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从美国风力发电发展看台湾能源配置

2025-04-07 215

今年的全国能源会议主题是“未来电力哪里来?”,台湾海峡拥有全世界最好的风场,离岸风电是电力的首选。不过离岸风力是否真的适合于台湾一直有着许多争论,此时我们不妨从美国现今的电力发展配置发展来看一下,再来回头想想台湾的能源走向。

对美国来说,丰沛的风力发电则是未来最好的电力来源,根据国际再生能源署(International Renewable Energy Agency,IRENA)最近的研究显示,美国的再生能源当中,蕴藏量第二名是风力发电,预估总装置容量达 15,179GW,每年可发电 49,760TWh。装置容量是太阳光电(Solar PV)的 8.1 倍(1,883GW),年度发电量是 16.3 倍(3,051TWh)。美国的风电蕴藏量是 2012 年全国发电总装置容量的 14.7 倍(1,032GW),年度发电量的 12.8 倍(3,877TWh)。如果加速开发风力发电,美国很快就是非核家园,同时还有便宜的电力可以外销,强化能源自主的国家安全目标。

▲ IRENA 认为美国的再生能源蕴藏量前三名依序为聚光太阳热电(CSP)、风力发电、地热发电(Source:IRENA,2015)

奇异电器看好风力发展

奇异电器(GE)是美国最大的风力发电机制造商,从 2002 年进入风电产业之后,迄今 13 年的时间,已经在全球累积安装超过 25,000 支风机(Wind Turbine),平均一年约安装 2,000 支新风机。GE 认为风力发电持续在全球成长,为了回应客户的庞大需求,GE 持续在全球各地扩张。回顾 GE 的风电事业发展史,2008 年 11 月销售第 10,000 支风机,2011 年 2 月销售第 15,000 支, 2012 年 11 月销售第 20,000 支,2014 年 12 月销售第 25,000 支。我们可以看到 GE 每销售 5,000 支风机的时间越来越短暂,从 28 个月缩短到 21 个月。如果假设 GE 一年销售 2,000 支风机,平均每支风机 2.5MW,售价是 US$1.75M/MW,那么 GE 的风电事业部年营业额约在 87.5 亿元美金(新台币 2,625 亿元),大约占 2013 年 GE 营业额(US$146B)的 6%。核电事业部占比不到 1%。GE 对于风电的重视程度,远远超越核电。

▲ GE 在全球安装风力发电机

优良离岸风场半数于台湾海峡

偏好核能的朋友们最常见的误解之一是认为只有在西风带,才有稳定的离岸风电,台湾不在西风带,所以不适合发展离岸风电。我们从 GE 全球风机安装分布图可以看到,不是西风带的台湾、日本、印度、巴西等比较靠海的地区,都有安装 GE 的风机,证明不是西风带也有稳定的风电。

知名离岸风场统计公司 4C Offshore 表示(January 2015),全世界最好的前 18 个离岸风场当中,有 16 个在台湾海峡,2 个在南中国海。其中 9 个离岸风场属于台湾的领海,平均风速约 11.94 – 12.02 m/s,略输给中国的 12.04 – 12.11 m/s。后面名次较佳的英国风场,平均风速在 11.21 – 11.91 m/s。台湾海峡得天独厚的“狭管效应”威力胜于欧洲的“西风带”。

▲ 全球排名前 13 名(总数 18 个)的离岸风电场,几乎都在台湾海峡(Source:4coffshore)

低估核能的实际成本

偏好核能的朋友们第二个误解是认为美国的核电具备低成本的优势,批判再生能源高额的补助。事实上,IRENA 与 US EIA 的资料明显指出传统能源当中,核电也获得庞大的政府补助(每年约 7-9 亿元美金),核电的低成本只是一个假象。

