我國天然環境限制風力發電發展
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永續發展組高級助理研究員 郭博堯
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前言
在全球因應氣候變遷與保護環境的呼聲中,再生能源因為具有潔淨、低溫室氣體排放及自產能源的特性,愈來愈多的國家將再生能源列為未來能源政策考慮重點之一,因此我國的能源政策,也逐步思考如何發展再生能源。
其中風力發電一直被列為我國發展再生能源的選項之一,但是因為早年風力發電模廠運轉結果不如預期,政府認為風力發電存有環境條件限制、供應不穩定及成本仍偏高之問題,因此認為風能僅能作為輔助性能源。不過隨著近年來國際技術進步及國外推動風力發電的經驗顯示,風力發電成本已經降低至接近傳統能源的發電成本,因此要求政府大幅發展風力發電的呼聲也越來越高。
為此,我國政府也逐步推動數項風力發電示範計畫,以求掌握我國發展風力發電所需之環境條件、明瞭風力發電對我國電力系統的影響及我國風力發電成本,以為我國未來規劃風力發電發展政策之參考。然而目前國內似乎尚未有引用風力發電示範計畫結果來進行的相關效益評析,因此對於風力發電對我國整體電力供應影響之優點及缺點,還認識有限。
可是近期政府卻在沒有進行完整評析之前,先行推出「再生能源發展方案」及「再生能源發展條例(草案)」,並在相關的發展目標中,規劃風力發電機組裝置容量大幅增加。但令人憂心的是,若沒有足夠參考資訊,可能會造成決策上的偏差。為補充國內風力發電機組對電力系統影響之分析研究資料,以改善決策品質,本文乃參考國外分析資料與國內的相關資訊進行初步研究,探討我國發展風力發電可能面臨的問題,提供政府進行決策之參考。
壹、政府風力發電發展目標規劃
我國政府於民國八十七年召開「全國能源會議」,會議結論設立再生能源發展目標,為至二O二O年佔總能源供應比重1%~3%、占電力總裝置容量1%~3%,以「全國能源會議」時預估二O二O年電力總裝置容量7,120萬瓩計算,該目標相當71萬瓩至214萬瓩;以九十一年七月經濟部能源委員會「再生能源發展條例(草案)」中預估二O二O年電力總裝置容量約6,190萬瓩計算,該目標相當62萬瓩至186萬瓩;以九十一年十一月經濟部能源委員會「我國再生能源發展目標規劃(配合「挑戰2008:國家發展重點計畫」修正)」中預估二O二O年電力總裝置容量約5,746萬瓩計算,推動目標則相當57萬瓩至172萬瓩。
九十一年七月,經濟部能源委員會另提出「再生能源發展條例(草案)」,規劃我國再生能源發展目標為650萬瓩,不過其中包含原先不歸類為再生能源的250萬瓩川流式水力,若扣除川流式水力發展目標後,政府的再生能源發展目標仍有約400萬瓩,為八十七年「全國能源會議」結論設定目標的兩倍以上。
在風力發電發展的目標設定上,九十一年十一月,經濟部能源委員會所草擬「我國再生能源發展目標規劃(配合「挑戰2008:國家發展重點計畫」修正)」中,政府規劃我國風力發電發展目標為150萬瓩。
九十二年六月五日,媒體報導指出,能源會規劃我國風力發電目標仍為150萬瓩,其中我國陸域規劃開發100萬瓩,而海域開發50萬瓩。能源會資料也顯示,如果我國陸域設置100萬瓩的風力發電系統,開發密度將達每平方公里84瓩,較陸域風能已高度開發的丹麥的每平方公里59瓩及德國的每平方公里25瓩高許多。
貳、政府對風力發電發展之協助
「全國能源會議」舉辦之後,政府自八十九年度起展開再生能源五年示範推廣計畫,藉以真正進行我國再生能源開發潛力的評估。在風力發電發展方面,八十九年三月政府制訂了「風力發電示範系統設置補助辦法」(預計自八十九年起至九十三年止五年期間,補助民間設置1.8萬瓩以上之風力發電示範系統)。
在政府陸續以「風力發電示範系統設置補助辦法」和能源研究發展基金補助下,我國第一座0.264萬瓩的麥寮風力發電示範系統,總經費約9千萬元(不計展示用軟、硬體部分),補助3千8百萬(補助比例42.2%);第二座0.24萬瓩的澎湖中屯風力發電示範系統,總經費約1億4千8百萬元,補助3千4百50萬(補助比例23.3%);而第三座0.35萬瓩的竹北春風風力發電示範系統,總經費約1億1千5百萬元,補助5千6百萬元(補助比率48.7%)。
