門的電力消費對於經濟成長的影響 MFP 成長率

＝常數項+d1 工業部門耗電成長率+d2 住宅與服務業部門耗電成長率 （5）

其中 d1、d2 分別為其相關係數

由於運輸、農漁業耗電佔比甚小，且對經濟成長影響有限，故忽略不記。

模型 3：能源價格與 MFP 成長率

目的：釐清不同部門的電力價格與國際油價對於經濟成長的影響 MFP 成長率

＝常數項+E1 工業電價+E2 住宅電價+E3 國際油價

（6）

其中 E1、E2、E3 分別為其相關係數

模型 4：能源價格成長率與 MFP 成長率

目的：釐清不同部門的電力價格與國際油價等成長對於經濟成長的影響 MFP 成長率

＝常數項+F1 工業電價成長率+F2 住宅電價成長率+F3 國際油價成長率

（7）

其中 F1、F2、F3 分別為其相關係數

模型 3 與模型 4 採用的台電所提供的年平均電價，實已包含在實際操作時工業的 時間電價、住商的分級電價、夏月電價等制度之綜合效益。

第4章 EKC 結果分析

4.1 環境庫茲奈曲線之分析

在過去的 EKC 研究中，經常受限於資料筆數的限制、個別國家發展落差與稟 賦差異，很難產生統計分析上顯著的結果。為避免上述困境，首先依照各國人均 GDP 進行分級，另外由於歐洲與非歐洲國家在在人均 GDP 大於 3 萬美金的國家，

化石能源稟賦差異甚大，故必須分成兩個群組討論，故果如表 4-1 及圖 4-1～圖 4- 4 所示 (為方便觀察，本研究將 EKC 的座標進行轉置)。在人均 GDP 大於 3 萬美 金的群組 1、2 裡，僅澳洲不使用核能，其中亦只有澳洲與日本 EKC 曲線未呈現倒 U 型。人均 GDP 小於 3 萬美金的群組 3、4 裡，沒有任何國家 EKC 呈現倒 U 型。

個別群組詳細說明如下：

表 4-1 18 個樣本國群組分類 群組(國別) 人均 GDP、區域 整體特徵

[Group-1]

NL 、 UK 、 DE、BE、FR

>30000USD 歐系

全部都有使用核能。

皆呈現一定程度的倒U 型 EKC。

人均CO2 皆低於 15 噸-年。

燃煤長期呈現用量減少的趨勢。

[Group-2]

US 、 AU 、 CA、JP

>30000USD 非歐系

僅澳洲未使用核能。

加拿大、美國呈現U 型 EKC。

美、加、澳等人均CO2 均超過 15 噸-年。

美、加、澳等皆是化石燃料重要生產國。

[Group-3]

IT、SP、KR、

TW

20000~30000 僅義大利未用核能。

沒有國家呈倒U 型 EKC。

人均CO2 皆低於 15 噸-年。

台灣與南韓燃煤用量仍持續增加。

[Group-4]

GR 、 PT 、 CZ、SA、PL

10000~20000 僅捷克使用核能。

沒有國家呈倒U 型 EKC。

目前僅沙烏地阿拉伯人均CO2 高於 15 噸-年。

希臘外，個國家燃煤用量皆顯著減少。

資料整理：本研究

說明：NL 為荷蘭、UK 為英國、DE 為德國、BE 為比利時、FR 為法國、 US 為美 國、AU 為澳洲、CA 為加拿大、JP 為日本 、IT 為義大利、SP 為西班牙、KR 為 南韓、TW 為台灣 、GR 為希臘、PT 為葡萄牙、CZ 為捷克、SA 為沙烏地阿拉伯、

PL 為波蘭

[Group-1]，如圖 4-1 所示。為了方便辨識核電對於 EKC 的影響，優先觀察 在族群 1、2 中擁有最低人均 CO2 排放的國家-法國，該國亦是現今全球所有國家 中使用核能發電佔比最高的家（2011 年占總供給量的 78％）。於 1970 年代之前，

法國原本是一個相對能資源貧乏的國家，電力結構主要是以水力、燃油與燃煤為大 宗，然為支持經濟的持續發展故必須仰賴大規模的化石燃料進口。而隨著化石燃料 佔比的增加，人均 CO2 排放量亦呈現性提高，此符合 EKC 中第一階段人均 GDP 與人均 CO2 同步增長的假設。在此同時基於軍事需要，法國除發展自主核武外，

