觀點投書:風電的猛暴與極限

2021-06-08 05:40

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台灣的海域風電場。(胡僑華提供)

台灣的海域風電場。(胡僑華提供)

台灣最近遭受氣候變異之苦,中南部久無甘霖,各地缺水旱象嚴重衝擊民生與工商,夏季未至已有某些地方觸及40度之高溫,電力需求旺盛卻供應明顯不足,513 - 517 接連兩次大跳電,震驚「不缺電」之大美夢,復加新冠蔓延大流行,疫苗無具體著落,百姓苦不堪言,在驚恐戰慄中度日,作者才能短拙,無能評論所有各項得失,謹就個人所知,對全球風電的猛暴發展及其貢獻的能力仍受牽制,加以論述,下列數據均根據IRENA (International Renewable Energy Agency, 國際可再生能源機構) 及GWEC (Global Wind Energy Council, 全球風能協會) 的報告,電力裝置單位1 GW (Giga watt) = 10億瓦特 = 100萬千瓦 = 1000 MW,1 MW (Mega watt) = 100萬瓦 = 1000千瓦,作者謹對各相關數據及信息做統一整理而已。

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當今全球風電的裝置累計總量達743GW,其中陸域風電達707.4GW,離岸風電則為35.6GW,這些裝置有助於在全球範圍內避免了每年11億噸的CO2排放,相當於南美洲一年的排放量 (全球二氧化碳每年排放量為380億噸,若包含其他溫室氣體碳當量則總排放量為510億噸)。2020年初全球陸域風電累計裝置總量的各國占比大略如下 (參附件1): 中國37%、美國17%、德國 9%、印度6%、西班牙4%、巴西3%、法國3%、加拿大2%、英國2%、意大利2%、其它16%。海域風電的累計裝置總量占比約計如下 (參附件2): 英國 33%、德國26%、中國23%、丹麥6%、比利時4%、其它8%。

附件1,全球陸域風電裝置累計占比。(胡僑華提供)
附件1,全球陸域風電裝置累計占比。(胡僑華提供)
附件2,全球海域風電裝置累計占比。(胡僑華提供)
附件2,全球海域風電裝置累計占比。(胡僑華提供)

台灣至2021年3月底止共建制風機384部 (台電177部、民間207部),累計裝置總容量93.7萬千瓦 (= 937MW = 0.937GW),2021年1至3月累計發電量4億4711萬度,估計風機利用率僅約20%,意即93.7萬千瓦 (937MW) 的裝置量不計間歇起伏「平均」每小時僅能發電187,400度,約可供18,740戶家庭的每日用電量,而台灣用電戶數共約1450萬戶。政府的計畫至2025年應實現風電裝置目標6.7GW (包括陸域1.2GW、離岸5.5GW),目前僅實現其15%,未來每年必須實現17%,由此數字看來進度的確令人堪虞。

2020年全球風電進展創下新紀錄,未受Covid-19流行的影響,新增了裝置量93GW (參附件3) 包含陸域86.9GW及離岸6.1GW,較前一年成長了53% (2019年累計風電裝置486GW),中美兩國均創造紀錄,合計新增72GW,佔據了全球裝置增長數的3/4以上,使中美兩國的風電累計裝置總量達到全球裝置累計總量的一半以上,2020年陸/海兩域風電裝置增長量均由中國奪魁,陸域風電裝置累計總量繼續讓中國名列榜首,而中國海域風電裝置累計總量約為9700MW (9.7GW),已超越德國僅次於英國,排名世界第二。

附件 3,2020年初全球風電裝置增長量各國占比。(胡僑華提供)
附件 3,2020年初全球風電裝置增長量各國占比。(胡僑華提供)

但根據GWEC的報告,以目前風電增長的速度來看,仍不能滿足在2050年達成全球「淨零排」的需求,並預估在未來的十年,全球風電的裝置必須以目前的三倍速增長,才能實現上述淨零排的目標,從而避免氣候變異所造成的災難。讀者請不要誤解這是要單靠風電去中和全球每年排放380億噸的CO2,全球的碳排放要靠風電、光電、水力發電、核電、碳捕集利用及儲存、開發氫能乃至核融合、碳交易、收碳稅、植樹造林、增加森林覆蓋、智慧節電建築、燃油動力的法律限期…等各種方法去中和,每種方法都要分攤一個中和貢獻度的「量」,這裡所指風電應以三倍速增長,才能實現其應貢獻的「量」。

