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離岸風電大解密:三階段推動 2025接軌國際

2018/10/29 |撰文:李珣琮(台灣經濟研究院再生能源辦公室主任) 點閱人次: 712

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苗栗外海的台灣首座離岸風力發電機
圖片提供/經濟部能源局

今年(2018)可說是台灣的離岸風電元年,風電從陸域至離岸,由示範獎勵、潛力場址到區塊開發,每一步都在為國內的基礎設施及產業供應鏈奠定良好的根基。
本篇將仔細剖析離岸風電政策內容、詳細走向與未來趨勢,解開離岸風電的迷霧!不看就落伍啦~


風力發電技術成熟、最具經濟規模、成本接近傳統能源的再生能源選項

全球風力發電市場自1980年代開始急速興起,至今發展已超過30年,技術成熟、最具經濟規模、成本最為接近傳統能源的再生能源選項;離岸風力發展雖較慢,但因為受惠於陸域風力的開發經驗、風機及關鍵零組件快速的技術進步及風場開發的規模經濟,使得發電成本快速下降,預期未來將可媲美傳統能源價格,因此離岸風電的裝置容量近幾年來大幅成長。

根據歐洲風能協會(European Wind Energy Association, EWEA 2018)統計,2017年底歐洲已開發設置92個離岸風場案件,總裝置容量達到15,780MW,其中設置容量最多的4個國家依序分別為英國、德國、丹麥及荷蘭。

回到台灣,行政院早在2012年2月核定「千架海陸風力機」計畫,以「先開發陸域風場,續開發離岸風場」做為推動策略,逐步帶動風電由陸域推向離岸發展,同年7月的離岸風力示範獎勵辦法,啟動發展離岸風力的第一步,期望透過示範計畫的成功案例,建立國內離岸風力發展能量,再透過潛力場址的申請及未來後續區塊開發的大規模市場商機,達成國內離岸風電設置量目標,並帶動離岸風電產業發展。


風機大型化、風場更深遠、風電技術再提升、風電成本再下降

一、大型化發展

為強化離岸風場成本競爭力,各離岸業者積極尋求可降低成本的方式,根據丹麥市場研究機構MAKE Consulting 2016年研究報告指出,降低風力發電機成本的主要方式是提高發電機的單機容量,不僅可降低風場單位投資成本,也可以降低運維費用、提高發電量,有效降低發電成本。

根據MAKE(2017)發布資料顯示,全球離岸風電的單機容量逐年提高,2011~2016年間單機容量介於3~4.99MW的發電機超過70%;預估2017年以後,發電機單機容量規模將朝5~7.99MW,甚至8MW以上發展,占比預估達71%。MAKE公司更預測,至2024年離岸風機單機容量可達到 12 MW左右;另根據歐洲風能協會(EWEA, 2018)統計,歷年完工案件的風力機裝置容量有逐年上升趨勢,2017年完工的新設案件平均單機容量已接近6MW,比起2014年的平均單機容量4MW,在最近3年間已增加近2MW,如下圖所示。

全球及歐洲離岸風力發電機單機容量發展趨勢
資料來源/
1. MAKE (2017), “ How has offshore wind become so cost-effective and what are the consequences?”
2. WindEurope (2018), “Offshore Wind in Europe - Key trends and statistics 2017.”

隨著單機規模逐漸的倍增擴大,伴隨而來的現象則是風場開發的風機設置數量減少,整體單位設置成本也將下降。依BVG associates(2014)顧問公司針對離岸40公里、平均水深25公尺、風場規模500MW的風場推估,單機容量從2014年的4MW提高至2025年的8MW時,可使發電成本下降36%之多。

換言之,在相同設置規模下,採用大型單機容量,不僅可使離岸風機設置數量減少,其他設置成本包括:海底電纜、建造海事工程、運維費用等,也將因規模經濟使其單位成本下降,因此在技術進步與單機容量朝大型化的發展趨勢下,預估未來離岸風電的發電成本將呈現階梯式下降趨勢。

