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LowCarbonPower.org 方法說明

本文件說明 LowCarbonPower.org 發布的電力資料如何產生:數據來自何處、如何協調不同來源之間的差異,以及如何將多個獨立資料集整合為一致且完整的資訊,呈現各國與各地區的發電結構。

我們希望衡量什麼

對每個國家與地區,在資料允許的範圍內,我們希望涵蓋盡可能多的年份與近期月份,提供完整且內部一致的下列明細:

・各來源發電量 — 燃煤、燃氣、燃油、核能、水力、風力、太陽能、生質燃料、地熱等。 ・淨進口電量 — 一個地區向鄰近地區購買的電量,減去售予鄰近地區的電量。 ・電力供應總量 — 發電量加上淨進口電量。

我們根據這些明細,計算網站各處顯示的指標:低碳電力占比、估計 CO₂ 排放量、電氣化程度估計值,以及國家排名。

不同資料提供者採用不同單位呈報電量,因此我們處理每個數值的第一步,就是將其換算為統一單位:太瓦時(TWh,1 TWh = 10 億度電)。

統一共用的能源類型定義

最主要的挑戰,在於各資料提供者描述燃料的方式不同。同樣是天然氣,有的來源寫作「Natural Gas」,有的使用「G3000」、「燃氣」或「Generation_NG_natural_gas」。有的只提供單一的「非化石、非核能發電」合計數值,有的則細分為風力、太陽能、水力與生質能。

為了讓不同來源可以互相比較,我們會將各提供者的標籤,對應到同一套共用的能源類型階層。最上層是電力總量,下分為低碳來源與化石燃料來源,另列其他來源及淨進口。低碳來源再分為核能與非核能低碳來源;非核能低碳來源分為水力與非水力來源;非水力來源再分為風力、太陽能、地熱與生質燃料;太陽能則進一步分為大型集中式太陽能與電表後端(屋頂型)太陽能。化石燃料分為煤、天然氣、石油,以及剩餘的「未明確分類化石燃料」。

由於每個來源都會轉換至同一套樹狀分類,我們可以直接比較不同來源,以其他來源補齊某一來源的缺漏,並始終清楚掌握合計類別(例如「化石燃料」)與其組成項目(煤 + 天然氣 + 石油 + 未明確分類項目)的關係。我們也會依照同一套 ISO 標準統一所有國家與領土名稱,讓「Czechia」、「Czech Republic」與「Czech Rep.」都被辨識為同一個地方;同時排除「OECD」或「EU27」等跨國彙總項目,以免重複計算。

資料來自何處

我們整合約十五個獨立資料提供者的資料,各自在涵蓋範圍、更新速度與細節程度上具有不同優勢。最主要的來源包括:

・國際能源署(IEA)— 全球按燃料分類的年度發電量與初級能源平衡表,以及涵蓋許多國家淨發電量、進口與出口的月度資料序列。 ・美國能源資訊署(EIA)— 全球與美國的年度發電量,以及美國各州與電網區域的詳細月度發電量,其中也包含由每日與每小時數據重建的資料。 ・Ember — 全球年度與月度發電量及淨進口電量。 ・能源研究院統計年鑑(Energy Institute Statistical Review,前由 BP 發布)— 長期的全球年度發電量與初級能源消費量。 ・歐盟統計局(Eurostat)— 歐洲各國按燃料分類的月度發電量。 ・歐洲輸電系統運營商聯盟(ENTSO-E)— 接近即時的歐洲發電量、跨境電力流量與需求資料,由不足一小時的測量時段彙總而成。 ・世界銀行 — 年度發電占比,我們會將其換算為絕對電量。 ・主要市場的國家統計資料 — 美國(上述 EIA)、中華人民共和國(國家統計局與國家能源局),以及中華民國(臺灣);在這些市場,官方資料比全球彙整機構提供的資料更詳細,或更新更即時。 ・Enerdata 與 IEA — 年度淨進口電量(電力貿易)數據。 ・桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)— 全球儲能專案資料庫。 ・歷史重建資料 — 可追溯至 1900 年的長期全球發電量,用於補齊早期年份。

各提供者的原始檔案都存放在專案的 sources 目錄中,與下載這些檔案所用的程式碼放在一起。

如何解析各個來源

所有提供者的資料都會讀取並整理成相同結構:對指定燃料與國家,列出每年或每月的數值,月份以 YYYY-MM 表示。這個階段會進行幾項常見轉換:

