從美國風力發(fā)電發(fā)展看臺灣能源配置

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　　今年的全國能源會議主題是“未來電力哪里來？”，臺灣海峽擁有全世界最好的風場，離岸風電是電力的首選。不過離岸風力是否真的適合于臺灣一直有著許多爭論，此時我們不妨從美國現今的電力發(fā)展配置發(fā)展來看一下，再來回頭想想臺灣的能源走向。
　　對美國來說，豐沛的風力發(fā)電則是未來最好的電力來源，根據國際再生能源署（International Renewable Energy Agency，IRENA）最近的研究顯示，美國的再生能源當中，蘊藏量第二名是風力發(fā)電，預估總設備容量達 15,179GW，每年可發(fā)電 49,760TWh。設備容量是太陽光電（Solar PV）的 8.1 倍（1,883GW），年度發(fā)電量是 16.3 倍（3,051TWh）。美國的風電蘊藏量是 2012 年全國發(fā)電總設備容量的 14.7 倍（1,032GW），年度發(fā)電量的 12.8 倍（3,877TWh）。如果加速開發(fā)風力發(fā)電，美國很快就是非核家園，同時還有便宜的電力可以外銷，強化能源自主的國家安全目標。

　　▲IRENA 認為美國的再生能源蘊藏量前三名依序為聚光太陽熱電（CSP）、風力發(fā)電、地熱發(fā)電（Source：IRENA，2015）
　　奇異電器看好風力發(fā)展
　　奇異電器（GE）是美國最大的風力發(fā)電機制造商，從 2002 年進入風電產業(yè)之后，迄今 13 年的時間，已經在全球累積安裝超過 25,000 支風機（Wind Turbine），平均一年約安裝 2,000 支新風機。GE 認為風力發(fā)電持續(xù)在全球成長，為了回應客戶的龐大需求，GE 持續(xù)在全球各地擴張。回顧 GE 的風電事業(yè)發(fā)展史，2008 年 11 月銷售第 10,000 支風機，2011 年 2 月銷售第 15,000 支， 2012 年 11 月銷售第 20,000 支，2014 年 12 月銷售第 25,000 支。我們可以看到 GE 每銷售 5,000 支風機的時間越來越短暫，從 28 個月縮短到 21 個月。如果假設 GE 一年銷售 2,000 支風機，平均每支風機 2.5MW，售價是 US$1.75M/MW，那么 GE 的風電事業(yè)部年營業(yè)額約在 87.5 億元美金（新臺幣 2,625 億元），大約占 2013 年 GE 營業(yè)額（US$146B）的 6%。核電事業(yè)部占比不到 1%。GE 對于風電的重視程度，遠遠超越核電。
　　Watch as the rest of our 25000 turbines are installed
　　▲ GE 在全球安裝風力發(fā)電機
　　優(yōu)良離岸風場半數于臺灣海峽
　　偏好核能的朋友們最常見的誤解之一是認為只有在西風帶，才有穩(wěn)定的離岸風電，臺灣不在西風帶，所以不適合發(fā)展離岸風電。我們從 GE 全球風機安裝分布圖可以看到，不是西風帶的臺灣、日本、印度、巴西等比較靠海的地區(qū)，都有安裝 GE 的風機，證明不是西風帶也有穩(wěn)定的風電。
　　知名離岸風場統(tǒng)計公司 4C Offshore 表示（January 2015），全世界最好的前 18 個離岸風場當中，有 16 個在臺灣海峽，2 個在南中國海。其中 9 個離岸風場屬于臺灣的領海，平均風速約 11.94 – 12.02 m/s，略輸給中國的 12.04 – 12.11 m/s。后面名次較佳的英國風場，平均風速在 11.21 – 11.91 m/s。臺灣海峽得天獨厚的“狹管效應”威力勝于歐洲的“西風帶”。
　　10 Year Global Wind Speed Ranking
　　▲全球排名前 13 名（總數 18 個）的離岸風電場，幾乎都在臺灣海峽（Source：4coffshore）
　　低估核能的實際成本
　　偏好核能的朋友們第二個誤解是認為美國的核電具備低成本的優(yōu)勢，批判再生能源高額的補助。事實上，IRENA 與 US EIA 的資料明顯指出傳統(tǒng)能源當中，核電也獲得龐大的政府補助（每年約 7-9 億元美金），核電的低成本只是一個假象。
　　IRENA analysis of US EIA(2011)
　　▲美國政府每年補助核電的金額非常龐大，核電的低成本只是假象。
