台灣的能源改革:發展再生能源

An offshore wind farm in Euyrope (Photo: Dong Energy)
An offshore wind farm in Euyrope (Photo: Dong Energy)

 

德國推動的能源改革,使這個工業大國成為全球再生能源發展的領導者。車諾比核災引發的不安,以及對全球暖化與能源安全的關切,促使德國在1991年制訂能源再生法案,率先建立上網電價補貼制度,以帶動替代能源方面的投資。

德國今天全部的電力,有30%來自再生能源,包括太陽能、風力、生質能源與水力。德國也是再生能源設備製造、設計、研發與安裝方面的領導者。其再生能源政策更是其他國家參考的標準。

台灣目前也在推動能源改革,在若干方面,台灣的目標比德國更為遠大。

今年5月就任的蔡政府已承諾廢止核能發電,同時要依國內法與對國際的承諾,在2005年的基礎上減少20%的溫室氣體排放量。蔡政府並承諾維持穩定與價格合理的電力供應,以維持台灣的經濟發展。

Highly specialized equipment, such as this jack-up vessel, is used to install off-shore wind turbines. (Photo: Wikipedia)
Highly specialized equipment, such as this jack-up vessel, is used to install off-shore wind turbines. (Photo: Wikipedia)

目前核能占台灣整體發電量的17%,蔡政府計劃利用再生能源產生20%的電力,其中太陽能發電裝置容量達20GW,離岸風力發電占3,000MW。政府並且預期,透過節約能源的努力,所省下來的電力相當於兩座核能電廠的發電量,此外,在再生能源方面的投資,將可在全球為台灣產業製造無限商機。所有這些要在2025年以前,也就是在不到10年的時間之內完成。

蔡英文在總統競選期間說,台灣有豐富的風力與太陽能資源,也有再生能源方面的科技能力。她告訴媒體說:「台灣有發展各種綠色能源的必要條件。如果我們能夠整合資源,將有機會成為亞太綠能創新研發中心。」

蔡總統9月8日在接見國際半導體產業協會(SEMI)與台灣半導體產業協會(TSIA)董監事及國內外半導體企業高層時表示,有越來越多企業希望採購綠色能源,甚至以「能不能買到綠能」這件事情做為投資的前提;因此,提供充足、透明且具有價格競爭力的綠電,不僅是因應環保趨勢,更是改善投資環境的基礎工作。這個國際趨勢可在國際能源總署(IEA)去年的預測看出。IEA說,到了2040年,歐洲電力將有一半是靠再生能源,中國與日本占30%,美國與印度的比例也將達到25%。

對台灣來說,在2025年減碳20%是個遠大的計畫,許多人認為根本做不到,但蔡政府決心貫徹執行。事實上,政府已經採取釐清法規與政策的具體步驟,讓投資人有信心,而且行政院已成立能源暨減碳辦公室,負責協調各部會以達成減碳的目標。

能源暨減碳辦公室執行長楊鏡堂證實,政府將投資1.3兆新台幣(410億美元)推動再生能源的發展,但他也說,經費運用的細節要到年底才會定案。

全球再生能源產業對於台灣的計畫給予相當正面的反應。今年8月,瑞士投資公司Partners Group與台灣太陽能開發廠商天泰能源集團宣布,將投資進行2億美元的計畫,未來3年要在台灣裝置發電容量達500MW的太陽能發電設施。天泰是台灣最主要的太陽能發電業者,目前台灣的太陽能設施有10%屬於該集團。國泰人壽表明將額外投資2,000萬美元,天泰總經理陳坤宏說,將以舉債務融資再取得7億美元資金,使得計畫總金額達到9億美元以上。

Equis Fund是全球性的私募股權投資公司,對亞太地區各國的再生能源與設施進行許多投資。據說該公司計劃在彰化縣投資150億新台幣興建再生能源發電廠,包括太陽能與風力發電在內,裝置容量達250MW。

台灣剛興起的離岸風力發電市場,也引起各國廠商的興趣。2016年台灣風力發電國際招商大會與綠能產業展8月24、25日舉行時,吸引歐洲與全球其他國家共100多家公司與組織參加。出席的代表指出,台灣對於風力發電深感興趣。副總統陳建仁到會場參觀並表達支持。

丹麥離岸風力發電廠商丹能風力股份有限公司在亞洲的主管柏森文說:「本地對離岸風力發電,普遍的態度都十分積極。目標已經訂定,補貼已經存在,而且有政府當局專責處理。」丹能公司在密切注意台灣離岸風力發電市場的走勢。