・單位換算。將 GWh、kWh、ktoe(千噸油當量)、拍焦耳與艾焦耳,依適當的換算係數全部轉為 TWh。 ・累計值轉為分期值。中國統計資料以年初至今累計值發布,因此我們會計算相鄰月份累計值的差額,還原各月與各季的數值,再與公布的年度數據核對協調。若不同版本存在衝突,則優先採用官方、未經修訂且精度較高的數值。 ・小於一小時的資料彙總為月度資料。ENTSO-E 以 15、30 或 60 分鐘的時間解析度發布發電與跨境電力流量資料;我們會將其彙總為月度總量,並將功率換算為電量。 ・月度資料彙總為年度資料。當某年十二個月的資料齊全時,我們會將其加總為該年總量。最近一期尚未完整的資料會視為暫定值,通常不納入年度總量。 ・缺漏處理。若早期年份的燃料資料缺漏或不可靠,便會裁除相關年份,以免扭曲該國的歷史趨勢。

確保資料可信:持續交叉核對

我們不會直接接受任何單一數值而不加檢驗。在整個處理流程中,我們會執行兩類一致性檢查:

  1. 各組成項目的加總必須等於其合計值。煤 + 天然氣 + 石油 + 未明確分類項目,必須等於所報告的化石燃料總量;風力 + 太陽能 + 水力 + 生質燃料 + 地熱,必須等於非核能低碳來源合計;整個分類階層都依此逐層檢查。
  2. 各國數值加總必須等於全球總量。如果某個來源提供全球總量,該數值必須與其個別國家數據的加總相符。

每項檢查都設有容許誤差,以反映我們對各來源特性的了解。例如,某提供者在 1990 年以前缺少生質燃料資料、某一年的資料已知不完整,或可接受些微四捨五入差異。當差異超出容許範圍時,流程就會停止並標記有問題的數值,而不是默默發布我們無法解釋的數據。如此便能在資料登上網站前發現品質問題。

針對當前尚未結束的年度,我們會對最容易受到年內資料不完整影響的燃料,放寬部分檢查,避免僅因月度暫定資料尚未加總為完整年度數值,就將其排除。

將多個來源整合為一套結果

完成解析後,同一國家、同一年度往往會有多組重疊資料。例如,IEA、Ember 與 Eurostat 可能都提供德國 2022 年的數值。對每個國家、每個年度或月份,我們會根據下列條件,選擇一個來源使用:

・可靠性 — 根據使用各提供者資料的經驗,人工調整優先順序。例如,國家統計資料與 IEA 年度資料的優先程度較高;接近即時的資料與預測來源則較低。 ・細節程度 — 能將發電量細分至更具體燃料的來源,優先於只提供大類別的來源,因為前者能呈現更豐富的明細。

我們會記錄每一筆資料選用的來源,因此網站上任何數值的出處都能完整追溯。

如果選定來源缺少其他來源具備的資訊,例如初級能源數值,或某筆僅標示為「化石燃料」的總量缺乏煤、天然氣與石油的細分,我們會從次佳來源補入這些細節。補入時採用次要來源的比例,而不是其絕對總量,以確保數值仍與選定來源一致。

這個階段也會處理幾種特殊情況:

・電表後端(屋頂型)太陽能。有些來源的總量包含小型屋頂太陽能,有些則不包含。我們會明確追蹤這項差異,以便區分大型集中式與屋頂型太陽能,並能同時發布「包含」與「不包含」屋頂太陽能的資料版本。 ・電氣化程度。若具備初級能源資料與逐年的熱效率假設,我們便會據此估算一國總能源使用中電力所占的比重。

最後,我們會依選定數值重建燃料分類階層,從各組成項目重新推算化石燃料、低碳來源與其他上層類別的總量,並再次確認所有數值加總一致。

淨進口電量(電力貿易)

淨進口電量與發電量分開處理,因為正負號具有意義:一個國家可能是淨進口國,也可能是淨出口國。此外,各提供者在電力貿易數據上的分歧,通常比發電量更大。

我們會蒐集所有可用的電力貿易資料,包括 Enerdata 與 IEA 的年度數據,以及 ENTSO-E、IEA、Ember 和 EIA 的月度數據,再互相核對協調。針對每個國家與期間,會將各來源數值與其平均值比較,標記超出容許誤差的差異;若有更可靠的來源,便捨棄可靠性較低的來源。通常優先採用涵蓋最完整的來源,年度數據一般為 Enerdata。

