从美国风力发电发展看台湾能源配置

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　　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，预估总设备容量达 15,179GW，每年可发电 49,760TWh。设备容量是太阳光电（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 年全国发电总设备容量的 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。
　　Watch as the rest of our 25000 turbines are installed
　　▲ 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”。
　　10 Year Global Wind Speed Ranking
　　▲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。
　　IRENA analysis of US EIA(2011)
　　▲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。设备容量剩下 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。
　　Comparison of LCOE for power sector technologies　
　　▲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。
　　How renewables offset fossil fuels in REmap 2030 compared to Reference Case,2030
　　▲ 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 认为美国风电设备容量将从 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设备容量与发电量，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）