免責聲明

本人/本網站所提供資訊,包含前瞻性看法。這些前瞻性看法可能因風險、不確定性與假設等不同狀況而超出本人/本網站的判斷,實際結果將可能與此看法有重大出入。由於這些風險、不確定性與假設等不同狀況,本網站中的前瞻性事件與狀況可能不會依預期發生。讀者不應該完全依賴此前瞻性資訊。


本人無法確保第三方資料為正確無誤且無遺漏及過時。然而,本人概無就有關資料之可靠性、準確性或完備性做出任何明示或暗示之聲明或保證,且對任何內容或因倚賴該等內容所採取行動而直接或間接引致之任何損失概不負責。


本網站將以電子資料庫的方式呈現,表達本人對於產業分析的邏輯性看法。本人所引用之資料與圖表,目的在於做為本人解讀判斷之基礎,本人之看法未必與資料圖表之原作者看法相同。

The pictures, graphics, tables, or comments contain forward looking information. Forward looking information is based on assumptions and analyses of information source or my views. Actual experience may differ, and those differences may be material. forward looking information is subject to significant uncertainties and risks as they relate to events and/or circumstances in the future.

2014年1月10日 星期五

離岸風電(Offshore Wind)與超級智慧電網(Super Smart Grid)產業結構

                                                                                                                                                Author:Maxwell Chen 陳世芳
Version:1.0
台灣是全世界最適合發展離岸風電的地方,根據4C Offshore的調查,全世界前15個最好的離岸風力發電場,有14個在台灣領海。適合台灣的完整再生能源計畫,至少要包含以下的項目:(1)離岸風力發電場; (2)超級智慧電網; (3) 天然氣發電; (4)分散式儲能裝置。再生能源具備不穩定的特性,(2)、(3)、(4)都是幫助電力系統穩定的配套措施,非常重要。


有關基礎風力發電的知識,請參閱以下的影片:https://www.youtube.com/watch?v=8btlmWn0xdY&list=PL_2S6ccZnz8M2JtKFr96C_UE8Vup-NqOR&index=1
日本首富,同時也是軟體銀行創辦人兼董事長孫正義先生,鑒於福島核災對日本傷害甚大,近年來倡導建置亞洲超級電網計畫,提高亞洲再生能源併網的能力,並且讓擁有便宜風電的地方,能夠輸出電力到電價比較高的地方。http://www.japanfocus.org/-John_A_-Mathews/3858

美國能源資訊署(Energy Information Administration)在今年發表的研究報告”Energy Outlook 2013”,在2020年的每度電發電成本,燃煤發電是NT$3.64元,核能發電是NT$3.07元,風力發電是NT$2.58元,天然氣發電是NT$2.04元。在2040年的每度電發電成本,燃煤發電是NT$3.09元,核能發電是NT$2.59元,風力發電是NT$2.25元,天然氣發電是NT$2.51元。從一個長期的趨勢來看,風力發電會成為美國主要的電力來源,且成本最低。

根據OECD Nuclear Energy Agency的研究顯示, 風力發電比核能發電更減碳。當風電併網達30%,核電的發電量將減少20-40%。當風電併網達10-30%,核電開始虧損24-55%,電價下跌14-33%。當風電併網30%的時候, 系統的輸配電成本為每度電NT$0.85(美)-1.36(英)元。離岸風電的發電成本為每度電NT$1.45-3.07元,所以總售電成本為每度電NT$2.30-4.43元。在德國、法國、英國的家庭電價在每度電NT$4.82-10.67元,離岸風電有絕對的競爭力,電價高於售電成本NT$0.39(英)-6.31(德)元。

