中国土木水利工程学会能源委员会台湾电力公司

中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第1頁報告人：李宗德台灣電力公司營建處民國九十二年四月二十五日中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第2頁能源政策能源工程技術發展能源科技發展重點結論電力工程油氣工程推廣再生能源利用新能源節約能源水力、火力、輸變電、核能、再生能源石油、天然氣、探勘、鑽井中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第3頁水力鈾再生能源天然氣石油煤炭註：二萬瓩以下水力發電屬再生能源中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第4頁資料來源：經濟部能源委員會中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第5頁能源政策背景國內外能源情勢之變化能源事業自由化之趨勢環境保護壓力日益增加中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第6頁穩定能源供應提高能源效率開放能源事業重視環保安全加強研究發展推動教育宣傳中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第7頁自由秩序效率潔淨中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第8頁單位：百萬公噸油當量實績值預測值年平均成長率％1991年2001年2010年2015年2020年1991~20012001~2020數量％數量％數量％數量％數量％石油3,14138.53,51138.55,47139.76,13239.76,77039.51.13.5天然氣1,80622.12,16423.73,45525.04,08226.44,72127.61.84.2煤炭2,21527.22,25524.72,93221.33,15820.43,42420.00.22.2核能4755.86016.67705.67765.17844.62.41.4新及再生能源5116.35956.51,1658.41,2998.41,4208.31.54.7合計8,1471009,12510013,79310015,44810017,1221001.13.4資料來源：經濟部能源委員會91.8.註：新及再生能源指水力、地熱、生質能、太陽能、風力等。中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第9頁石油天然氣煤炭鈾蘊藏量10,529億桶146兆立方公尺9,842億公噸253萬公噸產量257億桶2.3兆立方公尺45億公噸可使用年限41年63年218年77年★資料來源：經濟部能源委員會★：鈾蘊藏量以目前技術而言，可使用77年，惟考慮使用過之核燃料再處理回收後重複運用，則其使用年限可增加5～10倍。中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第10頁石油業氣體燃料業電力事業中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第11頁石油管理法天然氣事業法(草案)電業法(修正草案)再生能源發展條例(草案)核能電廠提前除役條例(草案)中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第12頁單位：萬公秉油當量煤炭石油天然氣液化天然氣水力發電核能發電能源總供給70年516(15.7%)2,230(67.6%)167(5.1%)－119(3.6%)265(8.0%)3,297(100%)75年893(21.5%)2,294(55.1%)121(2.9%)－184(4.4%)669(16.1%)4,161(100%)80年1,360(23.3%)3,151(53.9%)97(1.7%)228(3.9%)137(2.3%)876(15.0%)5,849(100%)85年2,248(27.0%)4,452(53.4%)89(1.1%)378(4.5%)225(2.7%)939(11.3%)8,330(100%)90年3,509(32.3%)5,467(50.4%)84(0.8%)683(6.3%)228(2.1%)881(8.1%)10,852(100%)資料來源：經濟部能源委員會91.8.