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2015年9月13日 星期日

從美國風力發電發展看台灣能源配置

作者  | 發布日期 2015 年 01 月 28 日 分類 太陽能 , 核能 , 能源科技
今年的全國能源會議主題是「未來電力哪裡來?」,臺灣海峽擁有全世界最好的風場,離岸風電是電力的首選。不過離岸風力是否真的適合於台灣一直有著許多爭論,此時我們不妨從美國現今的電力發展配置發展來看一下,再來回頭想想台灣的能源走向。



對美國來說,豐沛的風力發電則是未來最好的電力來源,根據國際再生能源署(International Renewable Energy Agency,IRENA)最近的研究顯示,美國的再生能源當中,蘊藏量第二名是風力發電,預估總裝置容量達 15,179GW,每年可發電 49,760TWh。裝置容量是太陽光電(Solar PV)的 8.1 倍(1,883GW),年度發電量是 16.3 倍(3,051TWh)。美國的風電蘊藏量是 2012 年全國發電總裝置容量的 14.7 倍(1,032GW),年度發電量的 12.8 倍(3,877TWh)。如果加速開發風力發電,美國很快就是非核家園,同時還有便宜的電力可以外銷,強化能源自主的國家安全目標。


Renewable energy resource potentials of US

▲ IRENA 認為美國的再生能源蘊藏量前三名依序為聚光太陽熱電(CSP)、風力發電、地熱發電(Source:IRENA,2015)

奇異電器看好風力發展

奇異電器(GE)是美國最大的風力發電機製造商,從 2002 年進入風電產業之後,迄今 13 年的時間,已經在全球累積安裝超過 25,000 支風機(Wind Turbine),平均一年約安裝 2,000 支新風機。GE 認為風力發電持續在全球成長,為了回應客戶的龐大需求,GE 持續在全球各地擴張。回顧 GE 的風電事業發展史,2008 年 11 月銷售第 10,000 支風機,2011 年 2 月銷售第 15,000 支, 2012 年 11 月銷售第 20,000 支,2014 年 12 月銷售第 25,000 支。我們可以看到 GE 每銷售 5,000 支風機的時間越來越短暫,從 28 個月縮短到 21 個月。如果假設 GE 一年銷售 2,000 支風機,平均每支風機 2.5MW,售價是 US$1.75M/MW,那麼 GE 的風電事業部年營業額約在 87.5 億元美金(新台幣 2,625 億元),大約占 2013 年 GE 營業額(US$146B)的 6%。核電事業部佔比不到 1%。GE 對於風電的重視程度,遠遠超越核電。


從美國風力發電發展看台灣能源配置

作者  | 發布日期 2015 年 01 月 28 日 分類 太陽能 , 核能 , 能源科技

wind power generation_Flickr0127
今年的全國能源會議主題是「未來電力哪裡來?」,臺灣海峽擁有全世界最好的風場,離岸風電是電力的首選。不過離岸風力是否真的適合於台灣一直有著許多爭論,此時我們不妨從美國現今的電力發展配置發展來看一下,再來回頭想想台灣的能源走向。


對美國來說,豐沛的風力發電則是未來最好的電力來源,根據國際再生能源署(International Renewable Energy Agency,IRENA)最近的研究顯示,美國的再生能源當中,蘊藏量第二名是風力發電,預估總裝置容量達 15,179GW,每年可發電 49,760TWh。裝置容量是太陽光電(Solar PV)的 8.1 倍(1,883GW),年度發電量是 16.3 倍(3,051TWh)。美國的風電蘊藏量是 2012 年全國發電總裝置容量的 14.7 倍(1,032GW),年度發電量的 12.8 倍(3,877TWh)。如果加速開發風力發電,美國很快就是非核家園,同時還有便宜的電力可以外銷,強化能源自主的國家安全目標。


Renewable energy resource potentials of US

▲ IRENA 認為美國的再生能源蘊藏量前三名依序為聚光太陽熱電(CSP)、風力發電、地熱發電(Source:IRENA,2015)

奇異電器看好風力發展

奇異電器(GE)是美國最大的風力發電機製造商,從 2002 年進入風電產業之後,迄今 13 年的時間,已經在全球累積安裝超過 25,000 支風機(Wind Turbine),平均一年約安裝 2,000 支新風機。GE 認為風力發電持續在全球成長,為了回應客戶的龐大需求,GE 持續在全球各地擴張。回顧 GE 的風電事業發展史,2008 年 11 月銷售第 10,000 支風機,2011 年 2 月銷售第 15,000 支, 2012 年 11 月銷售第 20,000 支,2014 年 12 月銷售第 25,000 支。我們可以看到 GE 每銷售 5,000 支風機的時間越來越短暫,從 28 個月縮短到 21 個月。如果假設 GE 一年銷售 2,000 支風機,平均每支風機 2.5MW,售價是 US$1.75M/MW,那麼 GE 的風電事業部年營業額約在 87.5 億元美金(新台幣 2,625 億元),大約占 2013 年 GE 營業額(US$146B)的 6%。核電事業部佔比不到 1%。GE 對於風電的重視程度,遠遠超越核電。

