【圖解】台灣到底缺不缺電?台積電是吃電怪獸嗎?從台電數據解析2030年電力需求真相
【圖解】台灣到底缺不缺電?台積電是吃電怪獸嗎?從台電數據解析2030年電力需求真相

台灣電力供應的問題引起大家的關注,每次發生停電事件,在野黨經常質疑台灣電力供應不足,政府的回答是:台灣電力供應充足,沒有缺電問題。

這是真的嗎?

在此,我們從台灣電力需求面來探討,台灣以前,以及現在的電力需求狀況(依台電公布的資料整理),以及預估未來台灣需要多少電力。

1950年:水力為主力

台電的發電資料,最早為1950年。當年發電量為10.38億度。其中9.69億度為再生能源(主要是水力發電),燃煤發電6800萬度,燃油發電100萬度。

隨著台灣經濟逐漸的發展,台灣用電量也隨之增加。

1969年:燃油為主力

1969年,台電發電量突破100億度,達111.19億度。再生能源發電量為30.52億度,燃煤發電量為10.67億度,燃油發電量為63.27億度,燃氣發電量為6.73億度。此時,主力為燃油發電,超越以往的主力水力發電。

1985年:核能成主力

1985年,台電的發電量突破500億度,達525.57億度,其中再生能源為59.76億度,燃煤發電量為130.77億度,燃油發電量為50.3億度,燃氣發電量為0.03億度,抽蓄水力發電為9.25億度,核能發電為275.46億度。

此時,核能發電躍升為台灣電力最大的供應來源,燃煤發電次之。再生能源主要仍是水力發電。

抽蓄水力發電主力是「明潭發電廠」,在電力充沛時,將水由低水位抽至高水位。需增加電力時,由高水位放水到低處,帶動發電機發電,抽蓄水力發電是一種儲能的方式。

明潭發電廠.jpg
在1985年,抽蓄水力發電主力是「明潭發電廠」。

1993~2007年:燃煤成主力

1993年,台電發電量突破1000億度,達1017.84億度,其中再生能源為40.86億度,燃煤發電量為351.88億度,燃油發電量為233.67億度,燃氣發電量為22.81億度,汽電共生為12.66億度,抽蓄水力發電為26.1億度,核能發電為329.86億度。

2007年台電發電量突破2000億度,達2018.55億度,其中再生能源為71.44億度,燃煤發電量為875.04億度,燃油發電量為116.34億度,燃氣發電量為431.8億度,汽電共生為95.08億度,抽蓄水力發電為39.24億度,核能發電為389.61億度。

短短14年,台電的發電量由1000億度躍升到2000億度,這期間台灣半導體業、液晶顯示器產業等,快速發展,成為驅動台灣電力需求的驅動力。

燃煤發電一舉躍升為台電發電量第一,其次為燃氣發電,核能發電退居第三。

台積電耗電量,占台灣發電總量逾8%

台積電從2018年開始量產7奈米製程後,在先進製程晶圓代工市場一路領先。

2019年,台積電7奈米製程導入EUV(極紫外光)微影機,之後5奈米、3奈米一路皆依賴EUV,由於EUV是「吃電怪獸」,導入EUV後台積電的用電量一路攀高。

台積電2023年用電量估計約230億度,約占當年台灣總發電量2821.36億度的8.1%左右。台積電預估到2030年用電量將成長到330億度左右,可能將占台灣總發電量的11-12%左右。

EUV
2019年,台積電7奈米製程導入EUV(極紫外光)微影機,之後台積電的用電量一路攀高。
圖/ ASML

除了疫情2年連降,台灣發電量年年上升

台電的發電量占所有台灣總發電量的大部分,不過台灣仍有一些公司有自有的發電設施,因此台電發電量小於全台灣的發電量。以2022年為例,台灣總發電量為2881.5億度,大於當年台電發電量2507.49億度。

年度總發電量約略稍大於當年總電力需求,台灣2000年總發電量為1848.41億度,2010年總發電量為2470.59億度,10年成長33.66%。2020年總發電量為2800億度,從2010年到2020年10年成長13.33%。

2021年,台灣總發電量為2910.33億度,2022年台灣總發電量為2881.86億度,2023年台灣總發電量為2813.36億度,小幅下滑,主要的原因是「Covid-19疫情」在這幾年肆虐,產業受到衝擊。

半導體業,成為台灣用電量最大變數

2023年,台灣電力共消耗2756.85億度,較2022年的2794.52億度衰退1.35%。主要原因是產業去庫存,導致公司營運衰退,對電力的需求因而下降。

例如,台積電2023年營業額較2022年衰退4.5%,聯電2023年營業額較2022年衰退20.2%,世界先進2023年營業額較2022年衰退25.9%,力積電2023年營業額較2022年衰退42.2%。由此可見,2023年是辛苦的一年,因此電力需求下滑。

