2011年3月22日 星期二

東日本何時恢復工業產能? -- Evaluation of When Japan Restores Its Industry Production

摘要

由於東日本與西日本的電力週波數不同,日本三陸沖地震,受到震災影響而缺電的工業生產,將視核能發電何時供給,提供平穩的電力才能完整回復。

背景知識

要開始這個題目之前,首先要看的就是這張日本的電網圖。

取自mapsoft.net

這張圖說明了,日本有兩大供電系統,西日本與東日本,兩個供電系統的電力,不能100%流用,只能透過幾個變電所,進行週波數轉換進行供電,這也造成了供電的瓶頸。這樣的架構造成了這次三陸沖地震,供電無法迅速恢復的根本原因,未受震災的西日本發電廠,無法充分的供應電力到急缺電力的東日本。

接下來,我們再看一張日本的電力公司供電區域圖。


日本主要有9家電力公司,由北到南分別是北海道、東北、東京、中部、北陸、關西、中國、四國、九州與沖繩。參照上面的日本電網圖,屬於60周波電力公司,只有北海道、東北、東京。

這一次的地震海嘯災害造成上面地圖中,2青森-3岩手-4宮城-7福島-8茨城,共5個縣沿岸1千多公里海岸線的災害。這些區域主要是由東北電力公司,提供電力的服務;茨城是東京。那為什麼主要提供東京首都圈的電力東京電力公司一樣造成了供電的危機??。

不管是火力發電廠,還是核能發電廠都需要大量的冷卻用水,所以這些發電廠都必須蓋在水能充分供應的地方,也就是湖邊或是海岸線。所以這次的海嘯,幾乎破壞了日本東北太平洋的沿岸的火力與核能的發電設施,例如供給發電廠的電力設施因為地震造成破壞(參考 921 中寮變電所以及供電線路損壞造成的北台灣供電危機),或是給水口遭到破壞。發電所無法運作造成供電不足,甚至造成了福島第一原子發電所的危機。


預想

由於發電廠無法供給充足的電力,東京電力與東北電力在地震後,分別發佈了限電、分區供電的措施。但是從最接近震災日所發布的資料,東京電力與東北電力的電力缺口,相當龐大。

東京電力3/14預想電力缺口: 3月14日の需給予測需要想定4,100万kW(18時~19時),供給力3,100万kW。

東北電力3/15的預想電力缺口: 東北電力によりますと、16日以降、ピーク時の電力需要の見通しは1050万kWに達する見通しですが、確保できるのは970万kW程度にとどまるということです。

在中部電力公司在周波轉換所供給電力以後,東京電力約有1000萬kW的缺口。在東北電力供電區域的受災區雖然停電,但是東北電力仍有約100萬kW的缺口。雖然東北電力隨後因為日本東北部寒流侵襲而取消限電的措施,但是顯然仍無法提供足夠的用電。

為什麼電力會這麼大的缺口?從東京電力與東北電力公司的營運資料,就可以知道。

東京電力公司,東京電力核能發電則是佔了27%。火力約佔59%。



東北電力,根據東北電力公佈的營運資料,2009年核能發電占20%。火力約佔63%。

(日本發生震災已經推昇了 LNG 與 煤的價格,請參考 iPath Dow Jones-UBS Natural Gas Subindex ETN ( NYSE:GAZ)Market Vectors-Coal ETF (NYSE:KOL) )

也就是說,這家兩家電力公司,非常倚賴核能發電來提供穩定與便宜的用電(跟台灣電力公司好像)。雖然火力發電在震災後可以比較早回復正常發電(2011MAR30註:並沒有,因為儲煤以及相關的設施,還有儲存LNG的儲存槽也都遭到地震跟海嘯的破壞),但是對電力公司來說,便宜又穩定的電力來源,仍然必須依靠核能發電。

接下來,參考的這張地圖,由 wiki Nuclear power in Japan上,列出了日本的核能發電廠。以下列出了,主要供給東北電力公司以及東京電力公司的核能發電廠。

東京電力
  • 福島第一
  • 福島第二
  • 柏崎刈羽
東北電力
  • 東通
  • 女川
原子力發電株式會社
  • 東海第二
以上這些是東日本提供核能發電電力的核能發電廠,以下則這些核能發電廠的營運狀況簡圖。除了位在日本海的柏崎刈羽核能發電廠,截至2011年3月22日,所有的核能發電廠,仍全部停止發電,也就是說東日本的電力供應仍是短缺的狀態。