中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第13頁總計台電公司民營電廠汽電共生火力水力核能小計燃煤燃油燃氣數量(千瓩)35,57117,8708,1004,3885,3824,4225,1442,7005,435百分比(%)100.050.222.812.315.112.414.57.615.3資料來源：經濟部能源委員會（截至九十年底）中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第14頁短期(至93年)中期(至99年)長期(至109年)累計投入設置成本(新台幣億元)2198793,446累計年產值(萬公秉油當量)284434748累計裝置容量(萬瓩)236363650累計發電量(億度)96146250資料來源：經濟部能源委員會中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第15頁中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第16頁能源工程電力工程油氣工程水力發電工程火力發電工程核能發電工程輸變電工程再生能源發電工程油氣探勘工程油氣開採工程油氣輸送儲存工程中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第17頁資料來源：台灣電力公司中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第18頁水力發電工程土木水利工程機電設備工程攔河壩及進水口頭水及尾水隧道平壓塔壓力鋼管斜坑地下廠房其他附屬設施中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第19頁水力發電工程技術之發展（土木水利工程）設計技術施工技術中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第20頁設計技術壩工隧道、地下廠房拱壩設計魚道設計排洪隧道防穴蝕輸氣槽設計馬蹄形地下廠房設計支撐設計經驗法解析法計測法霧社﹑谷關、德基拱壩設計逐步發展至國人自行設計之翡翠拱壩，三心壩形、耐震分析法比較、壩體結構數值分析。馬鞍、士林電廠設置魚道，設計結合魚類生態、河川工程、壩工等專業知識。耐磨混凝土設計士林壩排砂道設計採高強度耐磨之矽灰混凝土，28天強度達840kg/cm2。翡翠排洪道減壓位置設計凹槽。引進NATM隧道工法，斷面改採馬蹄形設計，減少開挖斷面應力集中以數值分析模擬隧道開挖應力，作為支撐設計依據岩體分類法將岩體參數整理分析，作支撐設計依據開挖岩盤裝監測儀器紀錄岩盤穩定情況以設計支撐中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第21頁施工技術現地試驗施工監測鋼纖噴凝土斷層材料置換岩盤弱面層縫處理岩體分類評估法水中開炸之氣幕保護導管式與高壓噴射灌漿TBM隧道開挖中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第22頁鋼纖噴凝土若開挖斷面大，傳統噴凝土掛網不易，為配合NATM工法，引進鋼纖噴凝土作為地下廠房頂拱及側壁即時支撐濕噴法：地下廠房(較易結球但施工快)乾噴法：一般隧道(粉塵多，空氣污染)岩石層縫處理岩石弱面層縫以水鑽或水刀清洗後再回填灌漿，提高岩體剪力強度。(翡翠壩工程)層縫厚度＜1公分以2,400kg/cm2水刀層縫厚度1～50公分以200kg/cm2高壓水層縫厚度＞50公分人工挖除﹑高壓水清洗灌漿工法卵礫石層壩基礎隔幕灌漿，並引進導管式灌漿工法及高壓噴射灌漿工法，提高隔幕灌漿效果。(馬鞍、士林工程)中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第23頁計測及現地試驗大型地下開挖，以監測及現地試驗獲取現地岩體力學參數為岩體分類、支撐及繼續開挖等之依據。(明湖、翡翠、明潭…等工程)監測：收斂觀測儀、桿狀伸縮儀、岩盤荷重儀現地試驗：孔內變形試驗、套鑽試驗、平鈑千斤頂、現地直剪等水中開炸氣幕保護水中開炸爆震壓力使附近既有結構物損壞，以氣泡帷幕減消，可保護結構物安全。(明潭進水口圍堰拆除)以三條長75公尺、鑽孔間隔30公分之PVC出風管為帷幕，以空壓機供氣。TBM隧道開挖為降低居民抗爭、土地取得困難、環境衝擊、人工缺乏等，並考慮工期及成本，採TBM鑽掘機開挖隧道。士林：採TBM開挖，因遭遇瓦斯而中途撤出。新武界：6,532公尺隧道採TBM開挖，91.8.9.貫通碧海：5,453公尺採TBM開挖，即將施工。