2024.08.29
文／楊沛為（台灣氣候行動網絡研究中心）
在全球加速氣候行動、亟需脫離以化石燃料為主之能源系統的當下，核能集團也不斷地強調其在能源轉型中所能扮演、提供低碳能源的重要角色。其中，又以小型模組化反應爐（small modular reactors，簡稱SMRs）技術的倡議最為顯著。支持者聲稱，有別於過往傳統核能反應爐建置成本高且耗時的特性，SMR小規模和可在工廠建置的設計代表將能快速部署，甚至做為高科技產業、數據中心專用的發電機組。台灣近年來也不乏廣設SMR、「一縣市一核電」的提議。
SMR泛指規模不超過300 MW的核能電廠，並非指一特定反應爐。據國際原子能總署統計，全球目前有超過80種SMR的概念正在不同的發展階段，其中技術範圍甚廣，從縮小版的常規沸水反應爐（BWRs）和壓水反應爐（PWRs），到首次開發的新技術，再到曾經嘗試未果的設計皆有。目前已達商轉階段的SMR則有三座，分別為中國的石島灣SMR以及俄羅斯的兩座浮動式SMR。
美國智庫能源經濟與金融分析研究院（Institute for Energy Economics and Financial Analysis，IEEFA）於五月發布當前主要SMR計畫之檢視報告。結果顯示，在成本、時程與風險三大面向，SMRs要在未來十到十五年內對能源轉型做出貢獻，仍然過於昂貴、緩慢且高風險；在此同時，投入到SMRs的資金與資源更代表著積極部署其他零碳、低成本、可用的再生能源技術之機會成本。
問題一：成本過高
許多SMR支持者的論述強調這些新型反應爐將具經濟競爭力，但從目前已興建完成和興建中的首批SMR的實際情況來看並非如此。目前全球三個運轉中的SMR和阿根廷正在興建中的CAREM 25計畫，最終實際成本皆顯著高於原先的預估：根據研究所能得到的最新數據，俄羅斯SMR的預估成本比最初估計增加了超過300%。由於該估算數據來自2015年，而其兩座反應爐直到2019年才投入商轉，因此最終成本可能更高。同樣地，中國石島灣一號SMR，一座150 MW的高溫氣冷反應爐（HTGR），其成本據報導是原先預算之三倍。而阿根廷的案例則更為極端，CAREM 25這座25 MW，將作為未來100 MW反應爐之原型的研究型反應爐，自2013年計畫起始以來，總預估成本已上升600%。根據世界核能協會的評估，該廠要到2027年方能開始運轉，意味著其最終成本再進一步增加的可能性極高。
類似的成本問題也正在美國發生。時常被視為SMR發展最成熟的NuScale，其SMR成本再2015至2023年間，從每千瓦（kW）9,964美元飆升至$21,561美元，甚至高過喬治亞電力Vogtle電廠近期完工的兩座反應爐的最終成本，也導致該公司於2023年11月取消了與猶他州市政電力系統（Utah Associated Municipal Power Systems，簡稱UAMPS）於愛達荷州（Idaho）合作興建，共六座反應爐、462MW的計畫。
美國其他SMR開發商的諸多計畫，也正面臨著相同的問題。X-Energy 和GE-Hitachi 各自SMR計畫的預估成本也遠在其設計正式獲得美國核能管制委員會（Nuclear Regulatory Commission，簡稱NRC）的核准、開始興建之前，便已不斷飆升。X-Energy在2023年7月以建材通膨、勞工成本增加、利息上升和供應鏈挑戰等為由，將其總預估成本從原先的25億美元調升至57.5億。NuScale針對其與UAMPS合作計畫的成本提升也不外乎地以利息上升、鋼鐵等建材漲價等因素解釋。
圖一、美國各SMR計畫預估成本 (來源：IEEFA自GE-Hitachi、Pipeline Online、X-Energy、喬治亞電力、與IEEFA NuScale研究報告數據計算，以2023年美元為單位；中文畫再製／楊沛為)
