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國際離岸風電發展邁入20年成熟期,台灣行不行?

108.04台灣銀行家雜誌第112期 / 撰文:藍弋丰

國際離岸風電發展邁入20年成熟期,台灣行不行?政治面干擾、過剩資金流竄
對我們來說,離岸風電或許是「未來新能源」,但英國第一座離岸風場已屆滿20年,過去價格昂貴的既定印象早已與最新發展不符。風機製造數量越來越多,效率也更佳,台灣是否能緊抓趨勢,讓離岸風電走出新的路?過去提到離岸風電,台灣人的印象往往認為是「未來能源」,其實這個觀念恐怕已經落伍了,因為2019年3月,英國第一座離岸風場營運就因屆滿20年而除役,這座在2000年興建的離岸風場,在當時算得上是「未來能源」,但是經過20年,已經遠遠落後現在風能產業科技,而成為風能發展史上足供緬懷的老古董。新風機效率跳升6倍這座風場位於英格蘭諾森伯蘭郡的布萊斯,布萊斯離岸風場當年是由歐洲最大電力公司意昂(E.ON)興建,整個風場僅僅只有2座2百萬瓦(Megawatt)風機,相較之下,英國最新的最大規模離岸風場,丹麥能源大廠沃旭(Ørsted)所興建的角海一號(Hornsea One)風場,共有174架離岸風機,每架規模7百萬瓦起跳,總最高發電容量達1.2吉瓦(gigawatt),布萊斯風場的風機與現在更大規模、更高效率的風機相較,經濟價值望塵莫及,只能純供憑弔。布萊斯風場的風機拆除作業於2019年4月進行,工期預計4到6周,其中一架風機拆除後,將用來作為意昂集團陸上風機的備用零件來源,另一架則給布萊斯港,作為訓練用途使用。意昂表示,將利用布萊斯風場的經驗,繼續在英國發展1.5吉瓦發電容量的離岸風電。當初的離岸風機規模,如今只是陸上老風機的規模。同樣在2019年3月,綜合工業大廠奇異(GE)在荷蘭安裝發電容量為5.3百萬瓦的柏樹(Cypress)原型機,是目前世界上最大等級的陸上風力發電機。至於離岸風機部分,奇異正在開發的最新機種Haliade-X,發電容量達12百萬瓦,而2000年時安裝的離岸風機規模只有2百萬瓦,如今已跳升6倍,由此可看出離岸風電在這20年來的長足發展,越大的風機,運作效率越高,因此在成本方面,離岸風電也同樣有極大改變。每度電成本明顯下降過去世人認為離岸風電是相當昂貴的能源,反應在我國的政策上,過去對風電認定是要以高躉購電價補貼才能發展,導致2017年時,政府設定的陸上風機20年固定費率躉購價格是每度電新台幣6.0437元;離岸風機則為階梯式費率,前10年為每度電7.4034元,後10年每度電3.5948元。但是這個離岸風電昂貴的印象早已與最新發展狀況不符。以台灣而言,競標開出每度電2.2至2.5元,當時新聞驚呼為破盤價格,其實這個價格在全球趨勢下來看,早已不意外,也並非特別破盤。台灣政府對離岸風電的全球價格趨勢認知可說較為保守,而非前瞻的觀點,不過,離岸風電的發展的確出乎所有人意料之外,包括風機大廠本身,在2014年,綜合機電大廠也是風機大廠的西門子(Siemens),當時發表的風電成本文件即指出,離岸風電的均化成本(levelized cost of energy, LCOE),也就是興建風機與營運維護的總成本,攤提到風機生命周期所發出的每度電,換算下來的成本,2013年時為0.14英鎊,相當於5.72元新台幣,但是,當年西門子預期,到2025年將降至0.061英鎊,也就是每度電只有約2.5元新台幣。2014年西門子預計2025年達到的成本,如今台灣的競標價就已經達到。