東京電力的核能發電狀況。




東北電力的核能發電狀況





東通原子力發電所運轉狀況




東海第二發電所運轉狀況

発電機出力


小結

日本的工業生產,能否回復到地震海嘯前的水準,最直接的指標就是供電的狀況。而我們可以從東京電力與東北電力是否持續發布分區限電(NHK 的限電報導),來了解供電狀況是否穩定。

火力發電雖然可以在本次的地震海嘯災害較快回復供電,然而原本的東北電力與東京電力的供電內容中核能電廠供應的發電量相當的龐大,當本文所列出的核能發電廠(東通、女川、福島第二、東海第二),可以提供電力的時候,那麼供電的缺口,就應該不存在了。

所以我認為,觀察以上核能發電發電廠回復供電能力的程度,即是東日本工業生產回復正常的關鍵。

5 則留言:

makssin 提到...

版主整理資料功力厲害,邏輯清晰,佩服.

trifire 提到...

其實還少很多數字的論證 ... 但是需要花很多時間 ... 就省略了 ...

trifire 提到...

http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=9&id=0000225166_SIC0OCUO70MHHR55S6ZVM&ct=1#ixzz1I3j30WQn

東京電力分區計畫停電恐延長至2011年底
2011/03/22-陳彌彰
東京電力的計畫停電措施恐怕不僅限於2011年夏季,而會延長到今年冬天。由於311日本大地震的海嘯影響,福島縣及茨城縣的大規模火力發電廠現在經調查後,發現到損壞狀況嚴重到幾乎無法預計要何時才能復舊。

據日本媒體向東京電力幹部求證,受到嚴重損害的火力發電廠包括廣野火力發電廠(福島縣廣野町)、常陸那珂火力發電廠(茨城縣東海村)。發電廠的發電設備及石油、煤炭等燃料的貯藏設施等均為海嘯所破壞。2座火力發電廠的合計發電量達480萬千瓦,發電量已可與福島第一核能發電廠的469.6萬千瓦發電量匹敵。

用戶數高達2,800萬戶的東京電力的電力尖峰需求,夏天由於冷氣的大量使用會飆升到6,000萬千瓦前後,冬天也因暖氣的需求會落到5,000萬千瓦前後。但目前東京電力的發電量僅有3,500萬千瓦,與目前5,000萬千瓦的需求量相比嚴重不足,須實施分區停電對應。

東京電力計畫將原本休止的小型火力發電廠陸續重啟發電,4月中旬可將供電量提升至4,000萬千瓦左右。此外也計畫向瓦斯公司等獨立發電商(IPP)購電,到夏季時預定將供電力提升至4,700萬千瓦,但距夏季的尖峰用電需求仍不足1,300萬千瓦,冬季也不足300萬千瓦左右。

中部與關西兩家電力公司原先計畫將剩餘的發電量供給東京電力和東北電力,但西日本的周波數是60Hz,東日本是50Hz,在融通支援上有困難,轉換周波數的變電設備在日本僅有3處,可以轉換周波數的能力最大約100萬千瓦,對首都圈電力嚴重不足的狀況而言是杯水車薪。

trifire 提到...

http://udn.com/NEWS/WORLD/WORS2/6230938.shtml

夏天恐缺電 日本擬實施日光節約

本政府和東京電力公司(TEPCO)23日發布供電需求預估,發言人松本直之表示,今夏東京的供電量可能將短缺2,050萬瓩,即去年用電量高峰的34%,而東電目前供電量約3,750萬瓩,計劃利用火力發電廠於3月底前再增加200萬瓩供電。

東電打算在4月底前重啟正停機檢修火力發電廠,包括神奈川縣的東扇島發電廠和茨城縣的鹿兒島發電設施,同時準備啟用關閉已久的神奈川縣橫須賀發電廠。中部電力公司已提供100萬瓩電力給東電,位於西日本的電力公司也將融通電力給東電。以上措施能確保東電至少可供應4,500萬瓩的電力。

trifire 提到...

from NHK, 4/8號後東京電力暫停分區停電的措施

【東京電力】計画停電の予定<東京電力のホームページから>

4月8日(金)以降 原則実施しません