固定基座(fixed foundation)的海上(離岸)風力發電每度電成本約NT$1.4548-3.0687元之間(300MW Wind Farm),根據美國再生能源研究所(National Renewable Energy Laboratories, NREL)委託顧問公司 Black & Veatch所做的發電成本評估報告(2012)。台電在2012年的平均售電成本是NT$3.04元。相較之下,離岸風電的成本優勢顯現。這幾年海上風力機組的技術大幅進步:(1)使用壽命從20年延長到25年; (2)發電效率提升,從40%(理論值48%@Class 4),提升至50%(理論值58%@Class 7)。效率提高的原因來自於機艙高度增加,早期在80公尺高,平均風速約8m/s,新的風機平均高度約在110公尺,平均風速可達 10m/s。經濟規模採購量影響風力發電成本達60%。
歐洲電力公司Dong Energy正準備一次向Siemens訂購300支6MW的風機,總裝置容量達1,800MW。台灣目前的風場計畫,每家營運商約略是30-40支3-3.6MW,總裝置容量90-144MW。在相差超過十倍的裝置容量的情況之下,台灣廠商所負擔的成本(風力機與海事工程),會比NREL的研究報告大約高出60%。
海上風力發電場這個產業,非常需要政府擴大海上風電廠獎勵辦法的總預算,讓更多民間公司參與,創造台灣在採購上的競爭力。之前有七家民間公司參與招標,但經費預算只能補助兩家,實在可惜。從成本最佳化的角度來看,300MW的海上風場是一個基本的門檻,歐洲、日本、中國現在規劃的海上風力發電場多數用1,000MW來規劃。發展一個事業本來就有最小經濟規模,如果一開始沒有達到這個目標,後面可能是惡性循環,難以成功。

熊正揚(2012)認為台灣離岸風電蘊藏量達61.52GW,離岸40公尺水深處。本研究使用使用4.38 TWh/GW來估計發電量,可以得到年發電量269.46TWh。相當於台灣核能發電廠的6.93倍發電量。如果用每度電4元的售價估計,年售電價格1兆零78億元。預估海上風電場的資本支出總金額達新台幣5.96兆元。(CAPEX, US$3.23M/MW) NREL認為台灣在離岸 60公尺水深內總蘊藏量達113.8GW,估計每年發電量達498TWh(50%效率,6MW風機),約是核能發電的12.8倍。如果用每度電4元的售價估計,年售電價格新台幣1.99兆元。預估海上風電場的資本支出總金額達新台幣11兆元。(CAPEX, US$3.23M/MW)

熊正揚, 台灣再生能源動態蘊藏量評估與供電模式分析, http://ndltd.ncl.edu.tw/cgi-bin/gs32/gsweb.cgi/login?o=dnclcdr&s=id%3D%22100NTU05499068%22.&searchmode=basic

NREL(2012),  Improved Offshore Wind Resource Assessment in Global Climate Stabilization Scenarios , http://www.nrel.gov/docs/fy13osti/55049.pdf 

離岸風機的高速成長,吸引全球知名企業投入。領導廠商(根據2012年以前之出貨量排名)為德國西門子(698支), 丹麥Vestas(533支), Repower(74支), 中國華銳風電Sinovel(34支), 芬蘭WinWinD(18支), 德國BARD(17支), 美國GE(14支), 法國AREVA(6支)。

6-10MW的大型離岸風機帶來明顯的成本優勢。Siemens預計2014年量產6MW的固定式離岸風機, Alstom預計2014年量產6MW固定式離岸風機, 明陽預計2014年量產6.5MW固定式離岸風機。以下為作者根據測試狀況推估,GE可能於2016年量產10MW固定式離岸風機, 三菱重工可能於2016年量產7MW浮體式離岸風機, Vestas可能於2016年量產8MW固定式離岸風機, 三星重工可能於2015年量產7MW固定式離岸風機。

以下介紹台灣的代表性公司:

  • F-永冠(1589 TT):主要產品是風機的輪毂(Hub)與機艙底座。
    主要客戶:GE, Siemens, Gamesa, Repower, NORDEX, Acciona, 明陽電氣、金風、中國國電
    
