台灣離岸風電的蘊藏量到底有多少？

作者 Maxwell Chen | 發布日期 2015 年 03 月 02 日 | 分類 能源科技 , 風力

台灣離岸風電蘊藏量有多少，各方顯然有許多不同的見解，情況可比近日熱門的電視劇《武媚娘傳奇》還要曲折離奇。美國國家再生能源研究所（NREL, 2012）認為有 652.28GW（1,000 公尺水深以內），熊正揚的台大碩士論文認為有 61.52GW（40 公尺水深以內），工研院綠能所在 2011 年的時候認為台灣可行的容量是 6.2GW（50 公尺水深以內），到了 2013 年綠能所推翻自己的看法，認為台灣的離岸風電可安裝面積達 5,640 平方公里，總裝置容量達 29.37GW。本文嘗試用 2014 年歐洲最新風場規劃技術的角度，來說明台灣離岸風電的蘊藏量。


NREL 估算值樂觀

美國 NREL 把台灣的離岸風電根據三種不同的水深做區分。認為 30 公尺以內 蘊藏44.74GW（年度平均容量因素大於46%），30-60 公尺水深蘊藏 69.06GW（年度平均容量因素大於46%）。合計 60 公尺以內蘊藏量是 113.8GW。水深在 60 公尺以上通常使用浮體式基座（floating foundation），台灣共蘊藏 538.48GW，其中容量因素在 42-46% 的有 39.4GW，容量因素大於 46% 的有 498.9GW。如果在 2030 年以前開發完畢固定式基座的離岸風電，總蘊藏量應該是 113.8GW，潛力十分龐大。

熊正揚假設使用 4MW 離岸風機，風機間距為 330公尺（3D）乘以660公尺（6D）。扣除不可使用面積之後，水深 20 公尺內離岸風機使用 40% 面積（可用面積 679 平方公里），水深 20-40 公尺離岸風機使用 80% 面積（可用面積 2,670 平方公里），可用總面積約 3,350 平方公里（平均數字18.36MW/Km2）。認為 20 公尺水深可安裝 12.48GW，年發電量 42,741GWh（容量因素 39.10%）。20-40 公尺水深可安裝 49.04GW，年發電量 205,567GWh（容量因素 47.85%）。合計裝置容量 61.52GW，年發電量 248,308GWh（平均容量因素 46.08%）。

（Source：熊正揚, 2012年, 台灣再生能源動態蘊藏量評估與供電模式分析, 國立臺灣大學工學院應用力學研究所碩士論文）

綠能所前後數據落差大

工研院綠能所的數據變化很大，讓人無所適從，不知道應該相信哪一個版本？在 2011 年的時候，綠能所的數據認為 50 公尺以下的水深，可用面積達 8,326.2 平方公里，裝機潛力達 57GW（平均數字6.85MW/Km2），但很不幸地可行的（feasible）部分僅有 6.2GW（平均數字0.74MW/Km2）。到了 2013 年綠能所推翻自己的看法，認為可行的部分達 29.37GW（平均數字3.53MW/Km2），相差 3.74 倍。

我們從「台灣 2050 能源供需情境模擬器」的網站上，找到工研院綠能所 2013 年最新的離岸風電潛力預估。綠能所認為最大可安裝面積為 5,640 平方公里，裝置容量29.37GW（平均數字5.21MW/Km2）。

整理以上各方的估計，可安裝面積有 3,350 平方公里（熊正揚）、5,640 平方公里（ITRI）、8,326 公里（ITRI）。平均每平方公里的裝置容量有 0.74（ITRI, 2011）、3.53（ITRI, 2011）、5.21（ITRI, 2013）、6.85（ITRI, 2011）、18.36（熊正揚, 2012）。數字差異變化很大，宛如羅生門。

風場密度攸關蘊藏量

根據經濟部能源局在 2015 年 2 月 2 日召開的「離岸風電區塊開發公告前過渡期間作法第二次座談會」的資料顯示，研擬推動機制要求每平方公里不得低於 5MW。所以工研院早期提出的數字 0.74MW/Km2 與 3.53MW/Km2 都是錯誤的數字，正確數字應該在 5MW/Km2 以上。

根據荷蘭能源研究中心（Energy Research Centre of the Netherlands, ECN）於 2014 年 6 月發表對於 Borssele 地區離岸風場的效率評估報告，離岸風場的密度約是 6-9MW/Km2。評估模式考慮 Siemens 6MW 與 MHI Vestas 的 8MW 離岸風機，在不同的風場設計（layout）之下，風場密度（Wind Farm Density, MW/Km2）差異竟達到 50%。可見得就算使用高效率且低成本的大型離岸風機，還是要非常重視風場的設計，才能夠達到預期的效果。

（Source：ECN, 2014, Quick scan wind farm efficiencies of the Borssele location, ECN-E–14-050）

由於熊正揚的 18.36MW/Km2 與歐洲的 6 – 9MW/Km2 差距甚大，因此本文後面的估計，排除熊正揚的數字。有關可安裝面積的估計，則使用工研院的數字，因為其半官方的色彩，面積數字已經與其他政府機關討論過，應該與真實情況不會差距太遠。工研院的面積數字，多數位於水深淺處，使用固定基座的離岸風機。美國 NREL 則考慮了深水處（如台灣東方海域）使用浮體式離岸風機的狀況，因此兩者數字差距甚大。

考慮到目前已經商業化的固定基座離岸風機，以及台灣海峽實際可以安裝的面積，加上歐洲的經驗，估算出來台灣離岸風電蘊藏量約在 33.84~74.93GW 之間。這是在 2030 年以前確實存在的蘊藏量，使用 Siemens 6MW 或 MHI Vestas 8MW 的離岸風機就可以辦到了，台灣只要積極布建離岸風電，不難實現非核家園，時間就在 2030 年。

離岸風場的開發商必須具備風場設計規劃能力，將風場密度提高到 6-9MW/Km2，才會具備成本競爭力。9MW/Km2 的風場年度發電量會比 6MW/Km2 的風場還要多出 43%。根據筆者的技術預測顯示，浮體式離岸風機的技術將在 2020 年以後成熟，因此到了 2050 年，技術發展就足以讓台灣東海岸安裝離岸風機，可安裝的裝置容量將輕鬆超越 100GW。同樣是對於 2050 年台灣可安裝離岸風電裝置容量的預測，2050 年模擬器認為僅有 29GW，筆者認為會超過 100GW，預估的數字是工研院綠能所的 3 倍以上。