2012年8月6日 星期一

中國的軟缺電與硬缺電


印度跟中國(其實包含南韓)都面臨相當嚴峻的缺電問題。跟十幾年前的情況相比,印度跟中國實際上面臨的不是因為百廢待舉使得基礎建設跟不上產出的擴張所造成的電力短缺,而是與南韓一樣,電力產業利潤受到嚴重壓縮,電廠的長短期發電規劃變得極為保守的緣故。

在一個很少跳電-Blackout-的地方生活,久了就會以為像台灣這樣除非遇到特殊事故(比如地震),否則很難遇到跳電的環境是『正常』的。但對於印度、中國,乃至於南韓-少數高度開發國家會經常性跳電-而言,跳電變成產業與民眾必須當作『總是會發生』的事情去面對。



中國部分非官方的說法,將缺電分為『硬缺電』以及『軟缺電』兩種。前者指的是在剛剛改革開放後的十多年,因為中國的製造業產能擴張遠遠快過硬體建設擴張的速度,導致電力供不應求。然後最近包含官方說法都指出,實際上某些地區這兩年所面臨的電力缺口,跟硬體建設的擴張速度是沒有關係的,而是所謂的『軟缺電』-對於電廠而言,發電量太大會導致虧損,因此寧可不讓發電機組滿載,並且因此停止資本擴張計劃。發電量更大虧損越大?這是指營業利潤是負的嗎?並非如此。

對於一個發電廠而言,實際開動機組產生的發電量,跟實際被用戶消費計價的電量是不一致的。減去電廠本身發電所需用電,實際的發電量跟消費的電量之間會存在安全缺口。這是因為發電機組就算是最靈活的火力發電,也不可以瞬間隨著用電需求升高或降低發電量,而那些沒有被採購的發電量,就浪費掉了。扣除輸送跟配電過程的耗損後,這個安全缺口如果很小,就會造成用戶斷電的機率上升,需要分區限電的可能性升高。實際需要送上電網的發電量怎麼決定,則是跟電力使用的波動率以及希望將缺電機率降到哪種程度以下(可靠度,即以1-信賴水準定義缺電機率)有關。

在長期的發電規劃下,則是發電設備的最大承載發電量,與尖峰用電之間要保存安全缺口,以便支應設備檢修以及因應用電量波動大的時候不致斷電,即是所謂的備用容量,通常是用以避免異常用電過度(遠超過尖峰用電值)造成跳電的問題。台灣的備用電量高是因為以相當高水準的可靠度去估計,為的就是避免缺電對產業以及民眾生活造成傷害。對電子廠而言,blackout將會造成良率嚴重下降,而石化廠更是會造成管線堵塞、設備受損,並且需要花時間跟成本重啟產能的問題。對於電力耗用龐大的金屬工業而言,甚至可能造成產線重啟的損失過大,使一整年的財報都慘兮兮。

一般而言一個還在高度成長中的低度開發經濟體,電廠會比較願意用較高的擴張規模,來提高備用容量率。這是因為十年後的用電需求,是不可能到十年後才蓋的,廠商將會提早開始投產。廠商只要能供應更多電力,在高成長國家其實可以帶來更多高於原本預估的電力需求-那些原本受限於硬缺電而無法產生的成長,將會被激發出來消費掉電力。備用容量若是能高一點,便能減少硬缺電對成長動能的牽制,並且同時可以讓電廠的資本擴張計畫更加『安全』,也就是估計的電力需求更容易達標。另一方面,實際發電量跟售電量差距的高低,則意味著電廠的實際生產量中『浪費』掉的比率高低,跟電廠的營業利潤率有非常大的直接關聯,但發電量過低容易造成blackout,電廠獲利,產業與民眾買單。

要用多快的速度擴張發電機組或是要有多高水準的備用容量,對經濟體影響甚大,因此在電力產業的討論中,『電廠應該發多少電才合理』會變成一種電力產業國營化的理由。這是因為對一個電力使用波動率非常大的經濟體而言,如果電力產業出現私人自然獨占-由於電力事業的性質,非常容易自然獨占-則會導致均衡情況下的備用發電量,很可能因為電力需求的波動性太高,而帶來相當高的缺電機率。在高缺電機率下會影響經濟體的成長,如此一來便會成為一個自我侷限的循環-廠商害怕缺電因此產能擴張消極、電力需求遲滯導致電廠的資本支出擴張計畫無法達標,使下一個資本支出計畫變的更為保守,進入一個負循環在牽制經濟體成長。

由於政府舉債的成本低於民間電廠,因此以政府舉債來支應高於原始均衡條件的擴張規模(以及相對應的營業損失),以便讓未來的經濟成長規模要較原始均衡的情況要大,稅收、賣電收益都較大。如此一來可以消除硬缺電的問題,亦能夠讓電力事業在未來實際上有較高的收益,不至於自我侷限。

