【新文章】一天真的剛好24小時嗎？

上一篇文章《為什麼一天有24小時？》引起了幾位讀者朋友對1秒的現代科學定義的討論，我覺得是非常好的現象，說明很多朋友都覺得科學是有趣的，會在讀完文章後繼續思考，而不是把我說的照單全收。其中余承翰和Milka Wong分別對埃及的講解和中國的情況作出補充，非常感謝。朋友Lezhi Lo更不吝分享了他製作的精美圖解，解釋了使用銫-133作為現代計時基準的物理學上的考慮。非常感謝Lezhi的補充，他的圖解比我的文章更直觀也更易明白。

不過除了物理學上的原因，還有最後一個非常重要的理由，就是銫-133的基態超精細結構躍遷頻率剛剛好等於以往天文學上測量到的曆書秒（ephemeris second），或即現代的原子時，即以天文考量而把一天切割成 24 x 60 x 60 = 86,400 等份。這個做法對日常生活影響最小，因此亦最能為社會所接受。

有見及此，我希望把這討論延伸，講講天文學上關於一天的長度的幾種不同定義。

試想像我們是活在古代的天文學家，我們可以如何定義一天的長度呢？最簡單的做法，就是每天晚上觀察天上的星星東升西落，然後計算在下一個晚上需要多少時間才能看見一模一樣的星空。這樣做的好處是換日期的時間在午夜，不會對日間活動的人類造成混淆。這樣定義的一天叫做恆星日或回歸日（sidereal day）。

然而，我們會發現一個問題：雖然星空和太陽一樣，每日都會東升西落一次，但星空的運轉速率比太陽快一點點，只需要23小時56分鐘4秒就完成一圈，而太陽卻需要24小時。這是因為地球在自轉的同時亦在環繞太陽公轉，因此如上圖所示地球需要比星空轉一圈再轉多一點點才能再次對準太陽。這樣就有麻煩了，半年後，午夜零時豈不是會發生在正午？

因此，我們就想出了另外一個方法定義一天的長度：太陽每天正午時分都必定位於南北指向的子午線之上（「子午」就是這個意思），因此只需要把連續兩個正午之間的時間間隔定義為一天就好了！這樣做的話能確保正午都發生在太陽穿越子午線的一刻，不會導致日夜顛倒。這樣定義的方法叫做太陽日（solar day），長度當然是剛剛好24小時，因為這根本就是定義24小時的方法啊。

然而，我們還有一個問題。如果地球環繞太陽的軌道是正圓形的話還可以，但是地球軌道其實是橢圓形的。這就出現了另一個問題：地球公轉的速率每天都不一樣，使得每個太陽日的長度都不一樣！如果硬要以太陽日為定義24小時的方法，難道1秒的長度要變得每天都不一樣嗎？

最後，我們想到了一個方法，就是把一天的長度與每天的實際太陽日長度脫鈎，轉移使用一年下來的每一天太陽日的平均長度：這叫做平太陽日（mean solar day）。我們更進一步直接定義一個平太陽日為86,400秒，再把換天的時刻定為日落後、日出前這段夜晚時間的正中間，這就解決了大部分日常生活所需的問題了。亦因為這樣的定義，正午都不會是發生在剛剛好12時正的，有時會比12時早、有時比12時遲。

然而，跟據現代科學使用銫-133定義出來的1秒，長度其實並不剛剛等於用平太陽日切割出來的1秒。這是因為潮汐作用使地球轉得越來越慢。現在一個平太陽日太約等於86,400.002個銫-133定出來的秒。所以我們可能會以為，一年下來會累積365 x 0.002 = 0.73秒，即差不多一秒！這樣的話豈非每隔年就必須加入潤秒嗎？可是我們知道加入潤秒其實並不常見，加入的時間亦絕非週期性。為什麼呢？

這是因為地球並非只有自轉、公轉、潮汐作用等會影響太陽日的長度。地殼活動、季候風、洋流等等都會影響地球的轉速，而且還未考慮歲差——自轉軸因太陽和其他行星重力造成的進動和章動等影響。因此每天的長度其實是混沌的，非常難以用理論準確預測，只能透過實際測量得知。總言之，上述各種貢獻相加，令我們並不需要隔年就添加潤秒。