IEEFA認為，對於電力公司、監管單位和投資者而言，目前所觀察到的趨勢已是一個相當大的警訊，但更難以掌握的是未來這些計畫在趨近興建階段時，因各家開發商在尚未成熟的市場彼此競爭有限的技術勞工、反應爐相關建材等因素而導致計畫成本再度提升的可能性。況且，以上提及目前市面上的SMR都仍須額外的設計工作、NRC的許可、商業化和正式商轉前的各種測試。其他反應爐的經驗也反覆顯示，計畫開發中後期的階段應預期會有近一步的成本增加與時程延誤。
即便一特定設計有越來越多的反應爐進入商轉，IEEFA也不認為能藉此達到SMR倡議者們所聲稱的「正向學習曲線」（positive learning curve）與成本下降。美國的核電廠歷史上皆呈現相反的「負面學習曲線」，即新反應爐的成本在數量增加的同時亦持續上漲。即便在1970至2000年間新增58座設計高度標準化的反應爐的法國，成本也未隨反應爐數量增加而下降。再加上SMR如前述有多達80多種不同的設計，能否達到技術的標準化、商業化和模組化製造，仍是相當大的未知數。
問題二：時程過長
另一個SMR支持者常見的論述為小型反應爐在建造時間上的優勢，但這點同樣地與目前所見的各SMR計畫進度不符。再度以俄羅斯、中國商轉中的SMR以及阿根廷的CAREM 25計畫為例，長時間的工程延誤已成常態，而非例外。如以下圖二所示，沒有一個SMR計畫最終的興建時間與最初所預估的3至4年相近。
圖二、各SMR計畫預估與實際或當前預估興建時程比較 (來源：2023世界核能產業現況報告、國際原子能總署核能反應爐資訊系統； 中文化再製／楊沛為)
中國與俄羅斯仍在興建中的另外兩座反應爐也已落後原先進度數年。俄羅斯的BREST-300 鉛冷快中子反應爐原先在2010年代前期預估將於2018進入商轉，但該時程目前已延至2026年；而中國的ACP100，一座125 MW的小型壓水反應爐也是自2010年代初便處於開發階段，目前至少也要到2026年才能開始商轉。
在美國，此類過於樂觀的時程預估也比比皆是。美國最早規劃的SMR之一的mPower 195MW壓水反應爐計畫於2009開始，預計2022年啟動兩座反應爐的運轉，期間也獲得了美國能源部將近5億美元的資助，但整個開發計畫仍在2017年胎死腹中。開發商之一的貝泰公司（Bechtel）公關代表Fred deSousa表示，「要將一個新的反應爐設計成功帶過設計、工程、監管的過程是一個繁複且昂貴的生意， 需要的是一個辨識出場址的電廠物主和願意等待一段顯著的時間才能獲得報酬的投資者—這些條件在這個計畫最終都沒有成立」。NuScale的執行長John Hopkins在2016年告訴參議院能源與自然資源委員會其與UAMPS合作的SMR將在2024年以前商轉；但該計畫在2023年正式取消前，不僅成本漲至93億美元，預計完工日期也延至2030。
即便如此，西屋公司（Westinghouse）、X-Energy、NuScale等SMR開發商，仍信誓旦旦地宣稱他們的SMR興建時程僅需36至48個月，且能夠在2030年以前完工上線。GE-Hitachi甚至斷言，其30MW的設計最終能在24個月內建構完成。
這些開發商之所以對於興建時程會如此樂觀，很大的原因在於SMR模組化的製造方式：即反應爐所需的各個部位能在工廠製造完畢，再運送至電廠廠址，如拼圖一般組裝完成。但值得注意的是，喬治亞電力最近經過一番曲折、預算超支與工程延宕才終於完工的Vogtle第三和第四號反應爐，就是以西屋公司在推銷其AP1000反應爐時所強調的模組化技術。同樣的技術也用於西屋在南卡羅來納州的V.C. Summer兩組反應爐的擴廠計畫—最後也在2017年、花了90億美元後正式取消。
而在SMR開發商持續掙扎將任何一座SMR投入商轉的同時，美國再生能源的部署也在迅速成長當中。根據美國能源資訊管理局（EIA）的預測，2025年底前的太陽光電裝置容量將達158,000 MW，即較2023年底的90,000 MW成長75%。
NextEra Energy今年四月第一季的法說會（earnings call）中，執行長兼董事長John Ketchum也強調，美國再生能源與儲能市場預計將在未來七年中較過去七年約140 GW的新增量的規模大三倍，成長至375到450 GW的新增量。而這七年的時間軸有趣的地方更在於，未來這七年內美國幾乎不可能會有能夠啟動運轉的SMR。漸趨明顯的是，SMR的發電成本將遠高於再生能源與電池儲能—以下圖三凸顯了已取消的NuScale UAMPS計畫預估成本與能源部國家再生能源實驗室所預測的再生能源電力成本之間的巨大差距。
