全球第一座核能電廠轉換為燃煤電廠簡介

全球第一座核能電廠轉換為燃煤電廠簡介

目錄:

一、前言
二、津默(Zimmer)電廠現況
三、津默核能轉換為燃煤電廠的經過一覽
3.1 跟台電核一廠同時採購GE BWR反應爐-WH 汽輪發電機
3.2 三浬島核災(1979年)加上第二次能源危機造價暴增
3.2 電力公司管理高層忽視品保、品管,97%完工進度,被勒令停工
3.3核能完工無望,毅然決定棄核投煤
3.4轉換燃煤電廠消費者繼續質疑
四、津默核能電廠建廠相關廠商與糾紛
4.1 施工廠商
4.2 控告奇異與Sargent & Lundy公司
五、轉換燃煤電廠工程簡介
5.1 AEP負責燃煤改建工程
5.2改建工期與預算
六、俄亥俄公用事業委員會(PUCO)的調查
6.1 電力公司不當管理建設費用不能轉嫁用戶
6.2津默核能電廠問題之所在-忽視品保品管,缺乏核能建廠經驗廠家
6.2.1 電力公司與NRC互槓
6.2.2 NRC當替死鬼?
6.2.3 NRC人員指證電力公司管理階層忽視QA與QC
6.2.4電力公司員工證實管理階層疏於QA與QC工作
6.2.5 工地員工疏於管理
6.2.6 建廠員工士氣低落
七、轉換燃煤-電力公司浴火鳳凰?
八、後語
參考資料:

一、前言

這(10)月初台電核四廠一號機被爆出包,錯裝不符合安全規範的金屬導線管,引出「智能不足」風暴,引發外界憂心核能安全,有人提議將尚未商轉之核四改為傳統火力電廠。於是,到處搜尋世界上到底有沒有將核能電廠轉換為傳統火力電廠的成功案例?

最後終於找到位於美國俄亥俄州跟俄羅斯首都同名莫斯科(Moscow)村,全球第一座津默(Zimmer)核能電廠轉換為1400MW燃煤電廠成功的案例。有一些跟核四發生的情節,還滿相似的,特別摘要介紹與同好分享!

二、津默(Zimmer)電廠現況

津默電廠坐落於美國俄亥俄州辛辛那提(Cincinnati)市東南方56公里克萊蒙(Clermont)郡華盛頓(Washington)鎮莫斯科村俄亥俄河(Ohio river)旁。現為美國最大燃煤機組,裝置容量高達140萬瓩,淨出力為130萬瓩,由杜克能源(Duke Energy,2006年之前,為1994年併購辛辛那提電力公司[CG&E: Cincinnati Gas and Electric]的Cinergy)戴頓電力(DPL:Dayton Power & Light現為AES公司併購)、及美國電力(AEP:American Electric Power代表子公司[哥倫布南俄亥俄電力C&SOE: Columbus and Southern Ohio Electric Co.])三家公司共有,分別各自擁有46.5%(605MW)、28.1%(365MW)及25.4%(325MW)。

該廠屬於北美電力可靠度公司(NERC)之可靠度第一公司(RFC:Reliability First Corporation)區域機構的轄區,由PJM電力調度中心調度。

三、津默核能轉換為燃煤電廠的經過一覽

3.1 跟台電核一廠同時採購GE BWR反應爐-WH 汽輪發電機

津默核能電廠於1969年向奇異(GE)訂購Mark II、810MWe沸水式反應爐(BWR),1972年開始興建,較台電核一廠慢一年開工(1970年核准興建,1971年底開始施工),當時俄亥俄州經濟飛漲,年成長率7%穩定上升,需電正殷。在1979年三浬島核能事故之前的幾年,民眾對核能發電頗具善意,為施工的風平浪靜的時期。核能管制委員會(NRC: Nuclear Regulatory Commission )只有71冊規則加諸於電力公司,作為興建核能電廠的指南。原始建廠成本只有2億3千萬美元。

