【專題探索】燃煤發電的原罪——IGCC可以解套？
郎若帆 (2008/02/11) 《台經月刊第31卷第2期》
自工業革命以來，煤炭向來是人類主要依賴的能源之一。但因其傳統發電方式背負空氣汙染和二氧化碳高排放量的原罪，讓核能、天然氣發電，甚至綠色電能也一躍成為能源來源之一。但隨著石油與天然氣進入油源枯竭匱乏與高價時代的來臨，許多再生能源高昂的成本無法全面滿足快速成長的電力需求，是以燃煤發電的重要性再度攀升。由於煤炭價廉、蘊藏量豐富且具有長期價格穩定的優點，無疑地為穩定世界能源供應，大幅度地使用燃煤發電將成為世界必然趨勢。
如圖1、表1所示，根據英國石油公司(BP)資料分析，目前全球石油可供開採年限約為45年，天然氣65年，煤200年，顯示能源供應問題已浮現。而能源價格快速升高，世界強權也早已開始競逐能源供應之長期穩定供應。
以目前全球發電結構觀之，燃煤發電約占40%，國內則占33%。預期未來30~50年內仍將維持此一比例。但燃煤發電會排放大量二氧化碳與空氣汙染物，嚴重惡化自然環境卻是不爭的事實。因此，世界各國均積極發展高效率、低汙染且利於捕捉二氧化碳的淨煤發電技術，其中則以「氣化複循環發電系統(IGCC)」為最具效益的一項，勢必成為未來主流發電技術之一。
圖1 各類能源產量
表1 世界各類能源產量及蘊藏量
IGCC淨煤技術
一般而言，只要是以潔淨技術使用煤炭或利用淨潔能源來替代或減少煤炭使用量的發電技術皆可稱之為「淨煤發電技術」。傳統的煤炭發電技術為粉煤(PC, Pulverized Coal)鍋爐發電，目前全世界有超過1,000座的粉煤發電鍋爐，但由於粉煤燃燒易產生嚴重汙染，因此許多燃煤電廠莫不積極尋求淨煤發電技術以求解套。IGCC發電技術可提高電廠熱效率，也可減少汙染性氣體與CO2的排放，所以可說是目前最具效率的發電技術，無論在技術成熟度、能源效率及環保效益方面都有其競爭力，可兼具高發電效率、低汙染排放及燃料使用彈性等優點，遂成為國際間所有尋求能源高效率、低汙染的燃煤發電技術推廣應用的主要方向。
當今國際間積極發展之淨煤發電技術，主要有超臨界粉煤發電技術、壓力式流體化床發電技術(PFBC，Pressurized Fluidized Bed)及氣化複循環發電技術(IGCC，Integrated Gasification Combined Cycle)等，各種燃煤發電技術之發電效率、汙染物排放、建廠成本及發電成本之比較如表2所示，其中IGCC為結合燃煤氣化系統與複循環發電系統之先進整合型發電技術。傳統燃煤超臨界發電系統之效率約為40%，複循環發電系統效率為60%；傳統燃煤電廠對汙染物大都採用管末處理的方式，IGCC則是將氣化產生的合成氣經燃氣淨化系統（可去除硫氧化物等汙染物）送至複循環機組(Combined Cycle)，推動氣渦輪機和蒸汽渦輪機發電，流程如圖2所示。
表2 燃煤發電技術之綜合比較
圖2 IGCC氣化複循環發電系統
應用IGCC的清潔機制與優勢
（一）多元進料
IGCC使用燃料極有彈性，包括燃煤、石油焦、液態煉油廠廢棄物及生質燃料等均可（表3）。前述燃料中，燃煤價格相對低廉穩定且開採年限最長，石油焦為煉油工業副產品可再次利用並節省燃料；廢棄物可同時解決能源與環保問題；生質燃料除具上述優點外，更可有效降低二氧化碳排放量。多元的進料大幅降低對石油和天然氣以及單一能源之依賴性，有效提升能源安全度。
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