▲ GE 在全球安裝風力發電機

優良離岸風場半數於台灣海峽

偏好核能的朋友們最常見的誤解之一是認為只有在西風帶,才有穩定的離岸風電,台灣不在西風帶,所以不適合發展離岸風電。我們從 GE 全球風機安裝分布圖可以看到,不是西風帶的台灣、日本、印度、巴西等比較靠海的地區,都有安裝 GE 的風機,證明不是西風帶也有穩定的風電。
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 個在臺灣海峽,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。後面名次較佳的英國風場,平均風速在 11.21 – 11.91 m/s。臺灣海峽得天獨厚的「狹管效應」威力勝於歐洲的「西風帶」。


10 Year Global Wind Speed Ranking

▲ 全球排名前 13 名(總數 18 個)的離岸風電場,幾乎都在臺灣海峽(Source:4coffshore

低估核能的實際成本

偏好核能的朋友們第二個誤解是認為美國的核電具備低成本的優勢,批判再生能源高額的補助。事實上,IRENA 與 US EIA 的資料明顯指出傳統能源當中,核電也獲得龐大的政府補助(每年約 7-9 億元美金),核電的低成本只是一個假象。


IRENA analysis of US EIA(2011)

▲ 美國政府每年補助核電的金額非常龐大,核電的低成本只是假象。

IRENA 的「Remap 2030 情境」,認為 2030 年的時候,美國陸上風電的成本為 US$50-60 元 /MWh (1MWh=1,000 度電),離岸風電為 US$95-120/MWh,屋頂太陽光電 US$85-100/MWh,電力級太陽光電 US$45-55/MWh,核能發電為 US$90/MWh。這個預測清楚地告訴我們,核能發電的低成本優勢即將成為過去式,成本低廉的綠色電價在美國即將實現。
IRENA 也預測 2030 年美國的核電發電量剩下 707 TWh/y,低於 2010 年的 806 TWh/y。裝置容量剩下 96GW,低於 2010 年的 102GW。美國核電衰退無誤。美國政府與 GE 擁抱風力發電的趨勢非常明顯,毋庸置疑。
美國能源資訊署(US EIA)的預測,時常低估核電的成本,高估再生能源的成本。我們可以看到 EIA 認為,2019 年美國離岸風電的發電成本是 US$204/MWh,然而 NREL 的實際統計數字顯示,2008 – 2012 年平均離岸風電的成本僅有 US$160/MWh。陸上風電也有類似的狀況,EIA 認為 2019 年美國陸上風電的發電成本是 US$80/MWh,然而 NREL 的實際統計數字顯示,2008 – 2012 年平均離岸風電的成本僅有 US$70/MWh。EIA 的預測時常失準,可見得預測是一個很困難的工作,貿然引用 EIA 錯誤的預測結果,不如根據實際發生的數字來推估未來。


Comparison of LCOE for power sector technologies

▲ NREL 再生電力實際成本數字與各研究機構的預估數字比較表

發展離岸風電再輔以燃氣備援

比較「Remap 2030」與「Reference 2030」兩種情境,IRENA 認為新的預測 -「Remap 2030」將增長 130 – 150% 的再生能源使用量。核能發電使用量減少 22%,燃煤發電減少 58%,燃氣發電減少 20%,燃油發電減少 9%。可見得積極發展再生電力,的確可以達到減核與減碳的效果。即使,燃氣發電提供再生電力的備援,但總體來說也減少了 20% 的使用量。擁核團體誤解發展再生電力同時也會增加燃氣發電的使用量,實為一種誤解。「REmap2030」的預測顯示,燃氣發電的使用量將低於 2013 年的水準。台電興建中的燃氣發電廠,將會是台灣發展離岸風電的最好助力。


How renewables offset fossil fuels in REmap 2030 compared to Reference Case,2030

▲ 發展再生電力,達到減核與減碳的效果,亦減少燃氣發電使用量。

比較 2010 年與 2030 年美國的再生能源結構(並未統計常規發電),總量從 5EJ 成長到 18EJ。其中風力發電從 6.5%成長到 20.4%,非常顯著。太陽光電僅從 0.3% 成長到 4.7%。IRENA 認為美國風電裝置容量將從 2012 年的 60GW 成長到 2030 年的 356GW(其中 42GW 是離岸風電),CAGR 約 10% 。風電的發電量將從 2010 年的 96 TWh/y 成長到 2030 年的 1,154 TWh/y(其中160 TWh/y 是離岸風電),CAGR 約13%。10-13% 的 CAGR 與全球風電產業的成長速度接近,屬於合理預估。


Figure21

▲ 2030 年美國再生能源結構,風電將佔 20.4%

前瞻美國未來的電力供給,風力發電扮演最重要的角色。經營能力卓越的風電設備商 GE,展現強烈的企圖心,在全球擴張風電事業。從 GE 與 4C Offshore 的資料顯示,台灣比西風帶的歐洲更適合發展離岸風電。核電愈來愈昂貴的成本,使得 2030 年的美國不得不減少裝置容量與發電量,如果少了政府的補助,核電可能更快被美國市場所淘汰。做好燃氣發電,有助於發展再生電力,IRENA 認為,最後燃氣發電使用量也會下降。我們已經清楚看到,2030 年的美國將是減核與減碳的國家,台灣需要加把勁,不要落後美國太多。