  • 中鋼(2002):主要產品是風機塔架(tower)與基座(foundation),封廠的投資金額裡面,塔架約佔7.5%, 基座約佔15.5%,兩者合計23%。台灣離岸風電的鋼鐵需求是1.38-2.53兆元。

  • 上緯(4733):主要產品是風機葉片材料。轉投資海洋風力發電公司,從事離岸風力發電場之開發營運(發電公司)。
  • 台船(2208):離岸風電用船舶製造。與永傳合資海事服務公司。

  • 世紀鋼(9958):主要產品是機塔架與基座。

  • 大亞(1609):超級智慧電網用電纜。

  • 致茂(2360):智慧電網測試設備
  • 旺玖(6233):智慧電表IC 

  • 智原(3035):智慧電表IC

  • 盛群(6202):智慧電表IC

  • 文曄(3036):



國際上核電設備大廠紛紛轉型發展風力發電,包括Siemens(2012退出核電產業), GE, AREVA, Alstom, Mitsubishi, Hitachi...等等。福島核災之後其他國際大廠看到此趨勢,也開始進入風電產業。

  • Siemens:原來是核電公司,在2012年出售與AREVA合資之核電設備公司之後退出市場。在2012年成為離岸風機全球第一名的領導廠商。
(1)西門子退除核電事業, https://www.youtube.com/watch?v=sBfG5vzdmNM
(2)西門子建造德國17座核能發電廠, 預估德國放棄核電,將付出1.7兆歐元來進行核電除役的工作。http://www.reuters.com/article/2012/01/17/us-siemens-energy-idUSTRE80G10920120117
(3)即將於2014年量產之6MW固定式離岸風機, https://www.youtube.com/watch?v=Jr6NLqYw--o&list=PL_2S6ccZnz8M2JtKFr96C_UE8Vup-NqOR
(4)今年(2013)啟用的London Array離岸風場,使用Siemens 3.6MW離岸風機, https://www.youtube.com/watch?v=V6O4K4r5q3A&list=PL_2S6ccZnz8M2JtKFr96C_UE8Vup-NqOR

  • GE(核電、風電設備商):2012年全球風力發電機市占率第一名,達15.5%。
(1) GE在全世界已經銷售安裝超過20000支風力發電機, https://www.youtube.com/watch?v=-b2FZPCtvpM&list=PL_2S6ccZnz8M2JtKFr96C_UE8Vup-NqOR
(3) GE是2012年全球風力發電的第一名

  • AREVA(核電、風電設備商)
(2)2007年AREVA併購Multibird,取得超過51%的股權。 

  • Alstom(核電、風電設備商)
  • Mitsubishi(核電、風電設備商)
(1)三菱重工與Vestas合資離岸風機公司, http://www.vestas.com/en/media/news/news-display.aspx?action=3&NewsID=3356

  • Hitachi(核電、風電設備商)
(1) Hitachi加入日本離岸風廠開發計畫, http://www.hitachi.com/New/cnews/130628a.html
(2) Hitachi Zosen (日立造船)的離岸風電事業, https://www.hitachizosen.co.jp/english/products/products019.html
After the surrender of Japan at the end of World War II, under the SCAP's economic democratization policy (dissolution of the zaibatsu and large business enterprises), the company was spun out from Hitachi, Ltd. in 1947. , http://en.wikipedia.org/wiki/Hitachi_Zosen_Corporation

  • Samsung Heavi Industry
(1) Samsung’s 7MW Offshore Wind Turbine Reaches NAREC’s Test Facility, http://www.offshorewind.biz/2013/08/23/uk-samsungs-7mw-offshore-wind-turbine-reaches-narecs-test-facility/

  • Toshiba
(2) Toshiba, Hitachi among the Japanese firms investing $1.5 billion in wind power, http://japandailypress.com/toshiba-hitachi-among-the-japanese-firms-investing-1-5-billion-in-wind-power-0411076/
  • Vestas
  • ABB:全球第一名之超級智慧電網製造商,生產製造高壓電纜、變電站。
  • Gamesa
  • Repower
  • Enercon