▲ 美国政府每年补助核电的金额非常庞大,核电的低成本只是假象。

IRENA 的“Remap 2030 情境”,认为 2030 年的时候,美国陆上风电的成本为 US$50-60 元 /MWh (1MWh=1,000 度电),离岸风电为 US$95-120/MWh,屋顶太阳光电 US$85-100/MWh,电力级太阳光电 US$45-55/MWh,核能发电为 US$90/MWh。这个预测清楚地告诉我们,核能发电的低成本优势即将成为过去式,成本低廉的绿色电价在美国即将实现。

IRENA 也预测 2030 年美国的核电发电量剩下 707 TWh/y,低于 2010 年的 806 TWh/y。装置容量剩下 96GW,低于 2010 年的 102GW。美国核电衰退无误。美国政府与 GE 拥抱风力发电的趋势非常明显,毋庸置疑。

美国能源资讯署(US EIA)的预测,时常低估核电的成本,高估再生能源的成本。我们可以看到 EIA 认为,2019 年美国离岸风电的发电成本是 US$204/MWh,然而 NREL 的实际统计数字显示,2008 – 2012 年平均离岸风电的成本仅有 US$160/MWh。陆上风电也有类似的状况,EIA 认为 2019 年美国陆上风电的发电成本是 US$80/MWh,然而 NREL 的实际统计数字显示,2008 – 2012 年平均离岸风电的成本仅有 US$70/MWh。EIA 的预测时常失准,可见得预测是一个很困难的工作,贸然引用 EIA 错误的预测结果,不如根据实际发生的数字来推估未来。

▲ NREL 再生电力实际成本数字与各研究机构的预估数字比较表

发展离岸风电再辅以燃气备援

比较“Remap 2030”与“Reference 2030”两种情境,IRENA 认为新的预测 -“Remap 2030”将增长 130 – 150% 的再生能源使用量。核能发电使用量减少 22%,燃煤发电减少 58%,燃气发电减少 20%,燃油发电减少 9%。可见得积极发展再生电力,的确可以达到减核与减碳的效果。即使,燃气发电提供再生电力的备援,但总体来说也减少了 20% 的使用量。拥核团体误解发展再生电力同时也会增加燃气发电的使用量,实为一种误解。“REmap2030”的预测显示,燃气发电的使用量将低于 2013 年的水准。台电兴建中的燃气发电厂,将会是台湾发展离岸风电的最好助力。

▲ 发展再生电力,达到减核与减碳的效果,亦减少燃气发电使用量。

比较 2010 年与 2030 年美国的再生能源结构(并未统计常规发电),总量从 5EJ 成长到 18EJ。其中风力发电从 6.5%成长到 20.4%,非常显著。太阳光电仅从 0.3% 成长到 4.7%。IRENA 认为美国风电装置容量将从 2012 年的 60GW 成长到 2030 年的 356GW(其中 42GW 是离岸风电),CAGR 约 10% 。风电的发电量将从 2010 年的 96 TWh/y 成长到 2030 年的 1,154 TWh/y(其中160 TWh/y 是离岸风电),CAGR 约13%。10-13% 的 CAGR 与全球风电产业的成长速度接近,属于合理预估。

▲ 2030 年美国再生能源结构,风电将占 20.4%

前瞻美国未来的电力供给,风力发电扮演最重要的角色。经营能力卓越的风电设备商 GE,展现强烈的企图心,在全球扩张风电事业。从 GE 与 4C Offshore 的资料显示,台湾比西风带的欧洲更适合发展离岸风电。核电愈来愈昂贵的成本,使得 2030 年的美国不得不减少装置容量与发电量,如果少了政府的补助,核电可能更快被美国市场所淘汰。做好燃气发电,有助于发展再生电力,IRENA 认为,最后燃气发电使用量也会下降。我们已经清楚看到,2030 年的美国将是减核与减碳的国家,台湾需要加把劲,不要落后美国太多。

(首图来源:Flickr/Land Rover Our Planet CC BY 2.0)

2019-03-16 17:31:00

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