二、更遠、更深的風場設置

全球離岸風場開發初期因經驗尚不足,在技術、併網、施工及開發成本考量下,大多選擇離岸距離較近及水深較淺的風場進行開發,待經驗累積學習效果逐漸發揮綜效後,風場設置也就更遠、更深。

根據歐洲風能協會(EWEA, 2018)統計,自2009年以來,大多數案場設置在距岸約20公里內、水深15公尺;在技術進步和單機大型化發展的推動下,為了提高離岸運營效能,開發商朝更遠的水域尋求更優質的風資源。例如2017年歐洲併網的離岸風場距岸已提高到41公里、水深大多27.5公尺,未來更要朝向距岸約200公里、水深50公尺的目標前進(如下圖所示),讓更多的風力資源可以利用。

全球離岸風場設置環境統計圖統計圖
資料來源/EWEA (2018), “Offshore Wind in Europe - Key trends and statistics 2017.”

台灣風電進展:完成示範階段 邁入離岸風電基礎建設期

一、「示範獎勵、潛力場址、區塊開發」整體戰略清晰

台灣離岸風電不僅是重要的能源來源,更是產業發展的核心戰略,透過「示範獎勵、潛力場址、區塊開發」的整體規劃,勾勒出清晰的發展戰略。

2017年已完成「示範獎勵」(Demonstration Incentive Program, DIP)的2架示範機組,裝置容量共計8MW。在此一基礎之下,政府規劃2020年目標為「示範風場」與「潛力場址」(Zone Application for Planning, ZAP)合計設置容量520MW;另中長期目標為2025年合計「潛力場址」與「區塊開發」(Zonal Development, ZD)的設置容量要達成5,500MW。當然,中長期目標將會視產業競爭發展的空間及未來電力需求變化,進行滾動檢討與調整(請詳見下圖)。

我國離岸風電推動目標與三階段策
資料來源/經濟部能源局,2018年

二、三階段依循前進以確保戰果

在實際的推動上,政府現以三階段策略逐步實踐推動目標,其中第一階段已於2012年7月3日啟動,由經濟部公告「風力發電離岸系統示範獎勵辦法」,藉由示範獎勵案確認我國設置離岸風電於法規面、技術面及財務面的可行性,並預定於2020年以前完成示範風場開發案。2017年4月也已於苗栗外海設置完成2架離岸風力發電機,完成示範階段任務,第一階段可說已經達陣。

接續的第二階段策略是推動潛力場址前置規劃與作業,這個階段的任務是藉由市場足夠的市場規模來建構我國離岸風電基礎設施,經濟部也在2015年7月2日公告「離岸風力發電規劃場址申請作業要點」,公開36處潛力場址供業界進行投資評估,讓業者提前展開規劃作業,但也要求業者必須在2017年底前通過環評,以及在2019年底前取得籌設許可,讓推動期程可與第三階段的區塊開發接軌。目前已有超過10GW的風場通過環評,累積了十分充裕的離岸風電裝置能量。

第二階段兼採遴選作業及競價作業的方式,選擇優良業者投入經濟規模開發,引導離岸風電成本接軌國際、建構離岸風電產業供應鏈。達成降低未來躉購電能的支出負擔,也讓離岸風電產業成為台灣經濟發展的動能。


離岸風電已成為台灣耀眼新星

以參考國際發展經驗及培育本土化離岸風電產業供應鏈做為核心思想的三階段戰略,實際推動作法是以台灣西部海域的優質風場做為市場誘因,吸引國內外業者在我國投資建廠,建立產業鏈本土化實績,採取了「先遴選、後競價」方式選擇優質開發商,配合國內電網系統強化、風機組裝碼頭、水下基礎碼頭等基礎設施建置期程,分配未來各年可開發容量,穩健有序地推動離岸風電發展,明確未來風場施工及完成期程,期使有效開發與管理。

簡而言之,這個戰略就是政府規劃的3.5GW的裝置容量進行廠商遴選,並將國產化列為重要考量因素,後續再導入市場競爭元素,將約2GW的裝置容量以競標方式給予價格最低的業者,藉以減緩未來電價上漲的壓力,從而達到發展再生能源、設置足夠機組、建構產業供應鏈,亦即環保、能源、經濟三E(Environment、Energy、Economy)均衡的目標。