此外,風力發電設備投資者可依八十八年十二月三十一日修正公布的「促進產業升級條例」第5條規定,在公司購置節約能源或利用新及淨潔能源之機器設備,得按2年加速折舊,但在縮短後之耐用年數內,如未折舊足額,得在所得稅法規定之耐用年數內1年或分年繼續折舊,至折足為止。
「促進產業升級條例」第六 條規定,在公司投資於利用風力發電等新及淨潔能源之設備或技術時,得在支出金額5%至20%限度內,抵減當年度應納營利事業所得稅,當年度不足抵減,得在以後4年度內抵減。
「促進產業升級條例」第8條又規定,為鼓勵風力發電等策略性產業(關於製造業者,投資計畫之實收資本額或增加實收資本額應在新臺幣5千萬元以上,公司於投資計畫完成年度及其前、後1年度之3年期間內,研究與發展支出達新臺幣2千萬元,符合中小企業認定標準規定之公司於投資計畫完成年度及其前、後1年度之3年期間內,新投資創立者,於該期間內之研究與發展支出占投資計畫實收資本額之比率,應達10%;增資擴充者,於該期間內之研究與發展支出占投資計畫增加實收資本額之比率,應達10%)(關於工程技術服務業者,投資計畫之實收資本額或增加實收資本額應在新臺幣5千萬元以上,公司於投資計畫完成年度及其前、後1年度之3年期間內,研究與發展支出達新臺幣1千5百萬元,符合中小企業認定標準規定之公司於投資計畫完成年度及其前、後1年度之3年期間內,新投資創立者,於該期間內之研究與發展支出占投資計畫實收資本額之比率,應達10%;增資擴充者,於該期間內之研究與發展支出占投資計畫增加實收資本額之比率,應達10%,且公司至少要有10人以上專職大專相關科系畢業或具3年以上專業經驗之人力之創立或擴充),營利事業或個人原始認股或應募屬該新興重要策略性產業之公司發行之記名股票,持有時間達3年以上者,得依下列規定抵減其當年度應納之營利事業所得稅額或綜合所得稅額,當年度不足抵減時,得在以後4年度內抵減之:一、營利事業以其取得該股票之價款20%限度內,抵減應納之營利事業所得稅額;二、個人以其取得該股票之價款10%限度內,抵減應納之綜合所得稅額,其每年度之抵減金額,以不超過該個人當年度應納綜合所得稅額50%為限,但最後年度抵減金額,不在此限(第2款之抵減率,自八十九年一月一日起每隔2年降低1%)。
不過在低利貸款部分,行政院配合「促進產業升級條例」第21條規劃 辦理融資貸款輔導產業,僅包括從事清潔生產、節約能源及降低溫室效應等有關之計畫,其設置之開發基金目前只辦理「購置節約能源設備優惠貸款」,尚未包括風力等新及淨潔能源部分。
參、我國風力發電系統興建現況與興建規劃
在政府陸續以能源研究發展基金補助下,我國已有了0.264萬瓩的麥寮風力發電示範系統、0.24萬瓩的澎湖中屯風力發電示範系統及0.35萬瓩的竹北春風風力發電示範系統,合計約0.854萬瓩(8.54MW)。至於風力發電發電量部分,九十年麥寮風力發電示範系統及澎湖中屯風力發電示範系統合計發電量為1千2百萬度,佔我國整體電力發電量0.0076%。
至於未來數年規劃的風力系統興建計畫部分,目前以台電公司的興建計畫為大宗。台電公司除了在澎湖中屯進行二期擴建計畫(再加0.24萬瓩,預計於九十二年底完成)外,還提出「風力發電十年發展計畫」,規劃未來10年內至少設置2百台風力發電機,總裝置容量達30萬瓩以上。目前台電完成「風力發電第一期計畫可行性研究」,並於九十一年七月由行政院核定實施,將於九十年至九十五年間,於台電公司現有電廠及彰濱工業區、台中港、新竹、桃園海濱等地興建60部風力發電機組,總裝置容量為10.08萬瓩。九十二年六月五日媒體報導,能源會指出我國除了既有合計0.854萬瓩的麥寮、澎湖中屯及天隆竹北春風系統外,另外還有21件籌設中,籌設中系統總裝置容量達59萬瓩。
肆、國外經驗顯示不同地域的天然環境影響風力發電穩定性
在討論到風力發電的供電穩定性問題時,常引發正反雙方的聲音。反對者則認為,我國夏天風力發電條件很差,尤其是夏天的白天,風力發電機組常常不能運轉,因此在最需要用電時,等於風力發電機組完全無用武之地。例如以台電而言,其身為綜合電業,因為要負責全國供電義務,對於無法穩定供電的風力發電機組,已經將之視為完全沒有淨尖峰能力的發電設備。
但是支持風力發電者主張,因為風力發電機組設置地點將分散於不同地區,從國外有關風力發電的探討資料可以知道,如果風力發電機組散布夠廣時,由於不同地點存在不同的風力條件,因此在任何時間點,電力網中的所有風力發電機組不會全部都停止,此種「參差率」,將使任何時候的所有風力發電機組的發電量總和,都能達到一定數量,因此風力發電仍具有部分淨尖峰供電能力。上述二者誰是誰非?我們將由丹麥和美國的例子,來了解國外不同地域顯現不同的結果:
(一)丹麥風力發電經驗
丹麥是目前全球風力發電比重最高的國家,全國面積4萬3千平方公里(境內共有406個島嶼,比臺灣大6千平方公里),圖一是丹麥西部一九九七年夏季六月將近1週的風力發電情況,當月是丹麥風力條件最差的月份。
資料來源:Danish Wind Industry Association, http://www.windpower.dk
圖一、一九九七年夏季六月丹麥西部風力發電情況
丹麥西部區域風力發電系統總裝置容量約650MW(65萬瓩),由圖一可看出,除了有兩天晚上風力發電量高於白天外,一般丹麥夏季風力發電的高峰都是在白天的電力需求高峰,而少數晚上風力發電量特別高的日子中,其白天的風力發電量也高於一般日子。很明顯的,丹麥夏季的白天電力需求高,此時剛好白天時風力發電能發最多的電,可適時滿足電力需求,且「參差率」使丹麥風力發電機組一直能在用電尖峰期有一定的發電量,所以丹麥風力發電情況符合丹麥夏季用電需求。
圖二則顯示丹麥風力發電機組在不同季節的發電情況。由圖二可知,即使在風力條件較差的夏季,其各月份風力發電量也還有冬季風力發電量的45.6%,顯現丹麥風力發電不會因為季節不同而產生落差相當大的發電結果。此外,丹麥在冬季有較高的風力發電量,剛好丹麥地區的冬季電力需求量高於夏季,所以電力可以有效被利用。更特別的是,冬季的龐大電力需求來自室內暖氣系統,當風力強的時候,室內溫度低,對暖氣用電力需求高,此時強風剛好使風力發電發出更多的電力;而在風力弱的時候,室內較不冷,暖氣用電力需求小,恰好此時風力發電系統發電量少。因此風力發電的季節風力變化,非常巧妙的配合丹麥地區不同季節與氣候的電力需求,所以丹麥的風力發電有相當不錯的利用價值。
資料來源:Danish Wind Industry Association,
<http://www.windpower.dk>
圖二、丹麥不同月份風力發電系統總發電量統計
(二)美國Minnesota州風力發電經驗
美國Minnesota州的案例,就不像丹麥風力發電如此使人滿意了。美國Minnesota州面積共計22萬5千2百平方公里(約為臺灣面積的六倍以上),Eric Hirst二00一年九月的研究報告所列出之The Lake Benton II wind facility(位於美國 Minnesota州西南部)總計103.5MW的138座風力機組為例.,其二000年七月至二00一年六月一整年的平均小時電力輸出約為36MW,相當這些機組有35%的容量因數,而最低月份(二000年七月)為18MW,最高月份(二00一年四月)為48MW,最低月份發電量約為最高月份的37.5%。但是如果看各月統計資料,則各月的最小小時值都低到0MW,各月最大小時值都超過86MW以上。以二000年十月為例(參見圖三),其最高小時值達96.5MW,但是最小值卻低到0MW。顯現在Minnesota州西南部地區的風力發電,沒有像丹麥存在「參差率」所帶來的部分淨尖峰供電能力,往往沒風的時候,全部風力發電機組都停擺。
圖三、 Minnesota州The Lake Benton II wind facility的138座風車小時發電量記錄
由丹麥和美國Minnesota州的經驗可知,不同地域有不同的風力發電情況,不可一概而論。因此在探討我國風力發電發展條件優劣時,單獨引用丹麥或引用美國Minnesota州例子,都不能說明我國的風力發電條件,惟有透過分析我國本土數據,才能明瞭我國的風力發電發展條件是好或壞。
伍、本土數據顯示我國風力發電發展條件不及外國
丹麥地區夏季風力發電量最低,但還是有冬季發電量的一半,且丹麥冬季時發電量高,丹麥用電高峰期也在冬季,風力發電可以滿足用電需求,所以丹麥風力發電發展非常快,已成為風力發電大國,但我國有沒有這種條件呢?以下將就我國發電發電示範計畫的實際運轉結果進行分析。
(一)我國夏季風力發電量明顯偏低
