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2015年9月13日 星期日

離岸風電能有多低價,就從全球架設規模估算起

作者  | 發布日期 2015 年 03 月 25 日 分類 能源科技 , 風力

在談到風力發電,或是細分到離岸風電時,在發電量之外,人們最關心的莫過於每度電的成本了,在本篇文章中,我們從離岸的安裝量、風場與週期談起,在最後並估算其在 2023 年時可能的每度電成本,讓讀者可以理解離岸風電的發展與趨勢。



風電安裝成長快速,離岸更居冠

從全球電力發展的角度來看,離岸風電是一個很年輕的技術,發展時間約 23 年,累積安裝容量達 7GW(2013 年的數據),平均每年安裝 0.3GW。計算其他發電方式的每年平均安裝容量,燃煤發電(17.43GW/year)、燃氣發電(21.33GW/year)、核能發電(6.37GW/year)、太陽能發電(2.97GW/year)、陸上風電(8.97GW/year)。


新聞稿

根據 GWEC 的預估,2014 年全球陸上風電安裝容量達 49,752MW(當年離岸風電安裝容量達1,725MW),這個數字相當於過去 33 年陸上風電平均數字 8.97GW 的 5.55 倍。今日陸上風電的高速成長,已經遠遠超越過去 33 年的平均數字。回來看離岸風電,2014年的安裝容量數字是過去 23 年平均數字的 5.75 倍,其成長速度更勝於陸上風電。


新聞稿

從累積安裝容量的角度來看,2014 年全球風電達 369,553MW,其中陸上風電為 360,782GW,離岸風電為 8,771MW。如果我們分析 1997 年到 2014 年的年複合成長率(CAGR),這個數字達 25.67%。美商 GE 公司非常有遠見,在 2002 年透過購併進入風電產業,享受了陸上風電高成長與高獲利的蜜月期。


新聞稿

台灣擁有全球半數最佳離岸風場

目前全球離岸風電的領導國家,依序是英國(4,494MW)、丹麥(1,271MW)、德國(1,049MW)、比利時(713MW)、中國(667MW)、荷蘭(247MW)、瑞典(212MW)、日本(50MW)。中國與台灣共同分享台灣海峽這個全世界最優異的離岸風場。
知名離岸風場統計公司 4C Offshore 表示(January 2015),全世界最好的前 18 個離岸風場當中,有 16 個在台灣海峽,2 個在南中國海。其中 9 個離岸風場屬於台灣的領海,平均風速約 11.94 – 12.02 m/s,略輸給中國的 12.04 – 12.11 m/s。日本擁有 3,250GW 離岸風電蘊藏量,在亞洲股神孫正義的瞄準,以及三菱重工(MHI)積極介入之下,呈現急起直追的現象,距離用離岸風電取代核電的時間越來越近了。
以上的觀點牽涉到比較多的細節與資料考證,可參考先前刊載的兩篇相關文章:
  1. 從美國風力發電發展看台灣能源配置
  2. 阿里巴巴之後,亞洲股神孫正義瞄準離岸風電
中國、日本、南韓、美國都已經對離岸風電展開行動,台灣還是掛鴨蛋。顯示台灣政府的決心不夠,沒有具體作為進行跨部會協商,並排除海上風電場開發的法規障礙。政府不長進,台灣人民只好繼續仰賴高危險性的核電,並且「祈禱(安全)發電」。


新聞稿

離岸風電建設有其周期性

海上風電具備專案融資的性質,就算是歐洲累積安裝 8GW 的容量,總風場數目也只有 74 個,如果用過去 23 年來估計,平均每年只有 3.22 個。可以預見,離岸風電年度安裝容量的數字一定是上上下下,不宜用短期(3 年以內)的角度來預測長期趨勢。
根據 MAKE 公司的預估,2014 年的安裝高峰過後,2015-2016 年之間會短暫休息。新的高速成長將在 2017-2020年之間發生。可以預見許多新的風場將使用 6-10MW 的大型離岸風機,進擊的巨人風機正快速地進攻歐洲的電力市場。根據我的預測,2020 年以前,西門子、MHI Vestas 與 GE 都將發表 10MW 的離岸風機,屆時全球的離岸風電市場的每度電發電成本會更顯著下降。