亦已利用自行研發的少量核電廠額外提供一部分國家電力所需。

1973 年起世界爆發了一系列的石油危機，進口化石能源價格迅速飆昇並大幅 震盪，尤其是原油。為了減少原油對國內的衝擊，如其他國家一般，法國首先抑低 了電力部門的燃油用量而改由相對低廉的燃煤加以遞補，此舉更推高了整體的人 均 CO2 排放量，但在 1990 年代之前 CO2 並未被視為有害物質。法國政府在此時 做出了一個重要的決定，基於國家能源安全考量將放棄原本自行設計的核電廠，改 引進美國既有商用技術，並於改良後大量設置。1976～1980 年該國達到 EKC 所謂 人均 CO2 排放量高峰轉折震盪的第二階段。

1980 年代核電廠的大量併網，不僅有效取代燃油電廠亦同時抑低了燃煤電廠 的成長，同時人均 CO2 則由增轉減，迅速由 8 噸 CO2/人-年遞減至 6 噸 CO2/人- 年，並長此維持在 5～6CO2/人-年，則呼應了 EKC 第三階段。此表現不僅優於其 他人均 GDP 高於 3 萬美金的另外 8 國，亦較多數人均 GDP 介於 10000～30000 美

金的國家為佳。

然僅以核能發電佔比用來解釋 EKC 所有現象其實是不足的。既使群組 1 其 他歐洲國家雖然都有核能，但佔比各不相同，甚至荷蘭僅有 1.4％，仍能有倒 U 現 象的發生。而就能源使用上來說，我們注意到面對石油危機時，以何者取代電力部 門燃油的使用將是關鍵。除了法國是幾乎完全倚賴核電外，荷蘭則擴大天然使用，

其他 3 國則是採取先以燃煤後用核能與天然氣替代的方式。其真實反映出個別國 家天然稟賦之差異，並以此考量在能源安全下，以自身所能確實取得且支付得起的 最低成本做為決策依據。而在受到能源衝擊後，國內產業結構也會隨之進行調整，

這個過程將會是決定 EKC 是否能繼續維持倒 U 型的關鍵(Bruyn, 1998)(Pasche, 2002)( Roldan, 2001)。

圖 4-1 歐洲人均 GDP 超過 3 萬美金之樣本國

[Group-2]，如圖 3 所示。類似的情況在群組 2 中一樣可以被觀察到。美國、

加拿大與日本三個國家皆有核能，且在 1980 年前後，也陸續發生了 EKC 第二階 段的高峰轉折震盪。但不同的是，美、加兩國皆是化石燃料重要的蘊藏國，自身即 具備價格調整的能力，對於核能的需求並不迫切，故雖然 EKC 仍呈現倒 U 型，但

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GDP (1 00 0US D) /c api ta

CO2(ton)/Capita

Groups 1

NL

UK

DE

BE

JP

FR

人均 CO2 則遠高於群組 1 國家。然而，加拿大後續仍持續擴大天然氣與原油的開 採，雖然該國主要電力實為水力，但因為產業特性導致人均 CO2 惡化情形更趨嚴 重，EKC 已由原本的 U 型逐漸轉呈 N 型。更有甚者，如澳洲由於仰賴化石燃料出 口賺取外匯（約佔出口產值的 3 成）且全境非核，其 EKC 曲線則呈現了近乎直線 的關係。

圖 4-2 非歐洲人均 GDP 超過 3 萬美金之樣本國

完全迥異於群組 2 的另外三個能源大國，『日本』是一個天然能資源極度匱乏 卻又能順利達成高度經濟發展的國家，其對於國際能源價格與供給安全十分敏感。

石油危機後該國除採取了擴大核能、燃煤、天然氣使用與大力推動節能措施等積極 對策，並將發展核能視為其國家的根本計畫。儘管投入了諸多心血，日本在經歷 EKC 第二階段的高峰後，並未如群組 1 的國家，由遞減走向平緩，反而是於 1982 年後人均 CO2 伴隨著人均 GDP 增加而逐期走高，更多的進口化石能源被投入在 各部門中，以支持經濟大幅度的成長及滿足國際市場所需。這種 N 型的 EKC 通常 意味著在受到能源大規模衝擊，產業發生了相當程度的重組（人均 CO2 減少），但