討論了秒、分、時、天的定義，下次我們再討論有關定義月和年的問題。

延伸閱讀：

有關潤秒可參考NASA的講解：https://www.nasa.gov/feature/goddard/nasa-explains-why-june-30-will-get-extra-second

港大物理系課程Nature of the Universe網上講義：https://www.lcsd.gov.hk/CE/Museum/Space/archive/EducationResource/Universe/framed_e/index.html

封面圖片：NASA

Back to Basics!! 能源轉型，再生能源發電其實沒有某些人想像的那麼遙不可及啦！

此外，非常重要的一點是，再生能源沒有燃料成本，老天爺不會拿太陽光、風力、水力的燃料帳單來找我們付款。

但是，台灣長期以來每年對外採購高達98%的各式進口能源的國外廠商卻會跟我們錙銖必較的索討進口燃料的每一筆費用，核、煤、油、氣等燃料的情況都一樣，一旦沒有持續對外採購燃料，即使你的電廠是穿金又包銀的，採用的是最最先進的設備，那麼很抱歉，照樣一度電都發不出來！

根據近幾年來的統計資料，每一年台灣對外採購能源的費用，竟然動輒高達台幣兩兆左右的規模，而其中將近一半的費用，是台電公司的核、火力電廠以及民營傳統火力發電廠對外採購發電所需燃料的開銷！

台灣是個能源匱乏的國家，長期以來高達98%的能源必須仰賴國外進口，這等同於將國家安全、經濟成長、民生福祉等重大國之命脈，交到別人手上控制，我們對於能源供應的穩定度以及對於價格波動的掌控度幾乎都是低到可悲的境界！

而更加可悲的狀況卻是，長期以來的過度依賴進口燃料的能源政策和電業模式，等同於花巨額的金費向國外採購能源來發電，將白花花的外匯送給別人去增加他們的經濟成長率以及就業率，但在發電過程中卻將有毒的廢棄物、核廢料、輻射污染、空汙、PM2.5留在台灣讓我們自己和後代子孫承受環境與健康受到污染的種種傷害。

我們長期以來傳統的電業運轉模式，說穿了，基本上就是被人家透過核、煤、油、氣來做經濟殖民的運作模式，並不是符合全體台灣民眾最佳福祉以及長遠利益的作法。然而，可笑的是，竟然還有人堅持拿非核即煤的荒謬論點來恐嚇大眾及自我摧眠，這就好像有人堅持如果你不想吃砒霜，那就只剩鴉片可吸一樣的無厘頭、可悲、反智。

唯一真正屬於台灣本土自主性的能源，就是各種再生能源 ，包括風、光、水、地熱、生質能、潮汐、洋流等等類別的天然資源。

面對進口能源佔比過高的國安風險，徹底解決之道，唯有大幅度提升台灣再生能源發電的佔比，我們才能改變現況，提升能源自主比例，並且大幅度提升能源安全度和改善環境污染。

況且，絕大部分的再生能源發電案場的投資，都來自民間機構，在整個過程當中，從規劃、設計、開發、興建到後續的維運、管理、除役、清污都由民間企業負責，光是這整個電力事業的生命週期就可以幫台灣增加許多實質的就業機會，創造本地產業鏈商機，增加實質的在地經濟產值以及周邊的經濟效益。

在能源、電業領域中，我們目前擁有過去幾十年來所未曾有過的新科技、新技術、新設備、新運維模式，以及最重要的，新的電業典範。而且身為世界上能源轉型中、後段班的台灣，我們的後發優勢就是可以從改革先鋒以及前段班國家的成功與失敗教訓中汲取經驗，選擇對於台灣本身狀況最有利的解決方案，擇優採用，其結果是，台灣可以大幅度縮短能源轉型的陣痛期，而且可以大幅度的減少轉型的總成本，並且以最順暢、最經濟的方式，達成整個國家的能源轉型，電業現代化的龐大改革工作！

