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歐洲大國相繼投入離岸風電

2018-01-24 12:57智動化

【作者: 王明德】

2018年1月(第33期)
2018年1月(第33期)
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與其他再生能源相比,風力發電在製程中相對汙染較低,且運轉後幾乎達到零排碳的狀況,因此風力發電漸取代傳統能源發電,成為國際主流,由於全球陸域優良風場已趨飽和,各國正逐步延伸至離岸風場的開發,而相對於陸域風場,離岸風電開發具備「雙高特性」,亦即高成本和高風險。

以計劃各階段而言,從風場建置可行性評估、融資保險資金取得到併網商轉、離岸風場運轉維護等步驟,其風險將在安裝過程中達到最高,不僅如此,離岸風力發電產業發展也會受到周遭動態環境的影響,例如政府政策、全球經濟走向、融資議題等,皆是左右離岸風場發展的關鍵因素。

根據世界風能協會(GWEC)2017年的統計報告,至2016年底全球離岸風力發電累計裝置量為14,384MW,其中超過97%的裝置量主要分布於歐洲地區,包括北海、愛爾蘭海和波羅的海,總計歐洲離岸風力發電累計裝置量達12,631MW,主要以英國、丹麥與德國為前三大累計裝置量國,其中又以德國2016年離岸風電新增裝置量為813MW,居全球之首;荷蘭以691MW居第二;英國56MW居第三。

圖1 : 在節能意識抬頭下,風電成為各國發展潔淨能源的重點策略。(Source:...
圖1 : 在節能意識抬頭下,風電成為各國發展潔淨能源的重點策略。(Source: Clean Technical)
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隨著離岸風機產品逐步進入成熟期、其生產經驗不斷的累積;外加產量的增加,讓生產效率提升,而原材料的採購成本不斷降低,諸多因素讓整體離岸風場的建置成本逐步降低,且離岸風機價格快速下降,有利未來整體離岸風場的規模開發。

此外,市場研究機構Markets and Markets預測,2017年的全球離岸風電市場約270.2億美元,預計期間以15.32%的複合年成長率成長,估計到2022年成長到551.1億美元,而未來的風電市場將以亞洲為主、其次為歐洲與北美。預估將有28個超過1,000 MW的風電市場及9個超過10,000 MW的新興市場正準備崛起,如拉丁美洲、中東、非洲等地。

離岸風電已成投資重點

根據21世紀再生能源政策網公布,2016年的全球再生能源新增投資總額為2,860億美元,相較於2015年的2730億美元增加了4.76%,其中主要投資重點將著重在太陽光電及風能發電。

資金來源主要來自中國、印度及其他開發中國家投資,而以開發國家投資成長,從2011年開始呈現趨緩狀況,綜觀過去五年,德國與英國仍為主要的兩大投資國,以歐洲離岸風電產業的投資年均成長率30%來看,其中英國在2016年投資達到105億歐元,更從2010年來吸引了近313億歐元投資金額,成為最大離岸風力發電市場。

2016年底,英國、德國、荷蘭和比利時決定了11項的最終投資決策,金額估計達182億歐元,相較2015年成長39%,預期將帶動歐洲離岸風電新增裝置量約4,948 MW;並至2020年新增裝置量將高達24.6 GW。

受到國家再生能源行動計畫影響,Wind Europe 2017年7月27日於布魯塞爾公布的數據,歐洲在2017年上半年裝置6.1 GW的風力發電,其中陸域與離岸風電分別各占4.8 GW和1.3 GW;在投資方面,2017上半年新增資產融資達到83億歐元,其中陸域風電為54億歐元,離岸風電為29億歐元,遠低於2016年同期的140億歐元紀錄。英國再生能源行動法案將導致德國、西班牙與法國的市場集中度更高,顯示產業需要明確2020年之後的數量規劃,以維持目前降低成本的趨勢。

圖2 : 離岸風電的設置地點偏遠與裝置大型化,讓維修難度大幅提升。(Source...
圖2 : 離岸風電的設置地點偏遠與裝置大型化,讓維修難度大幅提升。(Source: energy.gov)
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在離岸風機部分,全球相關市場正朝向大型化及規模化發展,且成本逐年降低中,就風力渦輪機來看,4.8 MW級以上的風機為歐洲現階段的主流,而亞洲地區風機主流仍介於3~4 MW。以市場占有率來看,西門子依舊為市場領頭羊,其次為三菱重工Vestas為主。

根據EWEA(2016年)統計,風機基座以單樁型式為主(佔歐洲市場97%),其次為套筒型式基座,由於離岸的技術複雜度較高,產品品質要求度也相較於陸域風電嚴苛,導致2016年開始風電市場上出現領導大廠併購風潮,以合作、聯盟等不同型態來分攤開發成本與風險。