GWEC首席執行長Ben Backwell 表示,世界各國都意識到我們應對氣候變異的時間有限,因此許多國家也承諾並宣布碳中和的進程,根據當前的市場預測,未來5年應有469GW新增風電裝置量。然而如果想實現《巴黎協約》 2゚C的上限,2025年之前每年至少需要新增180GW裝置量,這呈現我們目前的風電進展速度 計有每年達86GW的缺口,若欲在2050年之前達成碳中和的目標,自2030年之後,風電的進展必須進一步提速,即每年新增量應達到280GW,若未來幾年內,每年留下的缺口越多,以後需要克服的困難度也越大。

得益於技術創新和規模效應 (Economies of scale),全球風電市場在過去十年幾乎翻了一番,成為最具成本競爭力和韌性的電力來源之一,中國風電的主官認為,中國的風電裝置量能夠達到全球領先水平,主要是因為目前可以做到平價上網,在不考慮外部性成本的情況下,經濟成本相對於火電是十分具有競爭力的。台灣因土地有限,風電成長主要依賴離岸風場的開發,如今大部分是由國外獲得遴選的廠商所供應,每度單價高達5.4元上下,這與煤或氣等火電成本相較,無論技術含金量或進度失算量都由全民買單,實在令人扼腕嘆息!

GWEC呼籲政策的制定者必須採取真正的《氣候緊急狀況》方法以加快速度,應可供台灣當局好好思量,其要點有三項:

1 消除繁文縟節,改革行政結構,以加快和簡化項目的許可。

2 大幅增加對電網、港口和其它基礎建設的投資,以增進風電裝設量。

3 重新改造能源市場,以確保可以解決汙染燃料的真實社會成本,並向基於可再生能源系統的快速過渡。

GWEC對未來2021~2025五年全球風電市場的新增GW裝置量〔新增 (陸域/離岸)〕推估分列如下: 87.5 (76.3/11.2)、81.1 (73.4/7.7)、90.5 (77.4/13.1)、98 (83.7/14.3)、112.2 (88.3/23.9),這顯然對每年應新增風電180GW,以實現《巴黎協定》溫升2゚C的的極限值,相差逾倍。世界的步調已落後,而台灣更是殿尾,政策制定者戮力廢除了核電,但是20%可再生能源的進展卻無力趕上,在匆忙的決策狀況下訂出50% 的氣電仍屬石化排碳能源,眼看其進展也必然落後,只好依賴火電繼續支撐大局,一錯再錯的結果不但賠了除碳的國際規律;也賠了不缺電的大神話;進一步將更賠了巨大的健康、社會與建設成本。

至於風電與可再生能源的關聯如何呢?簡要介紹如下: 2019年全球可再生能源累計裝置總量為2538GW,2020年增長了261GW (成長率10.3%),使裝置總量達到2799GW,其各項占比分別為水力發電1211GW (43%)、風電733GW (26%)、太陽光電714GW (26%)、其它141GW (5%包含生質能發電127GW、地熱發電14GW及海洋發電0.5GW)。

值得注意的是光伏發電和風力發電兩項合計已超出水電9%,未來這差距可能繼續擴大,因風電和光電的增長較易發揮,尤其對中國、美國、印度、巴西和澳洲這樣幅員廣袤的國家最具潛力。根據IEA (International Energy Agency, 國際能源機構) 的報告,2019年全球光電累計裝置量為627GW,其Top 10 國家如下: 中國240.7GW、美國 75.9GW、日本63GW、德國 49.2GW、印度 42.8GW、意大利20.8GW、 澳洲14.6GW、英國 13.3GW、韓國 11.2GW、法國9.9G,十國合計505.4GW,占總量627GW的81%,2020年增長量87GW (增長率13.88%),全球光電裝置累計達714GW,可以中和每年10.6億噸的CO2排放。截至2021年2月底,台灣的太陽能光電裝置累計5.903GW (占全球裝置的0.83%),2021年1及2兩個月的發電量為0.806GWh (8.06億度)。

*作者為工程專業經理人

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