3.2 三浬島核災(1979年)加上第二次能源危機造價暴增

在三浬島事故之後,核能發電從原來進步、經濟、效益的象徵,變成全民惟恐避之不及的電源。全美所有核能機組,包括津默核能機組,都面臨工期嚴重延長與成本超支、及納稅人的怒責。在此同時,又逢第二次能源危機,俄亥俄州工商業不景氣,用電急轉直下,備用容量驟增。俄亥俄州消費者團體紛紛責難電力公司,電業則歸罪於NRC的管制與命運。特別諷刺的是,在這段各方互控質疑好多年期間,律師們是最大贏家,從各方賺取豐厚的訴訟費。

但有一項不爭的事實,就是防止三浬島事故重演!NRC一再一再重新修訂管制規則。到1984年,核能電廠硬體建造與運轉指南等管制規則,由71冊暴增為120冊以上。每當指南變更,津默核能電廠的設備必須跟著移除、重新設計並更換一次、兩次、三次…。每次修訂就要金錢與時間。電力公司管理階層無法猜測下一個新規則的衝擊。

3.2 電力公司管理高層忽視品保、品管,97%完工進度,被勒令停工

許多品質保證(QA:Quality Assurance)與品質控制(QC: Quality Control)問題,困擾著電廠,1982年管路銲接瑕疵QA問題,NRC重罰辛辛那提電力公司(CGE: Cincinnati Gas and Electric)20萬美金。並在數不清公聽會後,核能管制委員會備受壓力,指控電力公司嚴重安全違規行為,並認為電廠之安全與品質無法確定,下令津默核能電廠停工,當時津默電廠完工進度已達97%。

3.3核能完工無望,毅然決定棄核投煤

1983年10月,辛辛那提電力跟AEP與戴頓電力三家合夥公司共同宣布取消興建津默核能電廠,當時建廠成本像氣球一般膨脹到原來預算的7倍多,高達17億美元,辛辛那提電力分擔7.16億美元,將近該公司1982年資產總值之90%。

1984年1月三家公司請貝泰(Bechtel)顧問公司估計要完成津默核能電廠未完進度之3%,至少要再增加15~18億美元,加上先前花掉預算,總計費用將達30幾億美元以上,而且不見得拿到NRC的運轉值照。因此,毅然決定進行改燃煤投胎轉世計畫,當時全美未曾有電力公司做過核能轉換燃煤電廠的經驗。

3.4轉換燃煤電廠消費者繼續質疑

當轉換計畫宣布後,許多工程師都認為是不可能的任務,因為津默核能電廠為奇異公司BWR設計,運轉在低熱與低蒸汽壓力,遠較火力機組為低,結果一定變成效率差且成本過高。在消費者團體方面,則歡迎廢棄核能電廠的決定,但還不願意中止他們參與的行動。民眾也繼續關注這些團體的言論。最難纏的俄亥俄消費者理事會帶頭提出下列難題:

(A) 三家電力公司真的還需要燃煤機組?

(B) 津默核能電廠轉換燃煤是最低成本的選擇嗎?若可合理價格購得其他電源,為何不採行?還有沒有其他替代方案,類似汽電共生或節約能源?放棄津默電廠、或舊址新建全新的小燃煤電廠,何者便宜?

(C) 核能電廠轉換成燃煤電廠之技術可行性如何?可行嗎?它的效率如何?電力公司如何保證?

(D) 假使真正需要電力,燃煤轉換是最低成本替代方案,將來可有效率運轉,一旦興建,它的成本多少?附加轉換17億美元預算,加上原來核能部分開銷17億美元,總共34億美元,為一筆大金額,誰要付費?誰負責決定付費者,何時決定?