那麼現在全球的離岸風電價格水準到底為何?離岸風電大國丹麥近來因應離岸風電成本下降,前期資本支出(CA P EX)比預計低40%,營業費用(OPEX)比預計低20%,因而修改離岸風電成本預估公式,新公式下,預計2020年完工上線的離岸風電,均化成本為每度電0.046歐元,換算為新台幣僅僅1.6元,離岸風電由於技術的快速進展,已經從過去的昂貴能源,一舉成為豐沛廉價能源的來源。離岸風電效率優於陸上風電這個結果,其實相當容易理解,因太陽能源(SunPower)創辦人理查‧史旺森(Richard "Dick" Swanson)聞名的學習曲線定律,闡述幾乎所有人類製造業的產品,在學習曲線圖上,價格的對數與累積總產量的對數都成一個固定的比例關係,每當累積總生產量倍增時,生產成本就會下降20%。這個定律來自於德儀的生產經驗,以及羅伯‧馬高利司(Robert Margolis)2002年的哈佛博士學位論文《了解能源領域科技創新:以光電為例》。風機製造數量越來越多,全球百架以上風機的風場比比皆是,相對的,以核電廠為例,每年興建反應爐數量很有限,在這種狀況下,風機製造在學習曲線定律下,成本下降速度勢必比核能更快得多,太陽能電池模組也是相同的情況。一般大眾對離岸風電的另一個錯誤認知,是以對平時生活中對陸上風的常識,認定離岸風電為「不穩定」。畢竟,平時走在街上,不都是一下有風、一下沒風嗎?沒有風,就沒有電力,怎會穩定呢?這個印象出自於一般大眾對大氣科學不夠了解,平時感受到風力時有時無,是因為氣流受到地面地形的干擾,產生許多亂流所致,尤其是城市內高樓密布,更是打亂了吹過的風,產生許多亂流與渦流,造成同一個位置一下有風、一下無風。同樣是在陸地上,若在高空,風力就穩定得多,即使一般人,也有過相關經驗,那就是放風箏,只要放到一定高度,風箏就能平穩飛行。風機的塔身高度向上發展,扇葉增大,因應的就是這個基本原理:越高空的風越穩定,利用來發電的效率也就越高。離岸風電效率優於陸上風能的原理也相同,一方面海上沒有山脈地形干擾,也沒有都市高樓,因此海上的風力原本就遠比陸地上穩定,氣流一致,可從氣象預報中準確推測未來的變化,因此離岸風電有「準基載」的稱呼,一方面離岸風機塔身與扇葉規模都更大,有利於更有效率汲取更高空穩定風能。離岸風電不會如平時生活中感受到的風力「時有時無」,只會隨著季節與日夜的變化有緩慢的周期波動。風機堅固性高 抵擋颱風無虞對於電力而言,所謂穩定性並不是一直發出同樣多的電力,因為電力供需需要時時平衡才是穩定,但是用電需求曲線並非一條直線,所以穩定性是指調度性,能隨時因應需求調度的資源,是穩定的資源。另一方面,雖然無法隨時因應需求調度,但是其變化都可預測,能夠事先準備調度搭配的資源,也有助於維持電網的穩定,會造成不穩定的,是不可預測性的變化。例如,過去台灣限電往往是因為核電廠意外跳機,無法因應突然減少大量發電容量,只好限電。台灣大眾也常從過去日常生活經驗,以及台電過去曾經安裝舊式小型風機在風災中受損的案例,質疑台灣身為颱風頻仍的地區,是否適合發展離岸風電,這點也是來自於對風電產業發展成熟度的不了解。事實上,國際電工委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)針對風機的分級標準中,其中第一級,也就是針對高風速地區的風機,要可抵擋風速達每秒50公尺,每年一次發生機率的高風速狀態要能抵擋到風速每秒52.5公尺,每50年一次發生機率的高風速狀態要能抵擋至風速每秒70公尺。