不幸地是,印度跟中國採行了錯誤的政策,倒行逆施,不但讓原本還存在硬缺電的區域難以脫離硬缺電問題,更讓電力供應早已飽和、高度開發的工業地區,出現了軟缺電。

中國目前缺電問題嚴重的,主要集中在近幾年新開發的內陸工業地區。這些地區發展較廣東來得慢,因此目前還有硬缺電問題。但弔詭的是,電廠產能成長的速度開始下滑,比用電需求成長還慢,並形成硬缺電兼軟缺電的現象-當電力消費來到高峰,自然是硬缺電,但實際上電力消費應足以靠產能應付的時候,電廠卻刻意靠『設備檢修』或是『缺工導致無法開工』等理由,刻意降低實際送上電網的發電量。導致在非尖峰時期仍然存在電力缺口。

這主要的原因在於上述的『電廠最適發電量』不夠高,比起經濟體的尖峰用電要低導致軟缺電的問題。由於電廠考慮最適發電量,讓發電量降低到甚至偶爾會因為調節遲緩而低於需求量,將浪費掉的發電量降低,以便降低實際上的單位售電成本(非發每度電的成本,而是賣每一度電的成本)。因此當用電來到尖峰時,電廠消極的擴張計畫便導致每年的尖峰用電季節的硬缺電問題惡化,而就算是在離峰時期,電廠也寧願降低發電量到常常低於需求量,導致blackout形成常態。中國甚至在備用容量極高的廣東,亦有軟缺電現象,即是來自此因。

中國跟印度的共通點在於極度缺乏效率的發電成本。中國與印度由於需求成長快速,效率高但擴建速度慢的核電以及總發電量受限的水力發電自然無法供應這樣的成長動能,而石油發電效益不彰、價格波動又太大,因此燃煤發電自然成為首選。不幸地是,若要說自然獨占,煤礦產業是比電業更大的自然獨占怪獸。一座煤礦由單一事業體開發,但由於位置的稀缺性,一間龐大的煤礦公司往往是方圓數個省份電力公司的供應商。中印的煤礦公司都掌握了近乎無人可制衡的定價權力(甚至於政治力量),透過控制煤礦公給使發電廠面對比國際水平還高的價格,而較高的備用容量代表的是在極為難以生存的低毛利下,將是越發電越虧損,因此寧可刻意降低備用容量。台灣人可能難以想像,印度與中國電業的發電成本,在本國自身產煤的情況下,竟然快要比台灣還高(約0.5人民幣/5盧比,台灣則各種發電之平均成本約2.5元新台幣左右),很大一個原因就是煤供給遭到壟斷。

印度更難以理解的地方在於,高度開發的省份受不了燃煤發電的粉塵問題,因此對電力公司開始課高額污染稅,更進一步惡化電廠的利潤結構-而且煤礦業不受影響。但另一方面又試著透過大規模的電力補貼,讓民眾的『負擔』較輕,使得電力需求成長遠遠高於廠商願意擴張產能的速度,因此硬缺電問題不斷惡化。

另一方面,中國政府可能是為了將電力公司的股票上市,在2002年開始陸續將電力公司跟電網服務分割,將面對用戶的末端電力部門整合成國家電網與南方電網兩間完全政府控制的國有企業,然後將五大電業公司逢高陸續上市。如此一來造成了可怕的結果:中國那些看起來像是巨獸的電力公司,那些傳統經濟學討論認為是自然獨占的公司,實際上面對了定價能力遠遠勝過他們的兩頭巨獸:電網公司與煤礦公司。電廠面對了成本過高、收購電價卻過低的雙重夾殺,毛利率嚴重過低自然使得電廠的備用容量偏低、擴張計畫消極,甚至離峰時刻意將機組發電量壓到低於需求量,而這正在傷害中國的成長動能。

實際上用電需求成長極快的區域,面對的是電廠受到雙重夾擊而消極的擴張規模所帶來難以改善的硬缺電問題。另一方面,高度開發之後用電需求成長趨緩甚至衰退的廣東一帶雖已沒有了硬缺電,電廠為了提高毛利率以支應過剩的資本支出費用,反而降低發電量,使得缺電問題依舊以軟缺電形式存在。

其中一個很大的原因就是出在國家電網與南方電網,國家電網的淨利是五間大型電力公司的三倍,便是透過獨占定價能力壓榨電力公司利潤得來。但卻造成產能成長遲緩與實際發電量低落的問題。另一方面末端用電戶的總成長實際上並未如此遲緩,但受限至於政府的統一電價定價,成長較高的區域雖然能夠負擔較高的電價,但卻必須跟低成長區域一起承受低電價,以及所帶來的備用電力不足問題。