由麥寮風力發電示範系統和澎湖中屯風力發電示範系統等實際運轉電廠的統計資料看出,我國風力發電系統全年容量因數可達33.5%(麥寮風力發電示範系統)及42.1%(澎湖中屯風力發電示範系統),平均約37%,和國外容量因數相近;但是我國風力發電發展條件和國外不能相比的是,我國風力發電系統在夏季用電尖峰期時的供電能力非常差,僅不到冬季的一成(麥寮風力發電系統,見表一)或一成多(澎湖中屯風力發電系統,見表二),不像丹麥地區的夏季風力發電量為冬季發電量的四成多,或是美國Minnesota州的三成多。此外,單從月發電量來看,麥寮和中屯示範計畫的冬季容量因數可達70%以上,但是夏季八月容量因數都只有6%上下,顯示風力發電機組明顯無法在我國電力需求高峰的夏季擔當供電重任。
表一、麥寮風力發電系統單月發電量統計
年/月
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89/12
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90/01
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90/02
|
90/03
|
90/04
|
90/05
|
90/06
|
90/07
|
90/08
|
90/09
|
90/10
|
90/11
|
90/12
|
91/01
|
發電量 (百萬度)
|
1.383
|
0.916
|
0.757
|
0.631
|
0.601
|
0.391
|
0.147
|
0.236
|
0.115
|
0.737
|
0.987
|
1.202
|
1.040
|
0.856
|
資料來源:經濟部能源委員會
表二、中屯風力發電系統單月發電量統計
年/月
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90/08
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90/09
|
90/10
|
90/11
|
90/12
|
91/01
|
91/02
|
91/03
|
91/04
|
91/05
|
91/06
|
91/07
|
91/8
|
發電量 (百萬度)
|
0.116
|
0.749
|
1.264
|
1.168
|
1.339
|
1.100
|
0.943
|
0.689
|
0.538
|
0.241
|
0.218
|
0.342
|
0.258
|
資料來源:經濟部能源委員會
(二)我國夏季風力發電穩定性差且常發生無風可發電情況
由麥寮和澎湖中屯風力發電示範系統統計資料可知(參見表三,我國91年8月風力發電統計表;及圖四,我國91年8月風力發電統計圖),夏季八月時風力發電系統平均容量因數雖然是6%左右,但是最高的時候容量因數達60%左右,最低的時候竟只有0.01%,落差非常的大,故我國此季節的風力發電,根本無法擔當穩定供電的任務。
更嚴重的問題是,八月份多數時間的發電量還非常低,甚至有超過五分之一天數的單日容量因數低於1%;又即使麥寮和澎湖中屯距離相當遠,往往兩座風力發電示範計畫發電量同時都很低(參見圖四),可見我國風力條件應不存在風力發電「參差率」的現象,沒風時兩地都沒風,也都同時無法供電。
既然麥寮和澎湖中屯兩座風力發電廠位在臺灣風力條件較佳的地點,卻還在夏季無法穩定供電,且兩座風力電廠距離已相當遠,還是常常同時無法發電,顯示臺灣夏季的風力發電條件,是無法滿足電力需求的。
表三、我國風力發電示範計畫91年8月逐日發電量統計表
日期
|
麥寮風力機組總發電量(度)
|
中屯風力機組總發電量(度)
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麥寮及中屯示範計畫當日發量量合計(度)
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單日容量因數概估(%)
|
8月1日
|
501
|
1572
|
2073
|
1.71%
|
8月2日
|
8347
|
6590
|
14937
|
12.35%
|
8月3日
|
1481
|
13635
|
15116
|
12.50%
|
8月4日
|
19561
|
30066
|
49627
|
41.03%
|
8月5日
|
27005
|
53462
|
80467
|
66.52%
|
8月6日
|
22886
|
47879
|
70765
|
58.50%
|
8月7日
|
13894
|
33876
|
47770
|