柏森文認為台灣是個相對成熟的市場。他說,台灣在建置離岸風力發電設施的發展方面,進度超過許多鄰近國家。他說:「我們的分析認為,這是個發展離岸風力發電很好的環境。」

但就在綠能產業展那個星期,丹麥離岸風力設備安裝業者A2SEA未能如期在苗栗外海安裝兩根單樁。單樁是圓柱型鋼管,安裝在海床做為支撐風力發電扇葉的支撐結構。台灣風力開發業者上緯再生能源公司委託A2SEA架設這兩個單樁,用於該公司旗下海洋風力發電公司離岸風場的先導計畫。據媒體報導,由中國廠商振華重工製造的單樁體積必需要夠大才能承受台灣海峽嚴峻的海洋條件。據說這些單樁高達90公尺,直徑將近7公尺,每根重約700噸。

業界消息人士說,單樁的體積因而超過運送船隻的承載量。A2SEA在9月初宣布退出,理由歸究於「設備與技術性的失敗以及單樁承包商的延誤」。據說本計畫已由Otto Marine Ltd.的新加坡子公司GO Offshore接手。但還有新的問題,這次是涉及瀕危動物—台灣白海豚。環保團體指控GO Offshore公司違反何時可以操作單樁安裝設備的規定,可能使海豚的聽力受損。環保人士並揚言要迫使台灣的環境保護署以行動介入。

Taipower Fuel Prices as of August 2016 (Source: Taipower)
Source: Taipower

這項耗資833萬美元的先導計畫是台灣第一個離岸風力發電設施。此設施原本要在今年底開始對電網供電,但這個目標目前看來將難以達成。

蔡政府推動能源改革的目標,很明顯在陸地與海上都將面臨挑戰,例如發展離岸風力發電必須考慮到經常發生的地震與颱風。此外,台灣人口稠密,很難找到足夠的空地設置大規模的太陽能發電廠,以達到20GW裝置容量的目標。

但更大的障礙可能在於官僚體系的繁文縟節,相關政府部門之間欠缺協調,以及再生能源計畫過於繁複的審核過程。

天泰能源總經理陳坤宏形容,太陽能發電裝置的審核程序「非常、非常複雜」,要針對電力來源對於電網的影響就必需要進行好幾個月的深入分析。陳坤宏說,他只得請台電公司退休的工程師來進行分析。

另一方面,具有全球再生能源經驗的公司不認為這些構成問題。柏森文說:「這裡不像其市場,還沒有單一窗口,但沒關係。」他認為,台灣目前跟德國在1990年代初期的情況相類似;他並指出,在發展初期,政府在決策過程中想要納入各方意見,審核程序會比較繁複。

風力發電

根據經濟部能源局的數據,截至2015年,台灣陸地風力發電裝置容量已達642MW,但由於台灣面積有限,加上地方民眾經常表達反對意見,進一步發展陸地風力發電的可能性並不大,因此各方寄望於離岸風場。離岸風力發電的上網電價高出很多,但風險也大得多。陸地風力發電上網電價為每kWh 2.88新台幣,離岸發電上網電價為每kWh 5.98新台幣。

政府支持的工業技術研究院估計,台灣海峽的潛在離岸風力發電量為15.2GW。台灣海峽平均風速達每秒11公尺,被認為是亞洲區內最理想的風場之一。

蔡政府計劃在2025年以前,達到3GW的離岸風力發電目標,到2030年達到4GW,但業界人士希望可以達到更高的目標。不過,台灣欠缺發展離岸風力發電所需的經驗與資源,針對環境、地質與其他條件必須進行的研究尚待完成,法規制度也只制訂了一部分。

為了因應這些問題,台灣邀請歐洲等地經驗豐富的離岸風力開發廠商前來參與,例如上緯海洋風力發電Formosa OWF 128MW風場計畫32座扇葉的基座,全部是由丹麥COWI工程顧問公司設計。如上所述,上緯正設法在台灣海峽安裝兩個單樁,要在100公尺的高度支撐兩個西門子公司製造的4MW扇葉。這兩個機組將要當做整個計畫的原型。

歐洲公司相信,在台海設立的離岸風力發電設施,可以承受本地常見的強烈颱風與地震。颱風來襲時,最大風速可達每小時250公里以上,但專家說,更大的危險在於大浪可能衝擊發電機組的結構。但研究顯示,台海風浪在颱風來襲時最高達到19公尺,跟已經設有風力發電機組的北海相去不遠。地震是另一個考量因素,但業者也相信,他們可以設計出足抗震的風力發電機組。