四、津默核能電廠建廠相關廠商與糾紛

4.1 施工廠商

津默核能電廠的施工廠商為一家從未興建過核能電廠的亨利凱瑟(Henry J. Kaiser)公司,而擁有電廠主要股份的辛辛那提電力公司(CG&E)也是一樣,負責設備器材採購招標,也就是買了不當規格或不符QA要求數以百計的閥門,管路銲接也沒有適當的放射線探測過。

沙建特倫迪(Sargent & Lundy)公司負責建築工程(A/E)。

後來CG&E 雇用海軍退役威廉上將負責機組並聯運轉工作,貝泰顧問公司(Bechtel)從事電廠核能資格審查。

4.2 控告奇異與Sargent & Lundy公司

1984年7月,津默核能電廠三家合夥電力公司共同控告奇異(GE)及Sargent & Lundy公司,宣稱津默核能電廠之核能蒸汽產生系統與第二代(Mark II)圍阻體(鋼筋混凝土建物包括反應器、蒸汽管路)的設計與建造有瑕疵。要求損害賠償4億美元或更多。因此,津默電廠的核能成本落在NRC與法院手中,將可能要拖好多年才有結果。

五、轉換燃煤電廠工程簡介

5.1 AEP負責燃煤改建工程

津默電廠改燃煤工程由C&SOE母公司,世界上1300MW燃煤機組最有經驗的美國電力公司(AEP),負責設計、建造管理、裝修、及電廠操作員訓練。利用核能電廠現有設備與燃煤轉換設備結合。原有西屋公司(WH: Westinghouse Electric Company)高壓/低壓汽輪機加以修改,將高壓汽機移除。原有核能設計之西屋發電機出力為838MWe。ABB(Asea Brown Boveri)得標另設計高/中壓/再熱器汽輪機。此HP/IP發電機出力900MW,原有西屋LP發電機出力497MW,合計整組發電機出力為1397MW。該廠給水泵(FWP:feed water pump)採用汽輪機動力而不像許多其他電廠使用電氣馬達動力。FWP也是由ABB設計,出力6萬7千馬力。

鍋爐則由B&W(Babcock & Wilcox)公司設計,為超臨界鍋爐,最大過熱器出口壓力大約3800 psi、溫度大約1050度華式。鍋爐再熱器段運轉在650 psi,1050 ℉。

改燃煤後,增加許多環保控制設備,諸如選擇性觸媒還原法減少氮氧化物(NOx)排放、靜電除塵器移除飛灰、以及最新排煙脫硫系統(FGD)移除98%硫化物。FGD系統的副產品則銷售給廠家製造石膏板或肥料。其他許多新興環境控制也都在電廠測試。原來設計做為核能電廠冷卻之雙曲面冷卻塔也繼續沿用,來提高夏季燃煤機組效率,並防止電廠熱水破壞俄亥俄河水的自然平衡。

5.2改建工期與預算

1984年一月津默電廠開始浴火重生,擬訂燃煤轉換發展計畫,估計預算約13億美元,1987年開始施工,1991年完工商轉,轉換工程實際費用低於原估預算,剛好10億美元左右。

六、俄亥俄公用事業委員會(PUCO)的調查

6.1 電力公司不當管理建設費用不能轉嫁用戶

津默核能電廠17億美元的建廠費用,1984年6月俄亥俄公用事業委員會(PUCO: Public Utility Commission of Ohio)雇用奧布萊恩克瑞斯柏格(O’Brien-Kreitzberg & Associates)顧問公司研究檢討,該公司提出報告,認為17億美元建設費用中的13億美元,係屬於電力公司「管理不善(mismanagement)」所致,也就是用戶不必負擔此費用。當然,立即遭到三家電力公司劇烈挑戰,認為報告過於「簡單化」,並指稱顧問公司沒有滿足PUCO設定之調查研究要求。事實上,PUCO的發言人表示報告的構思已被PUCO考量中,但並不被侷限,最終決定可能大不相同。

PUCO將在秋天及冬季舉行多場特殊公聽會來確定不善管理成本。

後來津默核能電廠建設成本都沒納入三家電力公司用戶帳單,也就是用戶不用負擔該費用。

6.2津默核能電廠問題之所在忽視品保品管,缺乏核能建廠經驗廠家

奧布萊恩克瑞斯柏格顧問公司報告結論指出津默核能電廠歸諸電力公司管理不當,讓電廠成為「無法確認違規不可接受項目有多少百分比的犧牲品」。

該報告也追蹤津默核能電廠建廠問題之所在,係電力公司選擇一家從未有興建核能電廠經驗的亨利凱瑟(Henry J. Kaiser)公司。另外確定一項重要潛在原因,就是忽視品保(QA)與品管(QC)嚴肅管理態度。例如,管路切斷銲接與更換,都未提出不符合項目報告,因為公司當局要求此類報告降至最低數目。許多有關電纜托架與管路支持的重要品保紀錄也沒有見到。電力公司高層對此事實莫不關心。因此,報告結論指出「品保(QA)與品管(QC)是電力公司管理不善的最大單一事件,而且問題大到無法解決」。