風速每秒50公尺是什麼樣的概念?強烈颱風即中心持續風速達每秒51公尺以上。而風速每秒70公尺又是什麼樣的概念?據中央氣象局資料,過去台灣最強的颱風是梅姬颱風,近中心最大風速達每秒65公尺。風機可抵擋風速每秒70公尺,即連梅姬颱風也無法摧毀。風機雖然堅固,但是遇上高風速時停止運轉自我保護,是否會對電網造成不良影響?風機製造商針對這點也在技術上有所調整,西門子歌美薩(Siemens Gamesa)打造的8.0至167亞太區域專用離岸風機,在遇上高風速需停止運轉時,並非突然切斷,讓電網產生突來的驟降,而是逐步降低輸出,緩速降至零,提供調度緩衝時間。資金投入為金融業開啟新機會離岸風電與其他可再生能源的主要不同點,在於需要的前期資金投入更巨大,以丹麥風能企業沃旭在台灣的大彰化離岸風電計劃的四處風場而言,所需資金可能高達新台幣3,800億元,大約等於台北101大樓建造費用的6倍,如此大規模的資金需求,也為金融產業開啟了新機會。因為,各國政府發展離岸風電時,往往選擇只提供海域場址,並提出保證收購電價,風場的開發成本則完全由開發商自行負擔,由於需先投注大筆資金,開發商將向金融產業取得貸款,之後以穩定的保證收購電費收入回收支付本息,全球大型離岸風電計劃於是成為尋求穩定投資回報的資金避風港。沃旭在英國的宣傳,即主打風電提供英國資金一個新的、安全的投資機會。台灣積極發展離岸風電的政府政策,原本可望吸引大量國際資金跟隨沃旭為首的大風電企業來台,先前預估至2025年將帶來300億美元外資投資,一方面因為歐洲風電市場發展已久逐漸飽和,一方面中國市場採取完全封閉只保留給中國企業的態度,因此台灣成為國際風電業界的焦點。如今受到政治面干擾,相關投資可能受到影響,不過,就長期來說,離岸風電仍舊是可望帶來大量外資投資的機會。對本國資金而言,離岸風電也可能是個新的出路,台灣面臨超額儲蓄,連續5年突破2兆元新台幣,2018年國內銀行存放款差距超過新台幣10兆元,台灣銀行過剩資金不知該何去何從,成為爛頭寸,小則成天有專員打電話找人消費性貸款,大則大量以極低利息貸款給償款風險其實並非那麼低的大企業,毫無賺頭但也無能為力,亟需有能力吸收大量資金,風險低、報酬穩定的投資項目。台灣經濟體面臨諸多體質上的障礙,使得投資意願低落,過剩資金曾經成為炒作房地產的元凶之一,如今房地產也已經炒作至極限,不僅造成嚴重社會問題,資金見房地產已無「下一隻老鼠」也開始抽離,無處可去。雖然長期而言,仍要靠全面性的經濟體與政策法規改革來剷除投資障礙,才能真正解決問題,但是,若離岸風電產業能適時吸收國內過剩資金,將氾濫資金轉為國家能源建設的力量,不失為短中期的部份解決方案。就產業面而言, 政府強調本土化使得離岸風電發展引來政治上的干擾。其實,根據離岸風電的特性, 由於離岸風機零組件極為巨大,運輸困難且成本不划算,最終勢必在地生產、在地採購,不論是外商在台設廠,或是授權台廠製造組件,都是將商機與就業留在本土,即使不是本土企業,也增加了台灣人民在外商工作的機會,久而久之學習到外商的經營管理經驗與技術知識,人才流回台灣企業後,自然也能夠提升台灣企業競爭力,實無特別在政策上強調本土化的必要性。離岸風電在台灣從一頭熱到政治跌跤,也讓全球產業議論紛紛,然而離岸風電終究是台灣能源自主與能源轉型的重要政策,一時顛簸,期望未來仍能穩健推動,成為台灣能源自主與產業發展的支柱。

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