請朋友們參考一下這幾張資訊圖表，細細盤算一下，相信大家可以發現，我們目前正走在正確的能源轉型方向上，只要我們堅持步伐向前進，成果只會越來越豐碩。現在最忌諱的就是放棄已經付出的努力，去走回頭路再度把自己閉鎖在非核即煤的死胡同中。

例如拿即將在今年底開始除役的基隆協和燃油火力發電廠為例，協和電廠的四部機組總共２ＧＷ裝置容量近年來的最便宜紀錄是每度電4.24元發電成本（相形之下，台電公布的紀錄是2019年一月份燃油發電每度電成本5.83元，二月份為5.91元，三月份為5.81元，四月份為5.67元，五月份成本尚未公布）來做基數好了。

只要用協和火力電廠每年滿載發電300天所發144億度電力的發電成本，就足以將台灣陸續新建中的離岸風力發電的不論是年發138億度電的躉購制每度電5.516元，或者是年發60億度電的競價制的每度電平均成本2.4489元，通通降成台幣1.5150元一度電，也就是說，用除役2GW規模協和燃油火力發電廠年發144億度電力的成本，來沖銷整個5.5GW離岸風電年發198億度電力的成本之後，每一年我們淨增加的發電成本為台幣299億9700萬元，相對於2018年台電所公布的全年每一度電力平均售電成本台幣2.6644元，總發、購電量為2311億度電力，因此目前這5.5GW的離岸風店只會造成台電平均售電成本增加約4.871%的程度。

但是請記得，目前已知的離岸風電競價制的得標價格為台幣每度2.2245 ~ 2.5481元範圍，我們可以很確定的是，一但這5.5GW離岸風場在2025年全數落成併網供電之後，台灣本土的離岸風電產業供應鏈也會發展到具有一定規模水準，因此，後續第三階段總開發規模更大的區塊開發的離岸風場的競標價格，勢必低於目前的2.2245 ~ 2.5481元範圍，甚至可以看見低於台幣2元的得標價格，以這樣的價格水準來看，2025年之後台灣的離岸風電電價就可以與燃氣與燃煤火力發電成本一般甚至更加低廉了。

因此，離岸風電對於電價的影響絕對不像外界傳說的那般劇烈，甚至從短、中期的角度來看，離岸風電其實才是真正台灣自主的乾淨、永續、環保、廉價的主要電力來源！

相同的發展模式也可以套用在其他類型的再生能源發電項目，例如太陽能光電、地熱發電、生質能發電也同樣會隨著離岸風電的腳步，逐漸發展成為台灣自主的乾淨、永續、環保、廉價的主要電力來源選項。

而且上述的這些離岸風電、太陽能光電、地熱發電等項目，目前都在按部就班的落實開發中，社會大眾實在無需自亂陣腳，走回頭路，讓好不容易累積出來的珍貴成果付之東流。

若以長期的角度來看，台灣周遭豐沛的海洋能、潮汐能、洋流能都是台灣取之不絕、用之不盡的乾淨、永續、廉價的自主性能源選項。台灣絕對有足夠的本錢來好好發展各種再生能源發電。

看看人家歐洲先進國家走了長達15甚至20多年才能達到的離岸風電價格低於火力發電的成就，台灣在十年之內就能夠達成，這的確是個不簡單的成就，大家應該更加了解這樣難能可貴的成績，進而更加支持政府的能源轉型政策，對於推動再生能源開發凝聚更大的共識與助力！不是嗎？

#KC 、#factcheck 、 #renewables 、 #energycost 、 #如果你不想吃砒霜那就真的只剩鴉片可吸嗎、 #能源轉型

♡

Back to Basics!! 能源轉型，再生能源發電其實沒有某些人想像的那麼遙不可及啦！

會計最基本的原則，成本不能漏計，但也不能重複計算。當你將一座老舊發電廠除役之後，除了後續的廠區復原，廢棄物清理等除役成本之外，原本電廠的其他各種成本就不復存在，但是，原本的電價計算結構內，該老舊電廠的各種成本，並不會自動歸零。