39.49%
|
8月8日
|
16782
|
16833
|
33615
|
27.79%
|
8月9日
|
14290
|
12721
|
27011
|
22.33%
|
8月10日
|
1361
|
2211
|
3572
|
2.95%
|
8月11日
|
587
|
292
|
879
|
0.73%
|
8月12日
|
1037
|
3369
|
4406
|
3.64%
|
8月13日
|
723
|
950
|
1673
|
1.38%
|
8月14日
|
-46
|
229
|
183
|
0.15%
|
8月15日
|
-53
|
255
|
202
|
0.17%
|
8月16日
|
397
|
153
|
550
|
0.45%
|
8月17日
|
-32
|
50
|
18
|
0.01%
|
8月18日
|
665
|
337
|
1002
|
0.83%
|
8月19日
|
1438
|
839
|
2277
|
1.88%
|
8月20日
|
846
|
601
|
1447
|
1.20%
|
8月21日
|
2446
|
2757
|
5203
|
4.30%
|
8月22日
|
757
|
1633
|
2390
|
1.98%
|
8月23日
|
1986
|
2112
|
4098
|
3.39%
|
8月24日
|
5923
|
5801
|
11724
|
9.69%
|
8月25日
|
1887
|
5495
|
7382
|
6.10%
|
8月26日
|
1579
|
3119
|
4698
|
3.88%
|
8月27日
|
1194
|
2419
|
3613
|
2.99%
|
8月28日
|
293
|
190
|
483
|
0.40%
|
8月29日
|
376
|
843
|
1219
|
1.01%
|
8月30日
|
4923
|
2048
|
6971
|
5.76%
|
8月31日
|
5515
|
6066
|
11581
|
9.57%
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資料來源:經濟部能源委員會風力示範推廣計劃網站,92年5月5日下載, (
http://wind.erl.itri.org.tw/wind.html)
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資料來源:能源委員會風力示範推廣計劃網站 (http://wind.erl.itri.org.tw/wind.html)
圖四、我國風力發電示範計畫91年8月逐日發電情況
(三)國外經驗顯示風力發電不穩定影響電力系統穩定性與電價
國外風力發電發展較快的國家經驗顯示,風力不穩定問題確實會引發電力供應問題。風力發電占電力系統一成的德國,擁有世界上最大風力發電市場。但今年五月二十三日路透社報導,德國當週電力交易價格暴漲近兩成,就是當週遇到風力微弱的氣候,使風力發電量驟減。當時德國只能等待部分歲修中的核電廠(核能發電占德國電力系統二成)加速回到供電行列,電價才有機會回跌。上述的德國例子沒有造成電價暴漲數倍,而只上漲兩成,原因在於德國的電力系統與歐洲其他國家併聯,所以在供電吃緊時,有獲得國外電業援助的機會。但我國是獨立電網,電力系統沒有和其他國家相聯,在電力不穩定時,完全沒有緩衝餘地,只有限電一途。因此我國必須採取因應風力發電不穩定的問題,但是發電成本卻將因而上漲。
陸、我國風力發電不穩定的成本
既然我國風力發電系統在夏季無法發電,因此對其發電成本就要有不同的考量。原先在不計風力發電系統夏季發電穩定性問題情況下,政府公布概估我國現有風力發電系統的發電成本約為每度1.25元至1.64元(20年折舊)或是每度1.78元至2.34元(10年折舊)(參見表四),所以20年折舊的平均成本,只略高於我國平均發電成本的每度1.3元;但是10年折舊的平均成本,就高出我國平均發電成本每度1.3元約二成多到四成多。
表四、我國政府公布之風力發電示範計畫發電成本
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台朔重工麥寮風電示範系統
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台電澎湖中屯風電示範系統