一、 遴選3.5GW:引進國際優良企業、建立產業供應鏈

根據經濟部公告的「離岸風力發電規劃場址容量分配作業要點」,明確要求未來規劃於2021年至2025年完工併聯的開發商,要承諾提出具體產業關聯執行方案、佐證資料及工業局意見函,藉以敦促業者實踐產業本土化目標;此外,上述要點中也要求開發商應承諾以最佳可行技術執行環境影響避免與減輕對策,並應從《電業法》規定設置的電力開發協助金中,提撥3%經費投入生態環境融合及企業社會責任項目,賦予業者減輕生態環境影響或投入復育措施的責任。至於離岸風電的電價,則視開發商和台電公司簽約時的躉購費率而定。

基本上,這個階段的目的在於選擇出信譽良好、而且願意協助台灣建構本土離岸風電產業供應鏈的國內外企業。

二、後競價2GW:利用價格競爭、降低發電成本、促進產業競爭力

遴選完3.5GW後,再透過競價作業程序,依其投標的電能躉售價格,由低至高進行排序,再決定由哪些開發商得標。這個階段的平均得標價格是2.4889元/度,顯示政府策略見效,大幅降低了發電成本(容量分配結果如下表)。然而其中更重要的意涵在於,價格為何可以這麼低?因為市場研判透過前期的風場開發與產業鏈建構,台灣離岸風電的營運能力與製作能力都已經具備,發電成本自然可以和國際競爭,加上技術的不斷進步,所以用這麼低的電價來設置離岸風電仍有利可圖。

簡單的說,就是政策要推動的三大目標,到此階段可說是完全達陣,不僅為國內提供充裕的再生能源電力,更使台灣有機會成為亞太離岸風電的製造中心,提供經濟發展強而有力的動能。

表/我國離岸風電潛力場址容量分配結果
我國離岸風電潛力場址容量分配結果
資料來源/經濟部能源局,2018年

三、發展路徑明確可行、離岸風電穩定前進

經過一番的說明,整體來說,我國離岸風電發展路徑設計,比照國際經驗採「先遴選3.5GW、後競價2GW」方式,以兼顧再生能源推動與國家財政平衡來推動。2018年躉購費率5.8498元/度,確實就是現階段離岸風電的發電成本,而且須在2019年前取得電業籌設,與台電公司完成簽約,並在承諾期限年前完工商轉;2018年6月22日競標則於2025年發電的離岸風電機組的平均得標價格為2.4889元/度。透過政策推動,台灣離岸風電的發展軌跡將與德國、英國等先進國家相似(路徑見下圖),離岸風機可以大量裝置,透過躉購費率的每年的檢討修正,價格則將持續下降,預期2024~2025年價格可降至與德國、英國等發展成熟國家相當的水準。

我國離岸風電發展路徑圖
資料來源/經濟部能源局,2018年;台經院彙整

環保、能源、經濟三E均衡 透過離岸風電戰略達成

透過現行的遴選及競標的策略做法,預期從2018年到2025年的7年間,將能夠逐步建立國內基礎設施及產業供應鏈能量(包括塔架組件產製、海底電纜及變電站建置、海事工程建造、運轉維護能量),所產生的經驗累積、規模經濟、風險降低等效益,可預期未來開發設置成本將呈下降的趨勢,達成競標廠商所期望塑造2025年的風場開發環境。

經濟部依照規劃的三階段戰略,勾勒出明確發展路徑,逐步的向前邁進,目前正一步一步地完成中,不僅完成優良廠商的遴選與競標,晚近這些廠商也紛紛和國內企業完成工程合約簽訂;不僅風機的設置指日可待,產業鏈的建構更已立下基礎。離岸風電不僅是台灣主要的再生能源,更是台灣產業發展的新重心。環保、能源、經濟的三E均衡,透過離岸風電的整體發展戰略,我們做到了!


關鍵字:離岸風電,再生能源,政策,三階段推動

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