歐洲各國陸續展開布局

綜觀國際主要離岸風電國家,如英國、德國、丹麥及其中國均設定離岸風電累計裝置目標在2020年超越10 GW,主要使用的政策工具包含電價獎勵、融資補助、租稅優惠,以及建立自主離岸風力機產業。

英國政府積極實行再生能源義務憑證制度與差價合約躉購電價制度,讓風電業者得以用固定價格售出電力,並以衍生性的金融商品在金融市場流通以吸引更多的資金投入,透過政策引導讓英國一舉成為全球最大離岸風電市場。

未來英國風電市場仍持續看漲,除優惠電價的補貼政策外,同時採用大規模的使用區塊開發方式,將有助於離岸風電裝置的快速推展,預期目標在2020年總裝置量達40 GW,此外,為了吸引國際大廠進駐英國,同時扶植當地產業加速發展,英國政府積極成立離岸風電測試中心,該中心功能為發展新世代離岸風力機組技術、提供技術示範和設備、建立離岸風電設備供應鏈等,預計創造約7萬份的就業機會,產值逾3,733億元新台幣。

德國部分,受到再生能源法(Renewable Energy Act;EEG)的影響,導致近年面臨三大挑戰,首先是再生能源發展的資金成本完全轉嫁於電價上,造成電價大幅上漲,再來是電力成本的增加,讓國內業者紛紛出走,最後是再生能源占比過高,電力穩定供應面臨挑戰,為了避免德國電價持續飆漲,德國聯邦政府決定將行之多年的固定收購電價制度在2017年底結束,改採離岸風電的補貼競標機制,透過調降再生能源補貼價格,並控制每年新增裝置量在一定範圍之內,將原2030年裝置量目標從25 GW調降到15 GW。預期德國離岸風電市場在2017年底裝置量會有另一波小高峰,後續則持平發展。

圖3 : 西門子為離岸風電的市場領頭羊。(Source:Siemens)
圖3 : 西門子為離岸風電的市場領頭羊。(Source:Siemens)
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值得一提,根據Hertie School of Governance報告顯示,正式營運的8座離岸風場平均工程延宕時程13個月,其中尚有5座建置花費平均高於原先經費預算20%。為避免風場持續延宕與超支,德國聯邦政府今年起將改善風場申設之行政程序及時程、強化計畫投資環境的穩定性,同時加強受監管系統運營商(TSOs)、私營開發商與產業供應鏈相關業者之間的統籌協調。

丹麥是全球風力發電的領頭羊,該國政府分別就陸域與離岸風電收購方式不同,以離岸來說,主要採取固定收購電價制度和特許權標案方式,政府根據廠商投標的電價,給予風場開始營運後前五萬小時固定收購電價,之後轉由Nord Pool Spot平台進行交易。同時,對於風電開發事業採單一服務窗口,以加速廠商申請流程,近年受到風場競標價格屢破新低,這個趨勢雖有利於丹麥政府減少補貼金額,但卻不利於得標業者開發獲利,以至於放緩離岸風場開發進度,甚至最終選擇不開發。

台灣立下離岸風電里程碑

至於台灣,政府在2016年10月竹南外海完成的首座離岸風力發電示範機組架設,成為台灣風力發電創舉,業界人士指出,未來發展重點有兩點,首先是離岸風機世代交替,將間接解決台灣海事工程不足的困境,隨著國際風電大廠的併購潮,預估在2020年之前,歐美風電市場的主流機種為7~8 MW離岸風機,而亞洲市場主流產品將轉為5-6 MW,因此歐洲的離岸風電施工業者將逐步淘汰現有舊施工船隻,將原本堪用的安裝船轉移至亞洲地區使用,外加因為鋼鐵成本的降低,讓近年風電標案價格屢創新低,衍生歐洲風電服務供過於求,未來商機將包含施工船隻與機具的租賃與買賣、專業風電人員訓練及顧問服務等,將間接解決台灣發展離岸風電過程中常面臨大型海事工程船隻與機具不足之困境。

第二是風機發展邁向成熟期,減稅政策將取代補貼政策。大規模的風場開發,加上大型化的風機發展模式,透過學習曲線即可發現風機建置逐步進入成熟期,整體風場建置成本顯著降低,因此,站在政府的角度,可以用較少的補貼金額,發展更多元化的再生能源電力。再則,從實證也發現固定收購的電價制度已在英德充分反映出對產業與民生的衝擊,為了讓資源能夠集中在新能源技術研發,政府將減少固定式的補貼性支出,取而代之是透過減稅政策來鼓勵民間企業共同投入,進而帶動更多就業機會與內需市場。

**刊頭圖(Source:Orsted)

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