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天隆竹北春風風電示範系統
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風力發電
(20年折舊)
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1.25元/kWh
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1.64元/kWh
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1.30元/kWh
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風力發電
(10年折舊)
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1.78元/kWh
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2.34元/kWh
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1.80元/kWh
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資料來源:行政院全國非核家園推動委員會,「全國非核家園會議北區座談會」,92年4月29日
但由於我國夏季時風力發電設施發電量落差相當大,且常接近無法發電的狀態,為避免對電力系統穩定度帶來負面衝擊,必須另行興建能彈性調度的備用發電機組,以隨時因應電力調度需求。以現有發電選項而言,較有可能的是以複循環電廠來做為風力發電的備用發電機組,則因為九十年台電複循環機組容量因數約為52%,此時複循環機組的發電成本是每度2.161元(九十年實績值),而風力發電平均容量因數則約為37%,因此當以複循環機組作為風力發電系統之備用發電機組時,此部分複循環機組容量因數剩下15%,由此情況概估容量因數15%的複循環機組之發電成本約為每度3.191元(參見表五),此成本較我國九十年台電平均每度發電成本1.303元高出1.888元,從容量因數15%的複循環機組轉嫁到容量因數37%的風力發電機組,則風力發電不穩定問題所增加發電成本每度0.765元。因此我國風力發電系統的真正發電成本可能會高達約每度2.01元至2.41元(20年折舊)或是每度2.55元至3.11元(10年折舊),已遠遠高出我國平均發電成本每度1.3元。
表五、複循環發電容量因數由52%降為15%後發電成本變化概算
項目
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九十年台電發電成本(度/元)
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燃料成本 (度/元)
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運轉維護費+燃料儲存利息+地方捐助基金(度/元)**
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估計固定費用(度/元)
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容量因數由52%降為15% 固定成本費用(度/元) |
調整後發電成本(度/元)
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複循環
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2.161
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1.620
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0.122
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0.418
