6月29日，天氣並不算太熱，全國最高溫是羅東的36.1度，高雄僅34.8度，大台北地區最高溫則是新店的34.7度。但是就在這個用電量並未創新高，理應平淡無奇的一天，代表供電警戒的橘燈卻亮了，實際備轉容量率一度只剩3.37%，意味著當時已經瀕於「限電」的邊緣，也暴露出總統蔡英文主導的電力政策確實大有問題。
我和已逝的父親一樣，深深體會「冷還可以多穿衣服，熱卻完全沒辦法」的無奈，也和一位學弟一樣，承認「夏天有冷氣和沒冷氣是天堂地獄之別」。曾經，我用上山避暑來避免吹冷氣(我應該是全國第一位在同一家偏遠觀光區旅館longstay兩個月的怪胎)，但這3年來因疫情所限而喪失這項抉擇，也因此對夏天的跳電限電毛骨悚然。
但別亂栽贓，我不是想要讓核四廠絕境重生的擁核派…用商管語言來說，核四已經是沉沒成本(sunk cost)，不應該影響電力政策的抉擇。本文只是由我這個「非技術性人員」提供一個「非技術性個案研究報告」，用商管常識說明我們的電力政策有什麼問題，當作一個「學以致用」的範例，僅此而已。
表面上不缺電，實際上供電吃緊！
表面上，台灣真的不缺電…去年年底台電系統的總裝置容量(total installed capacity)已經達到5116萬瓩，而今年預期的瞬間最大用電量也只不過4000萬瓩出頭…這是許多門外漢相信台灣不缺電的主因，也是綠營高官一再宣示台灣不缺電的底氣所在。
然而，裝置容量只是代表發電機正常運作下所能產生的電力，裝置容量的富餘並不代表必定有電可用。用一般行業來比喻，裝置容量就是俗稱的「產能(capacity)」，例如每天可生產一萬件成品，但廠商的產能利用率(capacity utilization)通常都會遠低於100%，主因當然是需求不足，但有時候確實是力有未逮，例如生產設備故障、人力數量與素質的瓶頸等等。
圖1顯示了兩個關鍵問題的存在。首先，並不是每一部發電機組都隨時隨地可以全力發電。對火力發電機組而言，即使燃料儲備沒問題，也必須定期停機維修，而且還可能意外發生各種故障，包括機組溫度過高衍生的「熱中暑」。其他發電方式也有同樣的問題，而且還另有考量，例如水力發電必須顧及水庫的儲水量與農業、民生需要，太陽能發電取決於日照強度，風力發電則受到風速的限制。扣除這些客觀與主觀因素後，剩餘的才是實際上可以達成的「最大供電量」，而此一供電量與當天最高用電需求(尖峰用電量)的差距則稱為「備轉容量(reserve capacity或operating reserve)」。
如圖1下半部所示，第二個問題在於用電需求有明顯的波動，圖中顯示的是一天當中的波動情形，但同樣重要的是週末假日需求低而上班日需求高的週期性波動，以及冬天需求低而夏天需求高的季節性波動。後者在許多行業都存在，但那些業者可以維持穩定的產量，將淡季多餘的成品轉為「存貨(inventory)」，等待旺季時再予出售，而台電固然可以用抽蓄和電池來儲存電力，但受到許多限制，不可能比照其他行業而在冬季儲存大量的電力。
受制於這些需求波動性，台電必須選擇一個供電量水準，用供電穩定的機組滿足日常的固定需求，構成所謂的基本負載(base load)，然後加上可以彈性調配的機組，共同構成尖峰負載(peak load)，來滿足前述的尖峰用電量需求。這點在許多服務業當中都可以看到，例如捷運在每天上下班的尖峰時段縮短班次間隔並加掛車廂等。
然而，捷運或其他客運業者可以在乘客反應和所需成本之間權衡，例如寧可讓乘客像沙丁魚罐頭那樣擠到前胸貼後背也不增加班次，但台電不增加供電的結果就是停電，即使仍然處於獨占的地位，也擋不住官員民代因為承受民意壓力而衍生的怒火。因此，台電必須在兼顧各種可能的意外之下，確保其最大供電量始終高於尖峰用電量，也就是備轉容量必須達到一定的水準，或者由備轉容量除以用電量的備轉容量率必須維持一定的水準…目前的法定備轉容量率為10%。
而正是這個備轉容量率跌到了3.37%，亮起了橘燈，才正式宣告今年夏天的台灣必定會陷入供電吃緊的狀態，也顯示郭台銘先生那「今年夏天一定會停電」的預言很可能成真！
6月29日的橘燈是怎麼來的？
如圖2上半部所示，台電進一步將備轉容量率區分為5個階段，並分別賦予綠、黃、橘、紅和黑這5種顏色的燈號，而橘燈代表備轉容量率跌到了6%或以下，處於「供電警戒」的狀態。
