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台积电有多耗电?

作者:江伟欢 来源:南方能源观察 发布时间:2022-03-05 浏览:

中国储能网讯:3月3日早上9时,中国台湾地区发生大范围无预警停电事件,约549万户居民受到影响,高铁停运、医院断电、人员被困电梯、红绿灯不亮……

位于高雄的兴达电厂设备故障,导致台湾南部地区电力供需失衡,引起机组跳脱,系统自动切离保护,造成南部地区停电。全台电力系统受到瞬间影响,又引发了中北部地区低频卸载,导致中北部部分地区用户停电。台湾电力公司总经理钟炳利称,事故当时全台负载量为3000万千瓦,因事故瞬间丧失的1050万千瓦,大约占全台电力供应的三分之一,将近30%。

3月3日晚,台湾电力公司对外发表停电事故初步调查研判结果,称此次发生大范围无预警停电事件应是兴达电厂在进行年检期间,电厂开关场处理过程中出现操作上的人为疏失造成的。

兴达发电厂为台湾电力公司的火力发电厂,位于高雄市,发电总装机为4325.95兆瓦,为台湾第三大火电厂,次于台中发电厂及大潭发电厂。

备受关注的芯片制造商台湾积体电路制造有限公司(简称:台积电)的最新回应表示,台积电位于南部科学园的厂区3日上午受到电力压降影响,历时约400~1000多毫秒不等,未影响日常工作。实际影响仍在确认中。

在全球芯片短缺的当下,台湾的供电可靠性已引发业界担忧,制造芯片需要经过3000多步工序,需要维持超净、恒温、高压、真空、强电磁场等条件,这些都要消耗大量的电力。

“电老虎”

根据台积电发表的《台积公司109年度气候相关财务揭露报告》,2020年,台积电的用电量为169亿度,比2019年增长了18%,超过整个台北市的用电量。而中国台湾全年的用电量为2710亿度,相当于台积电一家就消耗了台湾近6%的电力。预计到2022年,这个数字将上升至7.2%。

台湾的发电结构中,火力发电量约为2300.7亿度(约占82%),燃煤占了1259.5亿度,其次是燃气998.7亿度,以及燃油42.4亿度;核能约为314.4亿度(约11%);可再生能源约151.1亿度(约5%)。台湾2020年降雨不足、水情不佳,水力发电减少46%,光伏与离岸风电发展不如预期,导致可再生能源发电量与2019年相比不增反减。

由于可再生能源的不稳定性,加上台湾明确在2025年前弃核,台湾的选择剩下煤电和气电。但在2030年减少20%的碳排放、2050年减排50%的目标下,台湾电力公司建设煤电机组也被民众投诉污染。气电又只能依赖高价进口的天然气,而且台湾本地缺乏天然气储存设施,储存能力只够7到10天的使用量。另外,台湾的电力系统与外界隔绝,本质上是一个孤岛电网。用来衡量供电可靠性的指标——备用容量率在2021年5月17日跌到3.84%,这个数字的推荐值为15%,低于10%存在电力短缺的风险,低于7.4%则必须采取限电措施。

台积电前董事长张忠谋曾在2015年指出,台湾最大的隐忧之一是缺电,对半导体产业影响相当大。随着台积电引入EUV光刻技术,用电量还会进一步增加。台湾的电力是否供得起台积电的用电,需要打上一个大大的问号。

巨大的碳足迹

台积电大量消耗的除了电,还有水——需要用超纯水来对芯片进行清洗。根据台积电《109年度企业社会责任报告》,新竹、中部、南部三个厂区每日用水量分别为5.7万吨、5.4万吨和8.2万吨。尽管台积电已实现86%的废水回收利用率,平均每升水可重复利用3-4次,但仍然消耗巨大。2020年台积电消耗了约7000万吨水,2021年台湾又遭遇了半个世纪以来最严重的干旱,台积电的用水问题成为了一个有争议的话题——芯片制造商与农民争夺水资源(为了保住“用水大户”半导体产业,台湾当局采取多种措施,如抽取地下水、休耕停灌大量农田等)。

越来越受各方关注的半导体行业也意识到需要加大行动力度应对气候变化。安森美半导体首席设计工程师Sohini Dasgupta直指:“两年前,半导体行业对于气候变化的态度属于‘骑墙观望’,而现在每天都会讨论可持续发展,我们公司在做什么,其他公司在做什么?”

半导体行业的脱碳是一个巨大的挑战。台积电发言人高孟华表示,能源消耗产生的碳排放占台积电总排放量的62%。可再生能源的广泛使用或许可以帮助半导体行业减少碳足迹。台积电于2020年与丹麦能源公司Ørsted签署了一项为期20年的协议,从Ørsted在台湾海峡建造的920兆瓦海上风电场购买所有电力。这笔交易被称为全球最大的企业可再生能源采购协议,除了保证清洁电力的供应外,还能以批发价格支付电力成本,避免电价波动带来的冲击。2021年9月,全球最大的芯片制造商台积电承诺,到2050年实现净零排放,100%使用可再生能源。

除了转向使用可再生能源,芯片制造商还可以通过更有效地调节芯片制造生产线的空气、水温、湿度和压力来减少能源的消耗;安装洗涤器和其他设施来处理生产过程中有害气体的排放,使用更清洁的、对全球变暖影响较少的气体来蚀刻晶圆片。

从手机、智能家电、通讯基站到电动汽车、太阳能电池板、风机等设备都离不开芯片,可以说,实现全球气候目标将在一定程度上依赖半导体。芯片带来的巨大碳足迹也不容忽视,随着各方对芯片的关注和需求与日俱增,半导体行业需要继续加大在可持续发展方面的投入,成为更环保的供应链的其中一环。

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