中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：為了減少二氧化碳排放，許多先進(jìn)國家力推政策補(bǔ)貼，發(fā)展新能源取代燃煤，不過，隨著風(fēng)能成本快速下降，如今即使沒有政策補(bǔ)貼，風(fēng)能也能與燃煤堂堂競爭，因而可能將燃煤發(fā)電趕盡殺絕。但是煤礦也不是只能就這樣成為廢棄礦坑，在新能源發(fā)展增加儲(chǔ)能需求下，德國與美國都正在發(fā)展利用廢棄煤礦的技術(shù)，將煤礦“轉(zhuǎn)生”成為抽蓄水力發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)施。
2017 年 3 月，穆迪（Moody’s Investors Service）發(fā)表新新能源報(bào)告“報(bào)酬基礎(chǔ)風(fēng)能發(fā)電為可再生能源添加新動(dòng)能”（Rate-Basing Wind Generation Adds Momentum to Renewables），認(rèn)為即使奧巴馬的潔凈能源計(jì)劃（Clean Power Plan）即將遭到川普終結(jié)，仍然不影響風(fēng)能橫掃全美，可能消滅高達(dá) 56 GW發(fā)電容量的燃煤發(fā)電廠。
該報(bào)告的共同作者指出，如今推動(dòng)新能源的動(dòng)力，已經(jīng)不是環(huán)境理由，而是純?nèi)坏慕?jīng)濟(jì)因素，雖然對(duì)消費(fèi)者來說，有更廉價(jià)的潔凈能源來源是件好事，但電力公司并不是因?yàn)槌鲇谏菩牟徘斑M(jìn)風(fēng)能，而是因?yàn)榘l(fā)展新能源更有成本效益。
報(bào)告檢視當(dāng)前美國中西部與大平原區(qū)，扣除德州與伊利諾斯州的 15 個(gè)州，總共 87 GW發(fā)電容量的燃煤電廠，發(fā)現(xiàn)其中有 56 GW發(fā)電容量的電廠，將面臨風(fēng)能的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，據(jù)穆迪報(bào)告指出，大平原區(qū)的風(fēng)能平均電力采購價(jià)格，為每度電 0.2 美分，相當(dāng)于每度電 0.6 元新臺(tái)幣，相對(duì)的，燃煤發(fā)電的平均運(yùn)營成本，含燃料成本、運(yùn)營與維護(hù)成本，以及資本成本，總計(jì)每度電約為 0.3 美分，相當(dāng)于 0.9 元新臺(tái)幣。
扣除美國對(duì)風(fēng)能的 PTC 補(bǔ)貼后，大平原區(qū)風(fēng)能平均電力價(jià)格將從每度電 0.2 美分回到 0.4 美分，然而，風(fēng)能成本持續(xù)下降，燃煤成本卻正在上升，在這兩股趨勢下，穆迪認(rèn)為，即使沒有政策補(bǔ)貼，雙方成本很快就會(huì)黃金交叉。
在經(jīng)濟(jì)因素推動(dòng)下，許多電力公司不僅積極淘汰燃煤發(fā)電廠，更加速把風(fēng)能納入其報(bào)酬基礎(chǔ)中，例如在科羅拉多州，Xcel Energy 宣布將于 2018 年斥資 10 億美元投資興建 600 MW發(fā)電容量的風(fēng)場。當(dāng)風(fēng)能越來越普及，由于運(yùn)營成本上的考量，電力公司在自有風(fēng)能與燃煤發(fā)電廠之間，會(huì)優(yōu)先選擇變動(dòng)成本較低的自有風(fēng)能資源，使得燃煤發(fā)電廠的利用率下降，容量因子也因此下降，容量因子下降將導(dǎo)致單位發(fā)電成本相對(duì)上升，使得燃煤發(fā)電在競爭態(tài)勢上更為不利。
過去認(rèn)為受限于風(fēng)能的所謂不穩(wěn)定性，電網(wǎng)中風(fēng)能比例有上限，但隨著風(fēng)力預(yù)測能力逐漸提升，以及其他風(fēng)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，如今這越來越不是問題，中陸?yīng)毩㈦娋W(wǎng)（Midcontinent Independent System Operator，MISO）與明尼蘇達(dá)州商業(yè)部合作研究指出，只需升級(jí)明尼蘇達(dá)州現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)，就能支援高達(dá) 40% 的可再生能源比率，不過再高就需要搭配儲(chǔ)能設(shè)施等技術(shù)。
當(dāng)風(fēng)能在經(jīng)濟(jì)上殲滅燃煤的那一天到來，現(xiàn)有的煤礦又將何去何從？“轉(zhuǎn)生”化身為能源儲(chǔ)存裝置，可能是出路之一。
能將環(huán)境破壞減至最低