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G DP (1 00 0US D) /c api ta

CO2(ton)/Capita

Groups 2

US

AU

JP

CA

經市場調整後仍然選擇了維持較高比例的工業發展方式（人均 CO2 增加）(Friedl, 2003)。

圖 4-3 人均 GDP 超過 2 萬美金少於 3 萬美金之樣本國

[Group-3]如圖 4 所示。本群組是一個有趣的組合。雖然人均 GDP 同屬 20,000 美金區間，但其中義大利與西班牙是歐系樣本國中人均 GDP 發展相對緩慢的國 家，¹⁶而台灣和韓國則是公認的東亞國家經濟發展典範，兩類國家經濟差異性亦清 楚的反映在 EKC 表現上。義西兩國在經濟發展的過程中曾受到石油危機的影響，

很早即脫離了工業擴張的階段，故人均 CO2 的成長已然趨緩，但相較於群組 1 的 國家，其 GDP 中仍依賴工業部門增長的貢獻，¹⁷致使 EKC 成為 N 型。反觀台韓兩

16 歐豬五國（英語：PIIGS），亦作黑豬五國或五小豬國，是某些國際債券分析者、學者和國際經 濟界媒體等對歐洲聯盟五個相對較弱的經濟體的貶稱。這個稱呼涵蓋葡萄牙（Portugal）、義大利

（Italy）、愛爾蘭（Ireland）、希臘（Greece）、西班牙（Spain）

17 2011 年時工業附加價值（占 GDP 的百分比），高收入經合組織國家均值為 23.7%、義大利為 26.6% 、 西 班 牙 為 24.9% 、 韓 國 為 38.4% ， 無 台 灣 統 計 數 據 ， 資 料 來 源 ： http://data.worldbank.org.cn/indicator/NV.IND.TOTL.ZS

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G DP (1 00 0US D) /c api ta

CO2(ton)/Capita

Groups 3

IT SP KR TW

國，發展時間較晚，故過程中受到石油危機的影響較有限。而從 1980 年後藉由擴 大出口導向政策並依循東亞雁形理論積極促使工業快速的成長，大量的燃煤、燃油 被供給，此則導致人均 CO2 的持續增加(中技社，2014），於 EKC 上幾成線性的關 係。有趣的是，核能有無對於群組 3 國家 EKC 形狀的影響並不顯著。

圖 4-4 人均 GDP 超過 1 萬美金少於 2 萬美金之樣本國

[Group-4]如圖 5 所示。本群組的 5 國中僅有捷克擁有核電廠，但波蘭與捷 克皆發生了顯著的 EKC 轉折，追蹤該現象的時間點約在 1989 之後，正符合東歐 國家轉型階段，大量燃煤與低效率生產方式被取代，故人均 GDP 增長的同時人均 CO2 排放亦減少了。值得注意的，類似情況在群組 1 中的德國因東西德合併也可 被觀察到，事實上德國的 EKC 最能符合理想的倒 U 外型。希臘、葡萄牙兩國的能 源結構略有差異，葡萄牙有較高的再生能源比例（生質能），並用天然氣與燃油抑 低燃煤。 希臘燃煤增加後持平、燃油與天然氣仍持續增加 ，近期人均 CO2 排放 減少實與經濟狀況不佳導致人均 GDP 減少有關。

沙烏地阿拉伯 EKC 形狀是有所有國家中最為特殊的，石油危機期間因為原油

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G DP (1 00 0US D) /c api ta

CO2(ton)/Capita

Groups 4

GR

PT

CZ

SA

PL

價格高漲，人均 GDP 獲得了顯著且迅速的改善，但 1980 年後，美國政府透過各種 手段積極干預國際油價，雖然需求量大增導致該國人均 CO2 排放快速增加，但是 人均 GDP 卻仍維持在低檔盤旋。相較於類似的能源大國，如澳洲、加拿大皆能因 化石燃料出口提高國內人均 GDP，沙烏地阿拉伯 EKC 卻真實反映出了西方強權剝 削他國的醜態。(管清友,2010)

表 4-2 是集合了 18 個樣本國中的人均 GDP、核能佔比、燃煤趨勢及工業附 加價值對於 EKC 的影響，¹⁸可發現:

1. 核能在石油危機後大量進入電力系統，初期是用以替代高價的燃油電廠、

近期則是用以替代高污染的燃煤電廠，先進國家的 EKC 第二階段的高峰 轉折震盪多發生在此階段。

2. 人均 GDP 達三萬美金與核能使用是長期 EKC 維持倒 U 現象的必要條 件，其代表能源成長趨緩，GDP 與 CO2 成長發生絕對脫鉤。

3. N 型 EKC 的國家，為既使在經歷過產業調整的 EKC 第二階段後，仍相 當倚賴境內工業產值對於 GDP 的貢獻（≧25％）。通常 GDP 與 CO2 成 長已發生相對脫鉤，第一階段與第二階段斜率有明顯差異。

4. 人均 GDP 於 1.5~2.5 萬美金之間 EKC 尚在發展階段，多成直線（↗）關 係，其意味著能源總需求增長依然強勁，人均 GDP 與 CO2 排放成長並 未脫鉤。

5. 主要化石能源生產國人均排放皆大於 15 噸 CO2/人，其餘國家則反之。

6. 在既有樣本中，只有德國、捷克與波蘭於 1990 年後有顯著的能源需求減 少的現象，主要是屆時此三國都經歷了東歐轉型之歷程，這也是造就德 國 EKC 呈現理想倒 U 外型的原因之一。

18 資料來源：世界銀行 http://data.worldbank.org.cn/data-catalog/world-development-indicators

表 4-2 EKC 與人均 GDP、核能佔比、燃煤趨勢及工業附加價值¹⁹之關係

IEA- 2011

GDP(US$10 00)

/capita

Nuclear/TP ES

2011 vs 1971 coal

consumption

Industry, value added (% of GDP)

EKC

US 42.4 9.8% ↑ 20.2 ∩

NL 41.4 1.4% ↑ 24.5 ∩

AU** 39.5 - ↑ 28.5 ↗

UK 38.0 9.6% ↓ 21.5 ∩

DE 37.3 9.0% ↓ 30.7 ∩

BE 37.2 21.3% ↓ 22.3 ∩

JP 36.2 5.7%* ↑ 26.2 N

CA** 35.8 9.7% → 32.0 (2008) N

FR 34.5 45.6% ↓ 18.9 ∩

IT 29.2 - → 24.9 N

SP 25.7 12.0% ↑ 26.6 N

KR 21.2 15.5% ↑ 38.4 ↗

TW 20.1 10.1% ↑ - ↗

GR 19.8 - ↑ 15.8 ↗

PT 18.2 - ↑ 24.1 ↗

CZ 14.4 17.0% ↓ 37.3

Eastern European transition SA** 13.8 - 0 63.8 Special case

PL 10.4 - ↓ 31.6 (2010)

Eastern European transition

*2011 日本因為 311 事故關閉了部分核能電廠 ，核電佔比 2010 為 15.1% ；2011 降為 5.7%

**化石燃料重要出口國

19 資料來源：世界銀行 http://data.worldbank.org.cn/data-catalog/world-development-indicators

4.2 低電價對於 EKC 之影響

除了上述 EKC 的基本類型說明外，針對樣本中泛太平洋的 6 個國家（台日韓 澳美加）我們也可以進行更深入之探討。如圖 4-5 所示。

圖 4-5 泛太平洋國家之 EKC

雖然台韓同屬天然能資源貧乏之國家，且經濟發展路徑多依循日本的模式，

但其 EKC 的斜率卻與能源大國澳洲極為類似，其主因於能源價格偏低所導致。就 以工業電價為例，目前台、韓電力市場仍由國營獨家企業所壟斷，同時政府授予電 力公司的電價目標為追求亞鄰國家中最低價格，如表 4-3.所示，2011 年時兩國電 價僅高於美國，甚至低於加拿大與澳洲。反觀日本，雖然該國電力市場仍由 9 家區 域電力公司所壟斷，但是政府長期以來注重節能政策，在價格中加入節能考量，故 其工業電價為 18 個樣本國中第二高價。另一方面，考慮核能佔比對於工業電價的 影響，暫不考率電價受管制的台日韓三國及政府大力補貼的沙烏地阿拉伯，而從其 餘 14 個電力市場已自由化的國家來看，核能於 TPES 中的佔比多寡，對於電費的 影響並不顯著，真正有意義的是自產能源（含核能）於 TPES 的佔比，雖然還是會

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GDP(1000USD)/capita

CO2-t/capita

US AU JP CA KR TW