丹能風力的柏森文說:「我們知道這裡的條件跟歐洲不同,但我們認為,要針對颱風或地震進行設計將不成問題。」

9月初,包括海事與離岸認證業者ABSG諮詢顧問公司、Keystone工程公司、Principle Power Inc. 在內的多家美國企業,在經濟部工業局的安排下與中鋼公司、台灣風力發電產業協會以及中國驗船中心代表簽署備忘錄。備忘錄的目的在於運用路易斯安那州Keystone工程公司與加州Principle Power Inc.開發的離岸風力發電技術,在台海設計較能抗震防颱的風力發電基座。

Most of Taiwan's current 962MW of solar power capacity is installed on rooftops, such as these barns in Yunlin County. (Photo: SinoGreenEnergy)
Most of Taiwan’s current 962MW of solar power capacity is installed on rooftops, such as these barns in Yunlin County. (Photo: SinoGreenEnergy)

根據工研院的研究,台灣理想的離岸風場有60%位在水深超過50公尺的水域,這是離岸固定風力發電機組高度的極限,因此在8月的綠能產業展期間,法國歐風能源股份有限公司建議採用漂浮機組。這項技術最近才開始商業化,歐風能源在大中華地區的負責人施西龍說,歐風能源除了可以使深水地帶風力發電變為可能,對海洋生態的衝擊也比較小之外,更可以在陸地上打造,完成之後再拖到外海安裝,以減少安裝過程的障礙。

圍繞離岸風力發電設施的主要問題之一,在於它對漁業及海洋生態可能的衝擊,因此環境評估是這類計畫面對的另一項挑戰。專家們必需重視對生態的影響,例如中華白海豚分出的亞種台灣白海豚數目已十分稀少,很可能因顧及海豚的生存而使得台海部分海域無法推展風力發電。

業者預期具有政治影響力的漁會團體可能持反對立場,也體認到必須及早與他們以及沿岸居民溝通,藉著提供社會福利或成立基金以彌補損失的方式爭取支持。

台灣許多與離岸風力發電有關的產業原本就具有相當實力,包括鋼鐵、造船與扇葉材質碳纖維等,但要符合離岸風力發電廠商的需求,需要在發展特定能力方面進行投資。歐洲發展風力發電的時程一般是8到9年,但蔡政府訂定的時程比較短,這表示供應商此刻就必須投資,準備生產。

柏森文說:「我們希望有各方面的參與者,包括本地業者加入離岸風力發電的行列。且必須現在就開始投資。但要投資,先要有若干合約需求,不然誰要投資安裝船?誰要投資單樁製造或電力組件的生產?」

離岸風力發電相關業者強調,在建立市場的現階段,成敗的關鍵在於穩定的法規架構。他們說,唯有建立穩定的法規架構,國外業者才有信心進入市場,他們進入之後,將創造出需求由本地的供應商來滿足。例如資料蒐集階段的可行性調查與環境影響評估,就已經用到本地資源。

離岸風力發電機組高達100公尺,扇葉直徑達120公尺。因此業者也認為台中與彰化亟需開發可以裝卸這類大型設備的工業港口。同時,電網也必須升級、擴充,以確保離岸風力發電能夠成功。

離岸風力發電近來成為矚目的焦點,但德商風電能源技術服務有限公司台灣分公司SolVent經理黎森依然看好陸地風力發電的前景。他以電子郵件指出:「離岸風力發電進展不如預期順利,我們認為各界對陸地風力發電的興趣將重新點燃。」

黎森表示,SolVent提議推動裝置容量10GW的陸上風力發電計畫,並欲透過在當地投資並創造大約2,000個工作機會化解地方的反對聲浪。此項計畫,將在平均風速達到每秒7公尺的地方架設風電能源技術公司的4MW風力發電機組,因而提供每kWh 2.88新台幣的陸上風力發電上網電價。這是個相當高投資報酬率的計劃。

 

跟許多離岸風力發電業者一樣,德國風電能源技術公司也認為台灣可以成為亞洲發展與製造中心。黎森指出,台灣有「好的地理位置,人力素質良好,工資也合理」。他說,「如果有市場」,風電能源技術公司將考慮在台投資生產扇葉、發電機與組裝設施。

 

 