從2023年的數據來看,台灣用電最大的為工業部門,共使用1524.93億度電,占55.31%。第二大用電為住宅部門,使用517.07億度電,占18.76%。第三大用電為服務業部門,使用485.33億度電,占17.6%。第四大用電為能源部門,使用177.82億度電,占6.45%。農業部門為第五大,使用32.77億度電,占1.19%。第六大用電為運輸部門,使用18.98億度電,占0.69%。

冷氣、夏天、電費
從2023年的數據來看,第二大用電為住宅部門,使用517.07億度電,占總體18.76%。
圖/ 隋昱嬋攝影

AI興起,台灣用電量「只有更高」

預估到2030年台灣電力需求約3356億度,較2023年成長21.7%。主要成長的因素為台積電先進製程,AI資料中心及電動運輸工具普及。

到2030年台積電預估可能增加100億度用電,由於部分先進產能外移到美國、日本生產,因此減少台積電在台灣用電的增加量。

AI資料中心將是重大的變數。以微軟為例,近年來微軟積極推進RE100,不過在「生成式人工智慧」崛起後,微軟的用電量激增。2023年微軟用電量高達240億度,較2020年的112.8億度,激增1.127倍。

如果台灣廣設AI資料中心,可能電力需求會「破表」,超越前面的預估。

電動車普及,用電量不容小覷

電動車是減少溫室氣體排放的利器,因此以電動車取代燃油車,是全世界的趨勢,台灣當然不能例外。

假設台灣到2030年有150萬輛電動車在路上奔馳,以每部車每年2萬公里里程,每度電可行駛5公里計算,則每年電動車將增加60億度電需求。加上電動公車、卡車、貨車、電動摩托車等,則電動運輸工具,將可能需要共約80億度電。

LUXGEN n⁷
若2030年台灣電動車數量達150萬輛,年發電量將上看60億度;圖為LUXGEN n7僅為示意圖。
圖/ LUXGEN

超越中國!台灣2023年人均用電量逾1.1萬度

台灣人口約2357萬人,2023年台灣人均用電量約11,696度,屬於高用電的族群。

2013年,全球用電量約為23兆5009億度,當年人口為72.29億人,人均用電約3250.9度。

2023年全球用電量約為29兆4686億度,當年人口為80.73億人,人均用電量約3650.3度。10年間總用電量成長25.4%,人均用電量成長12.3%。

2013年美國用電量為4兆3640億度,2023年美國用電量為4兆2680億度,10年間用電量減少2.2%。推估可能的原因是製造業外移,使用電量不增反減。2023年美國人口約3.333億,人均用電量約12,805度,略高於台灣。

2013年歐盟用電量為2兆9136億度,2023年歐盟用電量為2兆7080億度,10年間用電量減少7.1%,主要原因是製造業外移,以及「少子化」的影響。歐盟人口約4.514億,人均用電量約為5999.1度,遠低於美國、台灣的人均用電量。

中國人均用電,僅為美國一半

中國2003年用電量為1兆9180億度,2013年用電量為5兆4473億度,2023年用電量為9兆4602億度。從2003年到2023年,中國用電量激增3.95倍,從2013年到2023年,中國用電量增加73.7%。由此可見這20年來中國經濟發展驚人。

以2023年來看,中國用電量占全球用電量的32.1%,不愧被譽為「世界工廠」。

美中貿易戰後,許多公司將產能從中國外移到越南、印度等地,讓中國「世界工廠」的地位退色,不過中國目前仍掌握許多產品的製造,經濟活動仍然活躍,用電量因此居高不下。

中國人口為14.1億,2023年中國人均用電為6710.9度,約為美國的一半,較歐盟高。

台灣缺電嗎?答案呼之欲出

台灣人均用電量高於歐盟、中國甚多,略低於美國,主要是台灣製造業、科技業蓬勃發展,石化業、鋼鐵業加上晶圓製造等高耗能產業,成為台灣電力需求攀高的重要因素。

考量人工智慧運用將日益普及,AI資料中心將會是另一「吃電怪獸」,2030年,台灣電力需求,將可能超越我預估的3356億度。

延伸閱讀:【觀點】核三廠為何應該延役?從減碳排、經濟角度分析,以及你的恐懼

責任編輯:李先泰

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2025年總統科學獎〉沒有前人就自己開路!「高熵合金之父」葉均蔚院士,引領全球材料新革命
2025年總統科學獎〉沒有前人就自己開路!「高熵合金之父」葉均蔚院士,引領全球材料新革命

想像一下,人類數千年來對物質世界的理解,突然被一個大膽構想徹底顛覆,會是什麼樣子?