怎樣的政策可以解決這樣的問題呢?只能知道單純的生產補貼,無法改善這樣的結構性問題,只是不斷在隨著電力供需成長而堆高政府赤字罷了。中國再度恢復試行直接供電的計畫,由電廠跟工業用電戶直接交易,但能否推廣還是很大的問題-畢竟這可是與現有的兩大電網公司作對。可以知道的是,這些問題將在中印承受成長遲滯問題後,電廠更加悲觀面對未來電力成長趨緩疑慮後,更加深缺電問題,進而影響成長動能。中國的電業公司雖然正靠著政府強力補貼在快速增建核電機組,期望解決煤業效率低落帶來的成本問題-以及污染問題。但核電的擴建並不容易、十分遲緩,甚至在火電發電成本離譜地高的內陸地區,亦缺乏合適的冷卻水源興建核電廠,中國恐怕還要度過很長一段時間,面對這個結構性問題而造成的軟硬缺電同時存在的困境。

順帶一提,台灣因為反核,環保團體不斷強調備用電量應該立刻下降到8%左右(完全除核化),認為這個數字『並不低』,便是對於缺電機率計算的無知所造成的認知,把備用容量當作發電量優化調整的目標,實際上缺電機率才是重點。根據中華經濟研究院自行建立模型之評估,若立刻完全廢核,備用容量將在三年後降到2%,台灣的缺電機率將跟美國缺電問題最嚴重的加州一樣高,缺電機率每年超過一百天,是相當於中國這種長期慢性硬缺電國家的低水準。

實際上比起競爭對手南韓,台灣就算將電價拉到同一水平,也有著缺電機率較低的優勢,便是因為較高的備用容量足以涵蓋高度波動性的用電需求,降低對產業成長的損害。南韓在最近一年內發生嚴重的blackout,主因便是KEPCO長期虧損、政府又強力推動高耗能的重工業發展使發電量成長追不上用電需求的成長,這才是備用容量降低後,缺電機率過高可能造成的問題。又台灣本身是一個獨立電網,難以跟鄰國調電平衡供需,更不可能像德國那樣靠著跟法國靠著發電峰值差異互賣平衡缺電機率可能因為核電停用而飆高的問題。

要廢核當然沒有『行不通』,但是在風力發電的低可靠度、太陽能發電的恐怖高成本,以及其他可大規模替代使用的生質能源都還不知道在哪的情況下,不靠著增建火力發電機組,是很難維持這樣低的缺電機率,又不至於讓電價高攀。在開發中國家四處都因為硬缺電甚至更難以解決的軟缺電問題而使成長率受到抑制時,台灣足以跟已開發國家相比高水準的高可靠度穩定電力供應是非常明顯的競爭力差異,儘管發電效率比上不足,比下可是很有餘。為了環保或是對核電的不信任進行慢性廢核是國民的選擇,但相對應的能源政策若盡是一些『備用容量太高所以可以廢核』的無知論點來面對,恐怕會對台灣這個優勢造成很大的傷害。


參考報導:

http://goo.gl/eQ7AW
http://www.stdaily.com/big5/papergroup//content/2011-11/28/content_388425.htm
http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/www.cs.com.cn/ssgs/hyzx/201201/t20120104_3195225.html
http://big5.china.com.cn/gate/big5/ny.china.com.cn/2012-06/12/content_5077900.htm
http://big5.ce.cn/cysc/ny/dl/201105/19/t20110519_20979565.shtml
http://big5.cnfol.com/big5/news.cnfol.com/120712/101,1588,12758633,00.shtml
http://big5.jrj.com.cn/gate/big5/money.jrj.com.cn/2012/05/25122613266869.shtml

5 則留言:

  1. 發電機組中最靈活的是水力發電

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  2. 水力在枯水期就沒有了,不適合做中長期的緊急擴增,只有一天之內需要緊急提高出力時有效,而且可能距離主要都市太遠(如三峽大壩)

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  3. 你是趕在印度大停電那幾天,故意想扯到中國這邊人零時抱佛腳炮制的吧。中國的停電和印度那種一停幾億人摸黑可完全不是一個性質的哦,中國的停電都是區域性的,一停全國大半地區黑了的時候還真沒有。參考的那幾篇新聞也太八卦,不如去找聯合國發電量數據比較有水準一點

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    1. 中國的情況跟印度相比是比較不同的,整體的電力產業政策不同,但相同的是錯誤的市場管制/合併行為造成的結果。實際上這篇主要在探討中國為什麼會在高度備載容量下,依然不時有無預警跳電的情況,跟印度那種同時具有基礎電力設施不足的情況有所不同。

      另,發電量數據對軟缺電問題的探討毫無助益,因為中國並沒有對實際消費電量提供詳細的數據以供探討其實質發電量跟消費量之間的差距大小,你給這樣的建議顯示你把這篇文所描述的軟缺電問題,當作很簡單的電力供給總量問題了,只看總量變化對探討這個問題是沒有意義。

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