於是我們必須用一個蘿菠一個坑的方式，拿新的替代電力的成本來填補這座電廠除役之後，在電價結構內所遺留下來的空缺。

如果那個原本的坑填不滿，那麼我們的電價就可以有下調的空間，如果原來的坑填滿了，還有多出來的成本，那麼這些多出來的部分，才是真正淨增加的成本。

如果不經過這樣的成本沖銷計算過程，那絕對會產生成本重複計算的錯誤，因而得到一個不正確的決策判斷。

此外，非常重要的一點是，再生能源沒有燃料成本，老天爺不會拿太陽光、風力、水力的燃料帳單來找我們付款。

但是，台灣長期以來每年對外採購高達98%的各式進口能源的國外廠商卻會跟我們錙銖必較的索討進口燃料的每一筆費用，核、煤、油、氣等燃料的情況都一樣，一旦沒有持續對外採購燃料，即使你的電廠是穿金又包銀的，採用的是最最先進的設備，那麼很抱歉，照樣一度電都發不出來！

根據近幾年來的統計資料，每一年台灣對外採購能源的費用，竟然動輒高達台幣兩兆左右的規模，而其中將近一半的費用，是台電公司的核、火力電廠以及民營傳統火力發電廠對外採購發電所需燃料的開銷！

台灣是個能源匱乏的國家，長期以來高達98%的能源必須仰賴國外進口，這等同於將國家安全、經濟成長、民生福祉等重大國之命脈，交到別人手上控制，我們對於能源供應的穩定度以及對於價格波動的掌控度幾乎都是低到可悲的境界！

而更加可悲的狀況卻是，長期以來的過度依賴進口燃料的能源政策和電業模式，等同於花巨額的金費向國外採購能源來發電，將白花花的外匯送給別人去增加他們的經濟成長率以及就業率，但在發電過程中卻將有毒的廢棄物、核廢料、輻射污染、空汙、PM2.5留在台灣讓我們自己和後代子孫承受環境與健康受到污染的種種傷害。

我們長期以來傳統的電業運轉模式，說穿了，基本上就是被人家透過核、煤、油、氣來做經濟殖民的運作模式，並不是符合全體台灣民眾最佳福祉以及長遠利益的作法。然而，可笑的是，竟然還有人堅持拿非核即煤的荒謬論點來恐嚇大眾及自我吹眠，這就好像有人堅持如果你不想吃砒霜，那就只剩鴉片可吸一樣的無厘頭、可悲、反智。

唯一真正屬於台灣本土自主性的能源，就是各種再生能源 ，包括風、光、水、地熱、生質能、潮汐、洋流等等類別的天然資源。

面對進口能源佔比過高的國安風險，徹底解決之道，唯有大幅度提升台灣再生能源發電的佔比，我們才能改變現況，提升能源自主比例，並且大幅度提升能源安全度和改善環境污染。

況且，絕大部分的再生能源發電案場的投資，都來自民間機構，在整個過程當中，從規劃、設計、開發、興建到後續的維運、管理、除役、清污都由民間企業負責，光是這整個電力事業的生命週期就可以幫台灣增加許多實質的就業機會，創造本地產業鏈商機，增加實質的在地經濟產值以及周邊的經濟效益。

在能源、電業領域中，我們目前擁有過去幾十年來所未曾有過的新科技、新技術、新設備、新運維模式，以及最重要的，新的電業典範。而且身為世界上能源轉型中、後段班的台灣，我們的後發優勢就是可以從改革先鋒以及前段班國家的成功與失敗教訓中汲取經驗，選擇對於台灣本身狀況最有利的解決方案，擇優採用，其結果是，台灣可以大幅度縮短能源轉型的陣痛期，而且可以大幅度的減少轉型的總成本，並且以最順暢、最經濟的方式，達成整個國家的能源轉型，電業現代化的龐大改革工作！

請朋友們參考一下這幾張資訊圖表，細細盤算一下，相信大家可以發現，我們目前正走在正確的能源轉型方向上，只要我們堅持步伐向前進，成果只會越來越豐碩。現在最忌諱的就是放棄已經付出的努力，去走回頭路再度把自己閉鎖在非核即煤的死胡同中。