新聞稿

2023 年距離現在也不過只有8年的時間,MAKE 公司預測全球海上風電累積裝置容量將有 78GW,約是 2014 年 8.7GW 的 8.97 倍。平均下來一年成長一倍。這樣的成長率,恐怕連台積電董事長張忠謀先生最看好的「物聯網,Internet of Things」都望塵莫及。
多數人可能不知道,風力發電機與其電網是等級最高的物聯網之一,其成長率高於物聯網的平均,並不意外。通常一台風力發電機擁有超過 200 個感測器,透過光纖通訊與 SCADA 將資訊傳送給風場開發商、風機製造商與電網公司。西門子最新的風機管理中心,約可以管理 8,000 支風機,每天產生的資料量達 200GB。GE 的風力機,每 40ms 收集一次資訊,讓發電量足足提高 5%。中國的國家電網公司也設置管理中心,監控全國八百多個風力發電場,並且有效預測未來的發電量。


新聞稿

2017 年開始,歐洲平均每年離岸風機安裝容量達 3-5GW,成長逐漸趨於穩定。MAKE 公司認為到了 2023 年,歐洲將擁有 39GW 離岸風場併網發電。歐洲以外地區也有 39GW,其中以亞洲成長最快速。中國希望在 2030 年以前,擁有 30GW 的離岸風電場,台灣的規劃僅有3GW,是十倍的差距。根據我的估計,台灣的離岸風電場,固定式基座風機的蘊藏量約有 50GW,如果能夠提早到 2030 年開發完畢,對於台灣的產業發展大有幫助,這是新的藍海市場。


新聞稿

產業的發展必須要具備成本競爭力,才會長久。台灣的離岸風電場距離陸地通常不超過 40 公里,因此我們解讀研究機構 Prognos & Fichtner 的數據,使用 Site A(見下圖)比較合理。德國研究機構認為,2013 年平均每度電成本約在 12.8 歐分(NT$4.61/KWh,匯率 1:36)。到了 2023 年可以降低到 8.2-9.1 歐分(NT$2.95-3.28/KWh)。看起來似乎還是很貴,不過 IRENA 給我們新的指引。


新聞稿

離岸發電成本遠低於核能

IRENA 認為 2014 年 OECD 國家(離岸風電)平均每度電成本為 US$0.16 元(NT$4.8/KWh,匯率1:30),IRENA 的數字與 Prognos / Fichtnet 的數字十分接近。如果是亞洲地區(中國與印度),平均每度電離岸風電成本為 US$0.09 元(NT$2.7/KWh,匯率 1:30)。我們可以看到,亞洲風機製造商明顯降低平均發電成本,遠較歐美製造商低 43.75%。
我們把 Prognos / Fichtner 預估的 2023 年德國離岸風電成本,加上考慮亞洲離岸風機製造商 43.75% 的降低成本能力。預估到了 2023 年,亞洲地區海上風電每度電的成本僅有 NT$1.66-1.85 元。
這個數字已經比核四每度電發電成本 2 元新台幣還要低 7.5-17%。實在看不出核電繼續在台灣存在的價值。


新聞稿

捨棄便宜又安全的離岸風電不用,專注於全球獨家的「祈禱(安全)發電─核電」,台灣再次創造世界奇蹟。離岸風電的快速成長已經是事實,台灣政府的決心不夠,沒有具體作為進行跨部會協商,並排除海上風電場開發的法規障礙。相較於筆者的預測:台灣離岸風電固定式基座蘊藏量達 50GW,中國政府規劃 2030 年擁有 30GW 離岸風場,台灣僅規劃 3GW。這三者的落差,看樣子也要好好「祈禱」,台灣的離岸風電才能夠順利發電。
整合 IRENA、Prognos、Fichtner 的資料,考量 OECD 國家平均每度電成本與亞洲離岸風機製造商可降低成本 43.75% 的能力,估計到了 2023 年,亞洲地區海上風電每度電的成本僅有 NT$1.66-1.85 元。這個數字已經比核四每度電發電成本 2 元新台幣還要低 7.5-17%。實在看不出核電繼續在台灣存在的價值。我「祈禱」離岸風電能夠順利在台灣海峽發電!