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2015年9月13日 星期日

台灣離岸風電規劃場址公告,保育與商機兼顧

作者  | 發布日期 2015 年 07 月 24 日 分類 核能 , 能源科技 , 風力

經濟部能源局在今年 7 月 2 日,正式公告《離岸風力發電規劃場址申請作業要點》。本次開放總面積 3084.5 平方公里,分布在 36 個場址(不包括之前開放的 3 個離岸風場獎勵場址)。在這裡將說明這個作業要點內容,以及對於產業發展的影響。



在前文《離岸風電足以供給台灣用電所需,完全擺脫核能嗎?》就曾大膽預測,台灣的離岸風電總潛力超過 100GW,主要假設考量固定基座與浮體基座的總和。本次經濟部所公告的離岸風場位置,水深在 50 公尺以下,多數面積適合使用固定基座,少數面積則適合使用浮體基座。

自平衡浮體技術值得關注

一般認為,50 公尺水深以下,岩石地質比較適合使用低成本的固定基座,目前主流技術是 Monopile 基座。根據歐盟的聯合研究中心(The Joint Research Centre,JRC)的統計,累積到 2014 年數據顯示,Monopile 已經在全世界安裝 4,347MW,規劃興建或正在興建當中的有 6,495MW,居於第一位。
如果在水深 50 公尺以下,且非岩石地質,則適合使用浮體基座。以前浮體基座認為適合用在深水處(60 公尺以上),現在因為技術進步,40 公尺以上的水深已經可以使用浮體基座了。WindFloat 是美商Principle Power Inc.(PPI)所研發的最新主動式浮體基座(Active Floater),使用風力機所發的電力,搭載馬達與電子控制來平衡風機。當離岸風機越來越大型,難以在海上組裝與運輸,預估大型離岸風力機)最後會使用陸上組裝以及浮體基座,用低成本的拖運船載到海上安裝,再使用鎖鍊固定。長期來看,浮體基座是一個值得關注的技術。


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(Source:經濟部能源局,2015)

中部風場與 Google 資料中心相鄰

本次公告的離岸風場位置,多數位於台中、彰化、雲林的外海。Google 把資料中心放在彰化,也許相中未來成本低廉的離岸風電,電力自由化之後,Google 可以直接與離岸風場業者議定收購電價,支付電網業者輸配電費用,就可以將資料中心的安全性升級,更符合最高等級 Tier 4 的要求,同時擁有兩套迴路與兩家以上的發電業者。
本次所公告的 36 個場址,面積介於 20.8-131.1 平方公里,水深介於 1-52.8 公尺,離岸最近距離介於 0.2-62.1 公里。相較於歐洲高水深與長離岸距離,台灣的離岸風場具備低成本發電的優勢。鑑於台灣還沒有實際在台灣海峽安裝測風塔的經驗,本次僅公告 10 公尺高的平均風速,所以數字與一般看到的新聞相比是偏低的。正常來說,離岸風機的輪轂高度(Hub Height)約在 80-102 公尺,將來可能往 150 公尺發展。在《從美國風力發電發展看台灣能源配置》一文中便引述 4Coffshore 公司的 23 年統計數字,詳列出台灣最好的 9 個離岸風場,當輪轂高度在 100 公尺時的平均風速,平均風速約 11.94 – 12.02 m/s。


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(Source:經濟部能源局,2015)

風場規劃顧及保育、漁業與等其他需求

本次計畫亦說明我們的國家水域規劃(National Water Plan),排除許多不適合興建離岸風場的海域。排除範圍包括(1)濕地、(2)定置漁業區域、(3)水產動植物繁殖保育區、(4)白海豚重要棲息區域、(5)野生動物重要棲息區域、(6)台江公園、(7)火炮射擊區、(8)其他重要設施管制區禁限建範圍、(9)港區及錨泊區、(10)海底管線(含放流管、油管及輸水管線等)、(11)廢彈及禁錨區、(12)台灣沿海地區自然環境保護區、(13)重要野鳥棲息地、(14)保護礁區、(15)人工魚礁禁漁區、(16)澎湖海纜、(17)海底纜線(光纜)、(18)天然氣管線、(19)離岸示範獎勵場址、(20)林口電廠航道及煤灰區、(21)彰工煤碼頭及航道、(22)工業區範圍、(23)漁港範圍。
我們可以看到這 23 種排除範圍當中,與生態保育相關的共有 9 種,顯示政府對於生態保育上的用心。促進漁業發展的項目有 3 種,亦考慮到漁民的生計。離岸風電不是 100% 完美的再生電力(Renewable Power),但台灣目前只能在離岸風電與核能發電當中做一個選擇,只有離岸風電才有龐大的發電量可以取代核電,目前其他再生能源都是杯水車薪,遠水救不了近火。


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(Source:經濟部能源局,2015)
下圖說明離岸風場的潛力場址排除範圍,請讀者參考。


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(Source:經濟部能源局,2015)

台灣離岸風電開發有商機

《離岸風電場配置規劃學問大,強韌法規成後盾》一文當中,筆者已經分析使用風場密度(Wind Farm Density)來估計離岸風場裝置容量的合理性。文中認為 9MW/Km2 的參數比較合理,根據台灣目前的經驗,風場密度約在 7.9-10.1MW/Km2 之間,因此使用 9MW/Km2 應該是一個相對合理的數字。
根據以上的假設推估,本次開放的離岸風場總裝置容量約 27.7605GW,年發電量約 1,081 億度電,相當於 2014 年台灣電力需求的 52%。年發電量約是核電(含核四)的 1.56 倍,平均每月發電量取代核電的比例介於 49-272% 之間。


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如果從四季的角度來分析,每季發電量取代核電的比例介於 69-240%。


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由於台灣核電的實際容量因素約 85%,這 27.7605GW 的離岸風電相當於 14.53GW 的核電(離岸風電用 44.5% 的容量因素估計)。如果我們能夠在 15 年之內建設完畢(平均每年興建 1.85GW),過程當中穩健減核,最後達到非核家園並且擁有成本低廉的綠色電力。
2014 年全球離岸風電新增容量約1.7GW,預估 2015 年約在 3.8-4.2GW 之間,台灣如果每年要新增 1.8GW 是有可能達成的事情。目前,已經、正在評估或有意願投入台灣離岸風電場開發的公司已經有 8 家,其中數家公司的集團年營業額超過新台幣一兆元,有台商也有外商。可以看到,全球產業界的一軍已經注意到台灣離岸風電市場,個人預測這是一塊兵家必爭之地,有實力的離岸風場開發商一定會投入台灣市場。後面的發展讓我們拭目以待,保證精采可期。