圖三、SMR與再生能源與儲能技術電力成本比較 (來源：IEEFA根據NuScale、UAMP與國家再生能源實驗室數據計算，SMR搭配與未搭配抑制通膨法案（IRA）補助情境下的數據為NuScale與UAMP合作計畫在取消前的目標電力成本；中文化再製／楊沛為)
問題三：風險過大
喬治亞電力的母公司南方電力公司（Southern Company）在近期結束其Vogtle核電廠兩座反應爐擴廠的艱鉅挑戰（三號機於2023年7月上線、四號及於今年4月完工）後，執行長Chris Womack在第一季的法說會中，雖然仍籠統地宣示支持核電，但也特別提到該公司將先「在考慮其他核電計畫之前，我們會用一長段時間好好慶祝Vogtle的成就」。如此的風險迴避在美國的電力公司中並非少數：NextEra的Ketchum在2022年的一場會議簡報中，也針對SMR表達了懷疑的態度，認為SMRs目前僅是「一個分批虧錢的機會」。
就連美國最大的核電公司聯合能源（Constellation Energy）的總裁兼執行長Joseph Dominguez也在五月的法說會中提到，新建核電廠的財務風險將有顧客承擔，而非該公司本身。其現階段的策略是以公司旗下既有的核電機組與有零碳電力需求的顧客簽訂購電協議（power purchase agreements，簡稱PPAs），再藉由PPA中長期的收入成長投入新機組的佈建。這個商業模式或許對聯合能源而言是可行的，但考量到SMR產業現已面臨的成本與時程問題，這將會把龐大的財務與時程風險移駕到顧客身上，可能進而衝擊客戶未來投入SMR計畫的興趣與能力。
美國能源部也體認到了這些風險，從而提出數個由政府介入協助SMR市場化的提議，包括提供「成本超支保險」、其他未明確定義的財務輔助、成為電廠所有人或電力夠買方等措施。但這些作法都不會降低開發風險，只是將這些風險及相關成本轉嫁到美國納稅人身上而已。
除了開發端的風險以外，太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory，簡稱PNNL）2023年為美國空軍所做的研究也指出，正因SMR技術皆仍在發展階段且未有在美國部署的經驗，關於機組運維、除役、場址恢復與清理、廢料處置等資訊更為稀少，而這些成本與風險也都將是SMR相關的決策過程中所必須面對與考量的。
總結來說，支持SMR的論述在全球各地不絕於耳，但支持者宣稱的成本、建造時間等各方面優勢卻與各種SMR設計在目前實際經驗所呈現的成果相悖。
不論是少數已完工商轉或仍在興建中的SMR，各種經驗表明，核能產業長期以來的特性仍不斷重演：完工時程一再延宕、機組預算大幅超支。美國現正開發中的SMR計畫之新數據，更顯示了成本估算急升，乃至計畫被迫取消的趨勢。
同樣顯著的是風險因素。特別是在既有的風能、太陽能和電池儲能技術已有可知、可預測的成本與部署時間表的情況下，許多如NextEra等有參與核電開發的電力公司都預測再生能源的裝置容量將在未來七年新增至少375,000 MW。而在這同樣的未來七年內，美國會否有任何一座SMR機組投入商轉都仍是個極大的問號。
IEEFA也因此呼籲，監管機構、電力公司、投資者和政府單位體認到短期內再生能源就是脫離化石燃料、達成能源轉型、對抗氣候危機的解決方案，勿再將寶貴的時間與財務資源無止盡、不務實地投入未受檢驗的SMR技術。
台灣工商、政治各界一直以來亦有不少提倡引入SMR作為因應產業用電需求成長、穩定提供零碳電力解方的聲音，然討論過程仍存在諸多資訊落差乃至錯誤訊息的擴散。也因此，今年8月8日總統府國家氣候變遷對策委員會首次會議中，四位民間委員臨時提案，建議行政院建立資訊平台與對話機制。此舉應釐清核電相關資訊，讓任何有關改變台灣非核家園政策的討論皆能立基於完整、精確、經核實的資訊和高品質公共討論之上。