請再仔細斟酌一下，會計最基本的原則，成本不能漏計，但也不能重複計算。當你將一座老舊發電廠除役之後，除了後續的廠區復原，廢棄物清理等除異常本之外，原本電廠的其他各種成本就不復存在，但是，原本的電價計算結構內，該老舊電廠的各種成本，並不會自動歸零。

於是我們必須用一個蘿菠一個坑的方式，拿新的替代電力的成本來填補這座電廠除役之後，在電價結構內所遺留下來的空缺。如果那個原本的坑填不滿，那麼我們的電價就可以有下調的空間，如果原來的坑填滿了，還有多出來的成本，那麼這些多出來的部分，才是真正淨增加的成本。

例如拿即將在今年底開始除役的基隆協和燃油火力發電廠為例，協和電廠的四部機組總共２ＧＷ裝置容量近年來的最便宜紀錄是每度電4.24元發電成本（相形之下，台電公布的紀錄是2019年一月份燃油發電每度電成本5.83元，二月份為5.91元，三月份為5.81元，四月份為5.67元，五月份成本尚未公布）來做基數好了。

只要用協和火力電廠每年滿載發電300天所發144億度電力的發電成本，就足以將台灣陸續新建中的離岸風力發電的不論是年發138億度電的躉購制每度電5.516元，或者是年發60億度電的競價制的每度電平均成本2.4489元，通通降成台幣1.5150元一度電，也就是說，用除役2GW規模協和燃油火力發電廠年發144億度電力的成本，來沖銷整個5.5GW離岸風電年發198億度電力的成本之後，每一年我們淨增加的發電成本為台幣299億9700萬元，相對於2018年台電所公布的全年每一度電力平均售電成本台幣2.6644元，總發、購電量為2311億度電力，因此目前這5.5GW的離岸風店只會造成台電平均售電成本增加約4.871%的程度。

但是請記得，目前已知的離岸風電競價制的得標價格為台幣每度2.2245 ~ 2.5481元範圍，我們可以很確定的是，一但這5.5GW離岸風場在2025年全數落成併網供電之後，台灣本土的離岸風電產業供應鏈也會發展到具有一定規模水準，因此，後續第三階段總開發規模更大的區塊開發的離岸風場的競標價格，勢必低於目前的2.2245 ~ 2.5481元範圍，甚至可以看見低於台幣2元的得標價格，以這樣的價格水準來看，2025年之後台灣的離岸風電電價就可以與燃氣與燃煤火力發電成本一般甚至更加低廉了。

因此，離岸風電對於電價的影響絕對不像外界傳說的那般劇烈，甚至從短、中期的角度來看，離岸風電其實才是真正台灣自主的乾淨、永續、環保、廉價的主要電力來源！

相同的發展模式也可以套用在其他類型的再生能源發電項目，例如太陽能光電、地熱發電、生質能發電也同樣會隨著離岸風電的腳步，逐漸發展成為台灣自主的乾淨、永續、環保、廉價的主要電力來源選項。

而且上述的這些離岸風電、太陽能光電、地熱發電等項目，目前都在按部就班的落實開發中，社會大眾實在無需自亂陣腳，走回頭路，讓好不容易累積出來的珍貴成果付之東流。

若以長期的角度來看，台灣周遭豐沛的海洋能、潮汐能、洋流能都是台灣取之不絕、用之不盡的乾淨、永續、廉價的自主性能源選項。台灣絕對有足夠的本錢來好好發展各種再生能源發電。

看看人家歐洲先進國家走了長達15甚至20多年才能達到的離岸風電價格低於火力發電的成就，台灣在十年之內就能夠達成，這的確是個不簡單的成就，大家應該更加了解這樣難能可貴的成績，進而更加支持政府的能源轉型政策，對於推動再生能源開發凝聚更大的共識與助力！不是嗎？

#KC 、#factcheck 、 #renewables 、 #energycost 、 #如果你不想吃砒霜那就真的只剩鴉片可吸嗎、 #能源轉型

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