6.2.1 電力公司與NRC互槓

某些電力公司管理階層對品保(QA)與品管(QC)顯現缺乏熱忱。他們認為NRC建立不實際的品保(QA)與品管(QC)規定,「只要求完美,不是品質」,並抱怨多層次的QA檢查要求與NRC的建設評估小組(CAT: Construction Appraisal Team)人員。駐廠QA人員曾通報被許多NRC檢討嚇壞,因為他們的工作與聲譽都跟發生結果相關。也有電力公司領導高層指控被NRC檢查人員用手指著他咆哮「若我發現一處銲接瑕疵,你將拿不到運轉執照」,並抱怨要投入大量維護品保與品管紀錄的人力與文書工作。另一位高層表示「不只QA檢查人員到處走走,看一下某些東西說OK,工作才能進行,更麻煩的是任何事情都要記載到書面上,這些紀錄必須在CAT人員到達前備妥,這需要高昂成本並費時費力」。一位電廠營建高層描塑CAT檢查人員好像一位「獵巫(Hunt Witch)」,有一位高層加上一句「NRC讓我們建廠安全加上安全,造成建廠成本遞增」。

6.2.2 NRC當替死鬼?

但也有個人認為,當問題落在電力公司本身無法控制成本與工期時,NRC經常被當做「替死鬼」。有位顧問觀察到「監管問題是所有成本超支的一種垃圾桶,電力公司犯錯但可以做更好的工作,不要讓文書工作拖慢工期的施工心態。」

6.2.3 NRC人員指證電力公司管理階層忽視QA與QC

一位任職於NRC檢查執法辦公室(IE: Inspection and Enforcement)負責津默核能電廠啟動小組的人員表示,1977年他到職時,CG&E宣稱電廠已經90%完工,並準備在未來2年內填充核燃料。曾經在其他電力公司的啟動小組工作過的他,指出「沒有管理階層關注津默核能電廠品質保證,CG&E認為聯邦管制法規(10 CFR 50)要求取得建廠許可,提出品保計畫做為初步安全分析報告(PSA: preliminary safety analysis)」的一部份之規定,有關QA與QC過於瑣碎。

1979年CG&E修訂QA計畫,NRC檢查人員在檢查津默核能電廠後,揭發一連串不當的QA與QC項目,並發現新的QA計畫為一較佳計畫,但卻沒人要遵守。這位前啟動小組經理表示「是管理階層不支持」,當管理階層不支持,也就沒有動力去做對的事情。

6.2.4電力公司員工證實管理階層疏於QA與QC工作

PUCO顧問公司訪問一位任職津默電廠前,曾參與好幾座核能電廠興建工作的電纜鋪設領班,證實CG&E領導階層疏於QA與QC工作非常嚴重,建廠工作人員缺乏訓練與動力。也暗示津默電廠工作情況至為不當。工作場所也被前NRC主席巡場時,公開表示「骯髒,塗鴉覆蓋工地」。

6.2.5 工地員工疏於管理

「建廠工作人員缺乏訓練與動力」也被「政府責任計畫(Government Accountabilty Project)」雇用觀察津默電廠工地情況的一位私人調查員湯馬斯(Thomas Applegate)發現所證實。他描述電廠人員行為「疏忽職守」,疏忽行為源自酗酒、經常吸食大麻或安非他命,假釋犯與毒犯也在建廠工地工作。

6.2.6 建廠員工士氣低落

此外,工人的士氣是非常低落,那些想做好品質工作的人都經常被主管忽視。根據前電廠啟動經理指出,1976年CG&E體認到缺乏興建核能電廠經驗的管理人員,曾雇用一位當時全美最有核能建廠經驗的芝加哥康愛迪生電力公司(ComEd: Commonwealth Edison)退休建廠經理,但當他開始處理必須計畫並請求CG&E管理階層支援時,他就被解雇了!這位前啟動經理本人也想調職,因為他想投入工作,但CG&E並不聽他的意見。

七、轉換燃煤-電力公司浴火鳳凰?

