美國能源資訊局2013能源前瞻

自2007年起,美國大量使用水力壓裂法(hydraulic fracturing)開採頁岩氣,其技術具備商業開發價值,使美國頁岩氣開發進入了規模增長期,產量在近年也快速成長。由於美國頁岩氣產量的爆增(圖1)減緩天然氣市場供需平衡的問題,使得天然氣價格來到過去4年的低點(圖2),天然氣價格的下降,導致美國大量使用天然氣進行發電。

美國能源資訊局(EIA)統計過去美國燃煤發電占總發電量近一半,但近幾年燃煤發電比重有逐漸下降趨勢,反觀,天然氣發電比重逐年增長。2012年燃氣發電占總發電量約31%、燃煤發電約36%,燃氣發電量幾乎與燃煤發電量相近。

圖1 美國頁岩氣產量 圖2 天然氣與煤炭價格走勢
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資料來源:Adam Sieminski,“Outlook for Energy Markets”
U.S.Energy Information Administration,“Electric Power Monthly”

根據EIA公布的「2013年度能源展望(AEO2013)」報導內容,預計2011年~2040年美國總電力消費量(包含電廠發電及分散式發電)從3.84兆度成長到4.93兆度,平均每年增長率為0.9%。美國受到電力需求增長緩慢、天然氣價格競爭、推動鼓勵再生能源方案以及新環保法規的實施抑制煤炭使用等因素綜合影響。AEO2013認為,雖然2012年8月美國聯邦法院決定暫緩跨州的空氣汙染規則(CSAPR),但假設跨州清潔空氣規則(CAIR)實施。此外,汞暨有毒氣體排放標準(MATS)預計2015年~2016年開始實施,其法規限制涉及多數電廠,且對於二氧化硫排放標準將比CAIR和CSAPR更加嚴格,天然氣價格的下降將有利天然氣與煤炭之間替代轉換,擴大天然氣使用取代新增的燃煤發電。

●天然氣對美國能源結構影響

EIA預測顯示(圖3),煤炭仍是美國最大的發電能源,但煤碳占比已明顯下降,2011年~2040年燃煤發電占總發電量將從42%下降至35%。在現行美國法律和政策下,市場仍關注有關溫室氣體排放持續抑制燃煤發電容量擴張的議題。對於新燃氣電廠而言,低廉的燃料價格也相對影響了燃煤電廠的發展,特別是新燃煤電廠建造成本上升。隨除役的燃煤電廠遠超過新增加的,總燃煤發電量預計從2011年318GW下降至2040年278GW。假設美國2016年實施MATS,將衝擊燃煤發電,其發電量將可能到達歷史新低。此外,新天然氣發電廠的建廠成本也比新再生能源或核電廠便宜。

圖3 各燃料類型發電占比
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在AEO2013參考案例下,2011年~2040年預計核電廠發電量從7,900億度上升至9,030億度,成長幅度約14%,其發電量占總發電量約17%。EIA估計美國核電廠將新增(5.5GW)、升級現有電廠(8.0GW)以及除役舊電廠(0.6GW),核能電廠總容量將從2011年的101GW增加至2025年114GW。然而,2025年後除役核電廠容量將超過新增容量,導致2040年美國核電廠總容量將輕微下降到113GW。對於現有核電廠而言,不是所有核電廠都能申請及獲得繼續運轉執照,尤其是運轉超過60年的電廠,因此AEO2013透過計畫新增核電廠和升級現有核電廠等最新資訊進行綜合評估後,預計約7GW的核電容量主要將於2030年後除役。

預計2011年~2040年再生能源發電的成長(不包括水力)占整體發電的成長約32%。再生能源發電的成長反應了聯邦稅收抵免、國家層面的政策以及聯邦政府要求使用更多的生質能作為運輸燃料,其中一些生產電力過程中會產生副產品。

新技術投資成本的下降,導致風力發電和太陽光電的初始成本顯著降低,降低幅度分別約13%和22%(相對於AEO2012報告)。再生能源發電受到美國多數州支持、加州新二氧化碳排放的管制,以及新法規支持,現今美國近幾年再生能源裝置容量已經大幅成長,預計2011年~2040年美國再生能源發電(包括水力發電)占總發電量將從13%成長到16%。在AEO2013參考案例下,若美國政府終止對再生能源的補助,勢必對再生能源發電產生很大的影響。長期而言,再生能源裝置容量對於天然氣價格和替代發電資源的相對成本也相當敏感。
天然氣對美國電價影響

AEO2013報告估計2011年~2015年實際平均電價將從9.9美分/度下降至9.2美分/度,主要在於近期天然氣價格迅速下降,天然氣價格仍維持在相對低位,進而影響零售電價。然而,零售電價和天然氣價格之間關係受到許多因素牽連影響,這些因素包括天然氣在一區域的發電比重;輸電、配電系統的相關費用(與燃料成本沒有直接關係)、定價模式,以及直接從電力批發市場購電的客戶數量。因此,燃料價格的變化是影響電力價格部份因素,並且影響程度因地區而異。AEO2013報告認為隨燃氣電廠營運成本降低,電力部門將增加對天然氣發電的依賴。長期而言,美國天然氣價格和電價仍會有上漲趨勢,EIA預估2035年電價將來到10.1美分/度(以2011美元計算),2040年電價將上升至10.8美分/度。

●結語

由於燃氣發電比燃煤發電具有環境和負載反應優勢,如果未來美國天然氣價格仍持續維持低水準,電力部門將可能增加對天然氣的依賴。如上所述,根據EIA預測雖然燃煤發電占美國總發電仍是最大的,但美國國內天然氣產能的增加為天然氣發電帶來有利的條件。

資料來源:
AEO2013 Early Release Overview
http://www.eia.gov/forecasts/aeo/er/executive_summary.cfm