　　IRENA 的“Remap 2030 情境”，認為 2030 年的時候，美國陸上風電的成本為 US$50-60 元 /MWh (1MWh=1,000 度電)，離岸風電為 US$95-120/MWh，屋頂太陽光電 US$85-100/MWh，電力級太陽光電 US$45-55/MWh，核能發(fā)電為 US$90/MWh。這個預測清楚地告訴我們，核能發(fā)電的低成本優(yōu)勢即將成為過去式，成本低廉的綠色電價在美國即將實現。
　　IRENA 也預測 2030 年美國的核電發(fā)電量剩下 707 TWh/y，低于 2010 年的 806 TWh/y。設備容量剩下 96GW，低于 2010 年的 102GW。美國核電衰退無誤。美國政府與 GE 擁抱風力發(fā)電的趨勢非常明顯，毋庸置疑。
　　美國能源資訊署（US EIA）的預測，時常低估核電的成本，高估再生能源的成本。我們可以看到 EIA 認為，2019 年美國離岸風電的發(fā)電成本是 US$204/MWh，然而 NREL 的實際統(tǒng)計數字顯示，2008 – 2012 年平均離岸風電的成本僅有 US$160/MWh。陸上風電也有類似的狀況，EIA 認為 2019 年美國陸上風電的發(fā)電成本是 US$80/MWh，然而 NREL 的實際統(tǒng)計數字顯示，2008 – 2012 年平均離岸風電的成本僅有 US$70/MWh。EIA 的預測時常失準，可見得預測是一個很困難的工作，貿然引用 EIA 錯誤的預測結果，不如根據實際發(fā)生的數字來推估未來。
　　Comparison of LCOE for power sector technologies　
　　▲NREL 再生電力實際成本數字與各研究機構的預估數字比較表
　　發(fā)展離岸風電再輔以燃氣備援
　　比較“Remap 2030”與“Reference 2030”兩種情境，IRENA 認為新的預測 -“Remap 2030”將增長 130–150% 的再生能源使用量。核能發(fā)電使用量減少 22%，燃煤發(fā)電減少 58%，燃氣發(fā)電減少 20%，燃油發(fā)電減少 9%?？梢姷梅e極發(fā)展再生電力，的確可以達到減核與減碳的效果。即使，燃氣發(fā)電提供再生電力的備援，但總體來說也減少了 20% 的使用量。擁核團體誤解發(fā)展再生電力同時也會增加燃氣發(fā)電的使用量，實為一種誤解。“REmap2030”的預測顯示，燃氣發(fā)電的使用量將低于 2013 年的水準。臺電興建中的燃氣發(fā)電廠，將會是臺灣發(fā)展離岸風電的最好助力。
　　How renewables offset fossil fuels in REmap 2030 compared to Reference Case,2030
　　▲ 發(fā)展再生電力，達到減核與減碳的效果，亦減少燃氣發(fā)電使用量。
　　比較 2010 年與 2030 年美國的再生能源結構（并未統(tǒng)計常規(guī)發(fā)電），總量從 5EJ 成長到 18EJ。其中風力發(fā)電從 6.5%成長到 20.4%，非常顯著。太陽光電僅從 0.3% 成長到 4.7%。IRENA 認為美國風電設備容量將從 2012 年的 60GW 成長到 2030 年的 356GW（其中 42GW 是離岸風電），CAGR 約 10% 。風電的發(fā)電量將從 2010 年的 96 TWh/y 成長到 2030 年的 1,154 TWh/y（其中160 TWh/y 是離岸風電），CAGR 約13%。10-13% 的 CAGR 與全球風電產業(yè)的成長速度接近，屬于合理預估。
　　Figure21
　　▲ 2030 年美國再生能源結構，風電將占 20.4%
　　前瞻美國未來的電力供給，風力發(fā)電扮演最重要的角色。經營能力卓越的風電設備商 GE，展現強烈的企圖心，在全球擴張風電事業(yè)。從 GE 與 4C Offshore 的資料顯示，臺灣比西風帶的歐洲更適合發(fā)展離岸風電。核電愈來愈昂貴的成本，使得 2030 年的美國不得不減少設備容量與發(fā)電量，如果少了政府的補助，核電可能更快被美國市場所淘汰。做好燃氣發(fā)電，有助于發(fā)展再生電力，IRENA 認為，最后燃氣發(fā)電使用量也會下降。我們已經清楚看到，2030 年的美國將是減核與減碳的國家，臺灣需要加把勁，不要落后美國太多。

（首圖來源：Flickr/Land Rover Our Planet CC BY 2.0）