接著,我們將協調後的電力貿易數值整合至發電資料集:淨進口電量會加入一國的電力供應總量;淨出口電量則會記錄,但不從發電量中扣除。我們會製作「包含淨進口」與「不包含淨進口」兩種資料集版本。

為了呈現最新狀況,我們也會根據月度來源,計算各國滾動的過去十二個月數值。所選的十二個月期間會採用一致的資料處理方式,例如避免在期間中途改變屋頂太陽能的計入方式。

建立區域、排放量、排名與儲能資料

各國資料確認完成後,我們會建立其餘要發布的數值:

・區域群組。將國家彙整為歐盟、撒哈拉以南非洲及全球等群組,加總各成員數值,並統一各群組可涵蓋的年份範圍。 ・CO₂ 排放量。為每種燃料指定排放係數,單位為每千瓦時的二氧化碳當量克數。例如,煤約 820、天然氣約 490、石油約 650、生質燃料約 230、太陽能約 45、水力約 24、核能約 12、風力約 11。各燃料的發電量乘上相應係數,即可估算排放量;對於合計類別或分類不確定的燃料,我們會使用一個係數範圍,計算低值、中央值與高值估計。 ・排名。依各國低碳電力占比進行排名,涵蓋最新年度及每個歷史年度。 ・儲能。依據儲能專案資料庫,按照各專案投入運轉與除役的時間,估算各國每年的已安裝儲能功率與儲能容量。

發布哪些資料

這套流程會產生一小組涵蓋所有來源與地區的整合資料集,並提供 JSON 與 CSV 兩種格式:

・包含淨進口的主要資料集,以及相對應的不包含淨進口版本。 ・月度版本,以及包含與不包含電表後端太陽能的版本。 ・按來源分列的資料集,讓使用者能單獨查看各提供者的資料;另提供將同一提供者的年度與月度資料整合在一起的版本。 ・獨立的儲能資料集。

每個資料集會列出可用年份與能源類型,並為每個地區提供:各燃料發電量隨時間的變化、每年可取得的最細燃料分類、各年度選定的資料來源,以及由此計算的排放量、電氣化程度、排名,以及適用時的群組成員國。

資料修訂

我們發布的各月份數值,在首次公布時並非最終定案。網站上的圖表一律呈現最新資料,因此數值首次出現後仍可能變動;較早月報中的圖表,也可能不再與該報告發布當時撰寫的文字相符。

月度數值變動有幾個原因:

・後續月份的資料會改變先前月份的分配。某些國家會將較粗略的總量,例如一季或一年的總量,分配至所涵蓋的各個月份。當新增一個月份的資料時,該合計值會重新分配,因此即使沒有任何提供者更正資料,同一期間內較早月份的數值仍會改變。年初至今的累計總量通常維持不變,但月份之間的分配會調整。 ・選定的來源或計算基礎可能改變。隨著更多資料可用,我們可能針對某地區與月份,改用更完整或更詳細的提供者,進而改變比較基準。同樣地,隨著估計值逐漸確定,某個月份的總量是否包含電表後端(屋頂型)太陽能,也可能改變,從而影響比較結果。 ・提供者修訂自身資料。上游來源經常在經查核的數據取代暫定值時,重新發布近期月份的數值。

因此,若一份報告的圖表使用了該報告期間之後月份的資料,我們會顯示提示,說明數值可能在發布後經過修訂,並附上連回本頁的連結。原先撰寫的評論則保持不變,作為當時已知資訊的紀錄。

總結

  1. 從約十五個提供者下載原始電力資料。
  2. 將所有資料換算為統一單位 TWh,並將各提供者的燃料標籤與國家名稱對應至同一套共用定義。
  3. 持續交叉檢查各燃料加總是否等於其所屬類別總量,以及各國加總是否等於全球總量;遇到無法協調一致的情況時停止流程。
  4. 針對每個國家與期間,從具備完整數值的來源中,挑選最可靠且最詳細的來源,記錄每個數字的出處,並從其他來源補齊缺少的細節。
  5. 分別核對協調淨進口電量,再將其整合至總量。
  6. 加入電表後端太陽能的處理,以及排放量、電氣化程度、區域群組、排名與儲能資料。
  7. 以 JSON 與 CSV 格式發布整合資料集與按來源分列的資料集。

下載年度的數據: CSV JSON

下載月度的數據: CSV JSON

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