德國北萊茵西伐利亞州 Prosper-Haniel 煤礦自 1856 年開始開采，經(jīng)歷 160 年歲月，預(yù)定要于 2018 年關(guān)閉，不過州長不打算讓這座煤礦“鞠躬盡瘁”，關(guān)閉后還要繼續(xù)利用它，將把整座礦坑注水，打造成一座 200 MW的抽蓄水力發(fā)電裝置，做為電網(wǎng)能源儲(chǔ)存裝置，可供電給 40 萬用戶，支援該州 2025 年可再生能源占用電 30% 的目標(biāo)。
北萊茵西伐利亞州是德國人口最多的一州，貢獻(xiàn)全國五分之一的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，發(fā)電量占德國總發(fā)電量的三分之一，也是許多德國大電力公司的總部所在，包括意昂（E.ON）、萊茵西伐利亞電力（RWE）、英諾吉（Innogy）、Steag、Uniper 等。目前該州電力大多來自于燃煤發(fā)電廠，不過在德國全力發(fā)展新能源的基本國策，以及風(fēng)能拉低批發(fā)電價(jià)使得德國燃煤電廠同樣受到威脅之下，北萊茵西伐利亞州與煤礦的關(guān)系有了奇妙的轉(zhuǎn)變。
在風(fēng)能壓低批發(fā)電價(jià)的情況下，德國燃煤電廠也同樣步上一一關(guān)門大吉之路，目前計(jì)劃有 27 座燃煤與燃?xì)怆姀S即將關(guān)閉，關(guān)閉電廠的總發(fā)電容量達(dá) 6.6 GW，相當(dāng)于 1,300 萬戶家庭用電，當(dāng)燃煤電廠吹起熄燈號(hào)，煤礦也只能跟著荒廢，然而，風(fēng)能大量灌入電網(wǎng)，也提升了能源儲(chǔ)存的需求，使得舊煤礦有了轉(zhuǎn)生的機(jī)會(huì)。
Prosper-Haniel 煤礦深達(dá) 1,200 米，礦坑總長度達(dá) 26 公里長，改造過后，將可注入 100 萬立方米的水，在礦坑底部安裝渦輪，利用礦坑深度產(chǎn)生的上下位能差距，改造成為抽蓄水力發(fā)電能源儲(chǔ)存裝置。
無獨(dú)有偶的，美國人也想到一樣的辦法。維吉尼亞州也正規(guī)劃要利用廢棄煤礦坑，轉(zhuǎn)用為抽蓄水力發(fā)電能源儲(chǔ)存裝置。維吉尼亞州煤礦坑在過去十年來關(guān)閉了數(shù)十座，地方政府因而陷入財(cái)政收入斷炊，預(yù)算短缺，連學(xué)校資金都捉襟見肘，也影響其他政府業(yè)務(wù)，這樣的蕭條情況，是川普大力主張恢復(fù)煤礦業(yè)的原因。
然而即使川普將奧巴馬的減碳政策全盤廢除，當(dāng)風(fēng)能已經(jīng)與燃煤成本黃金交叉，將大舉殲滅燃煤發(fā)電時(shí)，煤礦坑的復(fù)興之夢也只能幻滅，不過，煤礦坑可在新能源時(shí)代發(fā)揮新的作用。為了整合風(fēng)能、太陽能，產(chǎn)生龐大能源儲(chǔ)存需求，讓煤礦坑有了新生。
目前抽蓄水力發(fā)電仍然是人類儲(chǔ)存能源成本最低的選項(xiàng)之一，抽蓄水力發(fā)電儲(chǔ)能的好處是，水抽到高處以位能儲(chǔ)能，能源不會(huì)像電池一樣逐漸衰退，而發(fā)電時(shí)能取回 85% 能源，回收率也算不錯(cuò)，唯一的缺點(diǎn)是，能源密度太低，要儲(chǔ)存一顆 AA 電池的電量，就得將 100 公斤水提升 10 米高。這表示，若要以抽蓄水力發(fā)電為國家的主要能源儲(chǔ)存規(guī)劃，那必須要建設(shè)非常多水壩，以創(chuàng)造大量儲(chǔ)水空間，這與現(xiàn)在的保存自然的環(huán)保意識(shí)相沖突。
使用已經(jīng)破壞環(huán)境的礦坑來當(dāng)作抽蓄水力發(fā)電的上下池，不僅可節(jié)省建設(shè)水壩的預(yù)算，也能將環(huán)境破壞減至最低，在明尼蘇達(dá)州，曾研究將已廢棄鐵礦坑改建為抽蓄水力發(fā)電能源儲(chǔ)存裝置，不過，鐵礦坑的鐵銹可能會(huì)威脅到設(shè)備的疑慮，煤礦坑較無此一問題。維吉尼亞州以外，加州也正在做類似嘗試。
煤礦坑用于抽蓄水力發(fā)電還有一些有待驗(yàn)證之處，包括必需位于穩(wěn)定的地質(zhì)，以免灌水后發(fā)生崩塌，礦坑中的鐵含量多少以下才適合，以及新技術(shù)總是需要經(jīng)過一定學(xué)習(xí)曲線，才能知道最終成本為何。不過美國產(chǎn)煤州、郡對(duì)這項(xiàng)技術(shù)抱持樂觀態(tài)度，每座“轉(zhuǎn)生”的煤礦坑，預(yù)計(jì)可提供 10~15 個(gè)高收入工作，還能為地方創(chuàng)造額外稅收，解決地方失業(yè)與財(cái)政的燃眉之急。
美國中西部煤礦大州，經(jīng)常也是風(fēng)能大州，若煤礦坑都能轉(zhuǎn)生為抽蓄水力發(fā)電能源儲(chǔ)存裝置，來支援風(fēng)能，走入死胡同的煤礦產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)煤區(qū)域，可說有了意想不到的新生機(jī)會(huì)。