當傳統材料學界仍謹守1~2種主元素為基底的定律時,2025年總統科學獎得主,國立清華大學材料科學工程學系特聘研究講座教授、中央研究院院士葉均蔚院士,卻逆向思考,開創能讓數十種元素混合的「高熵合金」領域,不僅為元素週期表注入嶄新生命力,更點燃全球半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域的無限創新火花。

「潛水」8年,釀出材料革命

葉院士透露,自古以來,要想構成「合金」,都由單一或少量元素構成,但1995年,他在驅車前往臺北的路上,腦中靈光乍現,迸發出讓多種元素混合成合金的想法。

有意思的是,葉院士很清楚,「高熵合金」這項突破性構想,將會徹底顛覆材料學的根基。因此,為了鞏固臺灣的領導地位,1995至2003年間,他刻意沉潛、默默研究,不發表任何相關論文,「這是我的經營管理策略!」他認真道。

葉院士於頒獎典禮發表研究之路的心聲點滴。
葉院士於頒獎典禮發表研究之路的心聲點滴。
圖/ 數位時代

因此儘管8年寒窗苦讀無人知,甚至曾有計畫審查委員直言,若讓高熵合金的計畫通過,會鬧出「國際笑話」,葉院士仍憑藉著對高熵效應的堅定信念,逐步累積實驗數據與理論心得,最終於2004年,一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金新材料命名、定義和建立理論基礎,之後平均每年發表10篇研究,並陸續提出高熵效應、晶格扭曲效應、緩慢擴散效應、雞尾酒效應等核心效應,對材料科學理論做出重大貢獻。

這股「論文風暴」,不僅讓《Nature》在2016年發布專題報導,確立了高熵合金領域的價值,以及確認臺灣做為發源地的地位,還成功引發全球專家學者的重視與跟進,也讓葉院士成為「高熵合金之父」。

在為臺灣奠定高熵合金領導地位之餘,葉院士還期望將這股力量向下傳承,因此在清華大學成立全球首個高熵材料研發中心,由他擔任主任。中心匯集了來自全臺各大學逾60位跨校、跨領域的頂尖教授,組成材料界的「夢幻隊」,一同探討高熵學理,開發高功能材料,每年還開設相關課程,培育近百名具備傳統與高熵「全材料」研發能力的專業人才,為學界、業界提供源源不絕的活水。

更重要的是,葉院士很早就知道,學術研究的價值不應只停留在論文發表。事實上,他在從事教職之初,便開始擔任業界顧問,深入現場解決問題,這反過來讓他的研究,更加貼近現場。

2021年,他透過清大授權高熵材料科技的3千萬元授權金,如今,在資本市場已增值8倍,達到2.4億元;他也擁有逾50項專利,其中,超過22項為高熵材料發明專利授權,「學者不能只在『象牙塔』中做研究,要積極與產業互動,將所學貢獻於實用,尤其現今臺灣製造業面臨轉型挑戰,學術界的創新非常關鍵。」

看著葉院士現今擁有的非凡成就,多數人可能以為他背景優渥,其實,他出生偏鄉、從未出國留學、進修。來自宜蘭南澳的他,成長過程中資源相對匱乏,但這反而養成他從小「凡事自己動手做」的習慣,「這種獨立解決問題、親身實踐的精神,就是我在科學研究上,不斷突破的基石。」

葉院士全家於2025總統科學獎頒獎現場溫馨合影。
葉院士全家於頒獎現場溫馨合影。
圖/ 數位時代

不曾出國留學、進修,也能做出世界級的突破

葉院士從學士、碩士一路念到博士,是標準的「清華大學材料科學工程寶寶」。在那個「去去去去國外」、留學盛行的年代,他選擇做個異類,深耕臺灣,「對國家做出貢獻比個人發展更重要!而且我相信,就算在臺灣,也能憑藉我們的智慧、能力,做出世界級創新。」

葉院士建議,年輕學者、莘莘學子們應心存善念,並秉持著求甚解、動手做的態度,多元、快樂學習,「強大的企圖心,能創造價值;與人為善,則能聚集眾力,共同實現宏大目標。」

臺灣「高熵合金之父」葉院士,賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」 殊榮。
臺灣「高熵合金之父」葉院士,賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」 殊榮。
圖/ 數位時代

問「高熵合金之父」接下來還有什麼目標?他笑稱,自己自大學二年級起,便懷抱著「飛碟夢」,而要實現夢想,需要室溫超導、極耐高溫等前所未有的材料,他仍在兢兢業業努力中。飛碟夢看似遙遠,卻是前進的燃料,向來「說到做到」的葉院士,用對未來的無限想像,持續為材料科學鋪設一條通往新世界的道路,也為臺灣留下珍貴的創新資產。

葉均蔚 院士
專長:高熵合金及相關材料、製造工程等
現職:國立清華大學材料科學工程學系特聘研究講座教授
成就:開創「高熵合金」領域,徹底顛覆傳統金屬材料設計思維,為臺灣在高階製造、綠能技術及核融合能源領域奠下堅實根基

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