中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第24頁隧道採TBM開挖長度：6,523公尺隧道開挖斷面直徑：6.2公尺開挖期間：89.7.14.起動～91.8.9.貫通期間90.7.30.桃芝颱風侵襲，致設備泡水、洞口阻塞，經二個月停工搶救處理，90.10.重行施工。開挖掘進速率：(90年8～9月扣除)平均月進315公尺平均日進10.5公尺最大月進659.3公尺最大日進44.3公尺中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第25頁資料來源：台電抽蓄工程處中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第26頁資料來源：台電抽蓄工程處中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第27頁土木工程火力發電新發展建廠用地軟弱土層處理廠房工程結構設計廠房基礎植入式基樁工法煤灰填築場址地質改良燃氣電廠天然氣管線工程煤輪碼頭工程高煙囪工程深海式冷卻水取排水工程汽電共生、複循環發電淨煤技術淨煤發電技術微小氣渦輪機分散式發電中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第28頁廠房軟弱土層需考慮發電機組巨大荷重及振動需避免土壤液化及土層沉陷抽砂浚填之砂土需夯實至較佳密度避免產生液化現象。以壓密砂樁、垂直排水帶、預壓、振動夯實處理以防液化及沉陷；以深基礎、基樁或沉箱基礎以防止差異沉陷植入式基樁基樁振動噪音大鑽掘樁成本較高且進度緩慢、品質不易掌握、廢污泥處理困難植入式基樁作業程序：以螺旋鑽孔機鑽孔(無噪音)灌注固定漿液，並與土壤混合攪拌成良好填充黏結材料植入外表有波紋之預力基樁固定漿液與土壤混合物固化，預力基樁即與混合土結合灰塘利用灰塘填海造地再利用以擴建廠房發電機組考量灰塘底部地質，再分析煤灰基本性質及力學性質；地質改良：以壓密砂樁(梅花形佈置)進行地層改良，增加承載力及降低沉陷中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第29頁煤輪碼頭工程需考量長期風向、風速、潮位、海流、波浪等水文及海象資料，並考量地質情況棧橋式岸壁式高煙囪工程純鋼結構鋼筋混凝土結構優點：整體重量較低，基礎荷重可較小，施工期較短缺點：易受鹽害腐蝕，保養費不貲優點：較不受鹽害，引進移動式模板工法可縮短工期缺點：整體結構重量較大，基礎設計需特別考量，一般採深基礎。冷卻水工程深海冷卻水取排水系統築堤方式海堤需甚長，且深結構物影響漁撈及養殖業作業，工期亦甚長已發展至採潛式排水管，需考量海象、沖刷、淤積及多重防蝕等中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第30頁基本類型利用工業、農業、垃圾焚化等廢氣之餘熱轉換為蒸汽，再推動汽輪發電機發電至90年底汽電共生機組總裝置容量已達543萬瓩，約佔發電總裝置容量之15.3%先發電式後發電式先以高壓蒸汽推動汽輪發電機發電，發電後排出之蒸汽再用於工業製程中汽電共生發電之發展中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第31頁燃燒前淨化燃燒中淨化燃燒後淨化選煤以特定鍋爐燃燒降低CO2及NOx含量壓力流化床燃燒室內煤軋成細粉並與石灰石混合化學反應高壓混合物懸浮在空氣噴出物上（流動）石灰石吸收硫在高溫袋室中(燃燒)除硫除NOx陶質纖維過濾器捕捉釋放之固體物質噴入鈉鈣吸附硫化物觸媒還原時控制NOx噴入氨氣反應氮﹑水除NOx＞90%以上除硫可達99%煤炭氣化以800℃高溫蒸汽與氧氣擊碎煤炭成氣體狀H2﹑CO2可燃燒氧化除硫可達99%潔淨﹑高效率燃燒燃燒中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第32頁超臨界粉煤發電(SC)以粉煤機將煤炭磨成細粉(提高燃燒率)粉煤與受熱空氣混合，並藉熱空氣壓力噴入特定鍋爐燃燒鍋爐內管中之水在超過臨界壓力之狀態下再經高溫加熱成蒸汽是為過熱乾蒸汽，循環熱效率提高高壓蒸汽送入高壓段蒸汽輪機發電蒸汽送入中、低壓段蒸汽輪機發電，或經再生、再熱循環發電註：高壓段蒸汽輪機及附屬設備須經改良中國土木水利工程學會能源委員會／台灣電力公司第33頁煤炭在氣化爐內高溫高壓淨化除去粉塵及SO2等高效率複循環機組發電氣化複循環發電(IGCC)壓力式流化床發電(PFBC)氣化Shell噴流床Texaco噴流床E-Gas噴流床整廠熱效率42%未來可達50%煤在壓力式流化床鍋爐內軋成細粉並與石灰石混合化學反應高壓混合物懸浮在空氣噴出物上(流動)燃燒多段壓力蒸汽輪機發電，再生、再熱循環煤氣燃燒中國土