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从美国风力发电发展看台湾能源配置

2020年06月17日 来源:http://www.5005msc.com

从美国风力发电发展看台湾能源配置

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。

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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製造商,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,那幺 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%。核电事业部佔比不到 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」。

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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。

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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 的预测时常失準,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。

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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 年的水準。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。

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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%,非常显着。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。

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2030 年美国再生能源结构,风电将佔 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。

 
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