圖2下半部則說明了為何6月29日會亮起橘燈。雖然台電稍早曾表示，由於今年梅雨豐沛，而且太陽能機組裝置容量已經突破700萬瓩，因此對今夏的供電深具信心。然而，6月29日的實際狀況卻立刻打臉台電。
關鍵在於，6月29日天氣不夠晴朗，原本在中午前後可以提供500萬瓩左右的太陽能，很不爭氣的跌到300萬瓩左右(圖上方鮮綠色的部分)。風力發電更慘了，原本裝置容量就只有96萬瓩，而當天最高只供應17萬瓩左右，其中還包括通訊異常，連續多日卡在3萬瓩不動的苗栗大鵬發電廠。
這下可好，台電基本負載中的核電與燃煤發電原本就處在極限邊緣，部分燃氣機組從早上起就另行支援了100多萬瓩，同樣接近於極限(圖左側3個箭頭所指的部分)，甚至空氣汙染嚴重，按照原定計畫早就應該報廢的協和發電廠，也動用了8成多的裝置容量(圖上方橙紅色的部分)。剩下的當然只有動用電力儲備並求助於民營電廠了。
於是，抽蓄發電全面啟動(圖中最上方灰色的部分)，一度衝破151萬瓩，達到當時總供電量的3.88%，被稱為「慣常水力」的傳統水力發電也加開不少(圖上方藍紫色的部分)，遠超出平時佔總供電量2%左右的水準。另外，和部分燃氣機組一樣扮演支援角色的民營電廠，同樣從早上就開始加入，接近中午時也瀕於極限，無法再大幅增加供電。
這些應對原本已經足以確保供電，並且讓燈號繼續維持黃燈，但墨菲定律(Murphy's Law)出現了。台電前一天估計的最大供電量是4154瓩，因此午後雖然供電吃緊，但還是落在黃燈的範圍內。然而，其後卻發現意外因素導致當天估計最高只能供應4036萬瓩，於是雖然已經過了用電尖峰時段，台電還是按照規定將之改為橘燈。
換言之，台電可以理直氣壯的按照慣例，以前一天估計的最大供電量為準，從而避免出現橘燈的警訊，但台電並未隱瞞。我不知道背後原因為何，但以設置備轉容量率燈號的原始用意而言，隨時配合新資訊而進行調整方屬正道，所謂的慣例只是得過且過圖省事的官樣文章。
為什麼說台灣的電力政策錯了？
上述說明指出一個事實：目前台電的尖峰負載非常依賴太陽能。這個事實點出了台灣電力政策的問題所在，但是在深入討論之前，先用圖3說明為什麼太陽能在6月29日很不爭氣，而且綠能信徒倡議的「光風互補」也未能成真。
圖3當中的兩張彩圖都是取自氣象局，左側是6月29日午後的真實色衛星雲圖，右側是氣象局提供的風場預測動態。這兩者說明了問題所在…台灣典型的夏季氣候中，午後經常因為熱對流旺盛而出現陰雨，太陽能發電受到一定的壓制，而在太平洋高壓籠罩下，本島和台灣海峽風勢偏向微弱，不利於風力發電。
右側彩圖在風力發電廠預計將最為密集的「雲彰隆起」標示出風速…每秒1公尺，目前還沒有任何一個品牌的風電機組能夠在這種風速下發電。不難想像，雖然預計幾年後，這個地區將擁有相當於兩三間台中火力發電廠的裝置容量，但是在我們最需要電力的夏天中午前後，這些發電裝置卻經常變成能看不能用的擺設！綠能信徒喊出的「光風互補」，只是點出兩者在冬夏之間的發電量變化正好相反，根本無法應對夏季午後的用電尖峰。
基本負載水準的重要性
回到為何政策錯誤的議題。如前文所述，台電必須區分基本負載和尖峰負載，前者必須使用供電穩定的核能與火力發電機組，而較不穩定的水力、風力、和太陽能等機組，則只能做為彌補尖峰負載需求的備胎。這個原則沒問題，但基本負載應該設定在什麼水準，仍然可能出現很大的爭議。
圖4用6月29日的實際用電狀況，標示出兩個高低不同的基本負載水準，其中較低者其實就相當於台電目前的選擇。首先以「較低的基本負載」而言，成本最低的核能和燃煤都納入基本負載，大部分燃氣機組亦然，但小部分則採低速運轉做為後備，隨時可以提高負載以支援供電，合計約2600瓩。於是，尖峰負載與基本負載的差距，幾乎完全由太陽能、風力、水力(含抽蓄發電)等綠能，高汙染的燃油發電，以及外購民營廠火力發電來供應…換言之就是備轉容量幾乎完全由綠能和外購來組成。
這種抉擇的優缺點如圖右側的文字說明所示，正好與「較高的基本負載」完全相反，後者是選擇將基本負載提高到全天用電量的平均水準，也就是3200萬瓩左右，有剩餘的時候將電力轉入抽蓄與電池儲備，必要時也可以讓部分機組降載(即低速運轉)，不足的時候則動用其他各種非基載電力來源。以6月29日而言，即使太陽能與風電掛零，這種配置仍能確保供電無虞。