他寫道:「台灣政府該做的,是建立一個架構,讓社區投資的風場能夠很容易建置起來,加快審核過程。」他建議保證風力發電可以連上電網,並且排除依各計畫逐一進行環境影響評估的做法,因為「所有的風力發電機組基本上都一樣,因此除了特定範圍,可以對沿岸整個地區做一項通盤的評估就行了」。

 

太陽能發電

在風力發電引起國際投資者的注意的同時,但蔡政府太陽能光電發電計畫的目標更為遠大—要在2025年以前達到20GW的裝置容量。台灣目前太陽能光電裝置容量約962MW(根據「陽光屋頂百萬座」計畫的網站資訊),到今年底可能超過1GW。政府最近宣布短期目標,要在2018年中以前增加1.44GW的裝置容量。

台灣是否已經準備好可以發展出如此快速、大量的成長太陽能發展?

到目前為止,在政府推動的「陽光屋頂百萬座」計畫之下,台灣太陽光電裝置容量幾乎全數是在建築的屋頂上。利用屋頂發電的民眾,可以享受較優惠的上網電價。如果太陽光電設施安裝在地面,2017年的上網電價是每kWh 4.35新台幣,若是裝在屋頂,上網電價補貼是每kWh 6.02新台幣。屋頂發電設備通常規模較小,一般都在500KW以下,依能源局規定屬於第3類發電設施,不必像第1類的「太陽能發電廠」那樣受到繁複的法規限制。

天泰能源的70MW太陽能發電設備全都是安裝在南台灣的農舍屋頂上,尤其是雲林縣。許多工廠與政府機關建築,也已在屋頂或頂樓安裝太陽能板。

但太陽能發電業者承認,要達到20GW的裝置容量,甚至是只有2GW,台灣都需要開始在地面安裝太陽能板,但要取得必要的土地將會是非常大的挑戰。台灣有2/3的面積是陡峭的高山,多數禁止開發,以免在地震或颱風時造成坍方。台灣約2,300萬人口在剩下1/3的土地上生活、工作與從事農業活動,因此台灣的房地產價格在全球名列前茅。

農業委員會與經濟部能源局共同合作,準備將大約803公頃的農地用於太陽能的發展。這些農地因為過度抽取地下水導致地層下陷,被認為無法耕作。據說政府考慮另外劃定1,200公頃,主要是在雲林與彰化的農村地區。在這些地方設置太陽能板不需要特別的環境影響評估,但因為這些農地幾乎都是分成小塊,由數千個私人持有,光是取得幾公頃用地,可能都得跟好幾百位地主溝通。

天泰能源的陳坤宏說,為了利用太陽能產生大約100MW的電力(大約需要100公頃土地),需要跟700位地主談判,因此「我們花了很多時間在雲林縣辦公聽會跟村民溝通,特別需要說服村長,讓他瞭解我們是好的太陽能發電投資者」。

個別農民每出租1公頃農地給太陽能開發商,每年可獲得35萬新台幣的收入,但許多農民團體依然反對;雖然目前用於架設太陽能發電設備的農地被認為無法耕作,但台灣社會對於如何利用空地還是有許多不同的意見。

另一個問題是使太陽能發電設施與台電電網相連的成本:業者必須在核准發展太陽能發電的土地上興建變電所,並且架設線路。

台灣今天投入太陽能發電的經費,在一年前是無法想像的事。這個轉變反映出全球對於太陽能的需求暴增,也反映出蔡政府堅定的決心。台灣市場研究公司集邦科技旗下的綠能趨勢網估計,全球對於太陽能發電的需求在2015年達到56.4GW,今年可能達到63.4GW。在再生能源設施方面的投資,如今已超過傳統發電產業的新投資。投資者在全球找尋新的市場,包括台灣在內。

天泰能源總經理陳坤宏說,Partners Group一開始找他談投資的時候,他原本認為投資金額在3,000萬到4,000萬美元之間應該算是實際,但對方放棄參與說這個金額太小,不值得他們參與。他把計畫中太陽能板裝置的地點從屋頂改到地面,將發電規模提升到300MW,但Partners Group還是覺得規模太小。最後經過談判,決定投入2億美元,建置裝置容量500MW的太陽能發電設施。

除了風力與太陽能發電,台灣預見地熱發電成為能源選項之一,並且擴大使用生質燃料。

運用所有這些再生能源,是否能產生台灣所需電力的20%?時間非常有限,但投資金額相當龐大,而且政府與業者似乎都已「動了起來」。台灣確實有可能成為亞太地區再生能源發展的先驅。

 

 

 

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