至於燃煤轉換成本,在建造許可取得後2到3年期間,電力公司表示限制在內部財源或短期借貸。華爾街分析師的心情顯現改進中,因為燃煤轉換技術詳情發表後,標準普爾提高三家電力公司債券評級,穆迪投顧宣布進行檢討這三家電力公司財務狀況,穆迪電業分析師表示「美國電力公司(AEP)係全美與全球備受推崇的工程專業,負責津默電廠燃煤轉換工程,具有相當的可信度。」

這三家電力公司因興建核能電廠階段低迷的股價也隨之回升。CG&E技術處長表示「我們看到轉機及公司形像獲得正面改善」。

顯然用戶費率也將提高,但AEP表示津默電廠僅佔該公司系統總發電裝置容量的1%,影響不大,所以電費不會有大變動。CG&E無法提出精確估計,因為許多因素將影響電費費率,但目前預計顯示將年平均增加1或2%的消費者物價指數。

不久以前,發生一股媒體關注「威廉津默電廠(Wm.H. Zimmer Power Station)可能改名的風潮」。CG&E技術處長証實該公司內部討論過,但是沒有達成結論,「我想普遍感覺我們打算要將負債轉成資產,而這津默名字在某個時間點,將是非常有利看點。」。若改名成功,可能叫「鳳翔(Phoenix Rising.)」電廠。

八、後語

整理津默電廠前述資料後,發現廠址確定後,核能電廠興建之不易,施工期長,諸多的風險,例如法令規則變更、物價、利率等變動,最重要主事管理階層的專責態度、設備資材採購、工程管理控制、品質保證與控制、工程顧問與施工廠商之專業水準,以及公司員工素質與工作熱忱,還有管制機關的把關精神與民眾的認同等等,都影響著建廠的進展。

回頭看國內的核四,似乎跟津默核能電廠的部分情節相似,美國三家電力公司主事者果斷、浴火重生的作風,值得國內參考。

參考資料:

http://en.wikipedia.org/wiki/William_H._Zimmer_Power_Station

http://www.lynnwasnak.com/ZimmerReincarnation.pdf

http://www.utsi.edu/academics/iieandem/capstones/CapstoneProjects/An%20assessment%20of%20current%20problems%20in%20the%20nuclear%20power%20plant%20construction%20industry,%20Giitter%201985.pdf

http://tech.groups.yahoo.com/group/Know_Nukes/message/17359

http://bulk.resource.org/courts.gov/c/F2/854/854.F2d.900.87-4054.87-3950.html

http://www.duke-energy.com/company.asp

http://www.aep.com/

http://www.dplinc.com/

津默電廠Google圖片資料

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我在含飴弄孫閒暇之餘,經常瀏覽到新聞、雜誌及媒體有關電業的報導,原來只PO在我的臉書上,跟老朋友分享!最近在我的部落格「Gordoncheng’s Blog』發現對電業有興趣同好還滿多的,但因本人孫女還小空閒時間不多,無法一一翻譯消化另寫文章,只好另闢專門PO電業新聞報導原文連結之「Gordoncheng’s 2nd Blog』,跟更多朋友分享!
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3 Responses to 全球第一座核能電廠轉換為燃煤電廠簡介

  1. LIU, YUIN-HONG 說道:

    哪天核四或核能走不下去了, 或許可以參考Zimmer Power Plant模式. 謝謝鄭處長提供好資訊給大家

    • gordoncheng 說道:

      並非每個核能電廠都能像Zimmer那樣幸運,聽說剛好AEP有座1300MW的鍋爐,而且該公司也是全美燃煤電廠建廠專家,還有現在的環保以及燃煤所需增加的設備場地與煤場等等問題都有待解決!

  2. 引用通告: 核能電廠轉換燃氣電廠的灰姑娘故事 | Gordoncheng's Blog

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