由於台電選擇較低的基本負載，供電穩定性降低，惡果從去年5月開始浮現，原本已經很久沒有看到的黃燈開始閃爍，橘燈也出現了3次。今年上半年更嚴重了，從用電需求尚屬低谷的1月份開始就多次連續性出現黃燈，6月29日則升級而首次出現橘燈，如圖5所示。
追逐利潤的民營電廠可以斟酌成本效益而選擇最適當的基本負載，但台電雖有獲利壓力，本質上仍屬非營利事業，身負滿足全國用電需求的重任，因此首要之務是確保供電無虞。但基於各種考量，台電選擇了供電不確定性較高的基本負載水準，高度依賴台灣夏日相當不可靠的太陽能與風電，而且隨著民營綠能電廠的爭相設立，這種依賴正與日俱增。
目前政府對於供電不穩定的說詞，是讓台電承擔「電網韌性不足」的惡名。若電網韌性確實不佳，那麼就意味著電力傳輸設施老舊落伍，需要龐大的預算來全面翻新，而且在未來兩三年內都無法全面改善。身為「非技術人員」，我無法對這點有所置喙，但心中難免有疑惑…如果真的是電網韌性太差導致供電不穩定，那麼去年5月以來的黃燈與橘燈是怎麼回事？而且實際上，有專家指出與其說是「電網韌性不足」，不如說是「電源韌性不足」，供電不穩定才是原因，跳電事件只是屬於表象的後果！
電價必漲…燃料價格波動只是藉口！
最後要討論圖4當中所言的成本，也因此要提一下7月起生效的電價調漲。如本節標題，雖然政府放出「不調整的話台電今年會虧1500萬」來恐嚇民眾，但明眼人都知道這純粹是藉口…台電上年度盈餘達256億，居四家國營事業之冠，今年前5月卻出現稅前虧損672億，理由是燃料成本因為蘇烏戰爭而大漲，但這個因素遲早必定會消失，那麼政府是否應該承諾屆時必定會調降？事實上，根據美國能源資訊管理局(EIA)的官網資料，天然氣的現貨價格在6月份已經出現回頭下跌的現象，而煤炭價格則可望在明年初大幅回跌。
我無法揣測政府調漲電價背後的政治算計，但我們每個人都應該心裡有數的是，在台電維持較低的基本負載，並開始外購電力之後，電價上漲的壓力就逐漸累積，而隨著外購綠能的增加，遲早會讓漲價壓力破表，今年燃料成本大漲只是提早了這個進程。
為什麼呢？主要原因在於，相對於自發電力，外購電力必定是虧本生意…外購電價同樣要負擔火力發電廠的燃料、人事、與折舊等費用，而且民間電廠每度電還必須分攤較高的銷管成本，考慮發電設施閒置期間的折舊，並納入預期的利潤。綠能方面雖然不需要考慮燃料成本，但其他考量都和火力發電大致相同。
這就導致每度電的外購成本遠高於台電自己發電的成本。表1用幾個相同的發電方式，比較了台電110年購入與自發電力的每度電成本。這其中，綠能的成本高於火力發電，主要原因並不是發電設施比較昂貴，而是裝置容量利用率偏低所致，風力部分還涉及「技術移轉補貼」，在經濟部的第3期計畫獲得落實而用競價決定投資經營權之後可望大幅下降。
綠能裝置容量利用率偏低的問題已經在前文略有提及。在太陽能方面，雖然從凌晨第一線曙光出現後就可以發電，直到夜幕低沉為止，但以台灣的夏天而言，通常只有早上9點到下午3點這段期間，可以達到50%以上的裝置容量利用率，而冬天的發電效率大約只有夏天的7成。風電部分則取決於實際的風速，台電的資料顯示冬夏差距甚遠，但全年平均的裝置容量利用率只有2成5到3成之間。相對的，做為基本負載的自有核能與火力發電，卻不難達到9成左右的裝置容量利用率，兩者每度電分攤的各種固定成本堪稱是天壤之別。
更慘的是，台電還不能不買，一方面是必須藉此補足尖峰負載，另一方面是雙方洽訂購電合約時，或則已經另行提供了設施閒置的補償，或則是約定無條件收購每一度電。前者幾乎都出現在民營火力發電廠，而後者則全部出現在綠能部分，如果台電不買就等於白花錢或違約，而買了就必須使用，結果必定是縮減自有機組的發電量，讓自發電力的每度成本也隨之上升。
總之，壓低台電的基本負載，依賴外購電力來彌補尖峰電力需求，其中又伴隨著鼓勵推廣綠能，最後結果必然是夏日午後供電不穩定，可能陷民眾於「酷暑地獄」之中，然後要求民眾「共體時艱」，而且台電還必須吞下「電網韌性不足」的惡名，並因為外購成本較高而逐漸轉盈為虧，最後被迫用全民的荷包來彌補虧損…所以我才會說，我們的電力政策真的錯了！
＊作者為大學退休教師