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1.449
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3.191
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* 依八十九年經濟部能源會與台電公司出版「核四計畫分析資料」估算
估算我國風力發電附加成本達每度0.765元是否合理呢?我們可以參考美國各地對於邀請民眾志願多支付額外費用以協助發展再生能源所推出的「綠色電力選擇(Green Power Option)方案」中,電力公司規劃民眾多支付的額外電費(Green Premium)額度。首先舉本文述及的Minnesota州發電計畫為例,當地Xcel電力公司規劃民眾為風力發電多支付的額外電費額度為每度2.5美分,約接近每度0.9元新台幣;Michigan州的Consumers Energy電力公司規劃民眾為風力發電多支付的額外電費額度為每度3.2美分,約接近每度1.1元新台幣;經營南New Mexico州及西Texas州市場的El Paso電力公司規劃一般民眾為風力發電多支付的額外電費額度為每100度電1.92美元,相當每度電1.92美分,約接近每度0.65元新台幣,但是商用客戶支付的額外電費額度相當每度電3.04美分,約合每度1.05元新台幣;Iowa及Wisconsin當地的Alliant Energy電力公司則規劃民眾多支付的額外電費額度為每度2美分,約接近每度0.7元新台幣,但是其再生能源發電種類包含風力發電及沼氣發電,而其中的沼氣發電就沒有像風力發電一樣有相當大幅度的發電不穩定問題;至於經營Wisconsin東北地區的Madison Gas & Electric電力公司,一九九九年七月起規劃民眾為風力發電多支付的額外電費額度為每度3.3美分(原本一九九七年十月的額度是每度約4至5美分),約接近每度1.14元新台幣;經營Oregon州市場的PGE電力公司及Pacific Power電力公司,分別規劃民眾為風力發電多支付的額外電費額度相當每度電2.95美分及3.5美分,約接近每度1.02元及1.21元新台幣;Colorado州的Public Service Company of Colorado(PSCo)公司規劃民眾為風力發電多支付的額外電費額度為每度2.5美分,約接近每度0.9元新台幣,但是PSCo公司表示,希望能再提高民眾支付的額外電費額度每度1美分,如此每度電額度將為3.5美分,相當每度1.21元新台幣。由上述美國各州電力公司對風力發電所規劃額外電費的例子顯示,風力發電不穩定的額外成本每度0.765元新台幣,應屬合理的推估。
此外,中研院經濟所梁啟源研究員在其主持的九十二年『再生能源分期推廣目標及獎勵辦法』研訂計畫(工業技術研究院工業材料所委託)報告中,也對風力發電不穩定問題的成本進行過估算,其計算方式是假設
風力發電供電不穩定的成本等於每瓩的平均容量費率乘上每年風力發電的設備容量,其中每瓩的平均容量費率估計方法為88年至91年台電高壓用電力全年的合計契約容量費率為每年每瓩2,124元(夏月共4個月,每個月每瓩213元;冬季共8個月,每個月每瓩159元,12個月合計共2,124元)。如將中研院計算風力發電不穩定成本的每年每瓩2,124元加以換算,在風力發電平均容量因數約為37%的情況下,可得風力發電供電不穩定的成本約為每度0.655元,此數值即使與美國各州的額外收費相比較,是較低的估算值。
柒、我國風力發電發展目標造成未來電價上漲幅度
我國推動風力發電將造成未來全國發電成本的上漲,從而將使全國電價上漲,而風力發電造成全國發電成本增加則來自兩部分,第一部分是政府現有政策購買風力發電的成本,另一部分則來自風力發電不穩定所增加額外成本。
關於第一部分政府現有政策購買風力發電的成本,由於風力發電等再生能源發電成本仍略高於我國平均發電成本(參見表四),因此在政府所提出的「再生能源發展條例(草案)」中,規定綜合電業要以每度2元收購,以我國二0二0年全國預估平均發電成本約每度1.48元,則隨著政府的再生能源發展政策,二0二0年風力發電每發一度電將增加0.52元的成本。以未來150萬瓩、容量因數約37%的風力發電發展目標計算,這些風力發電機組每年發電量約達131.4億度,以風力發電每發一度電將增加電業0.52元的成本計算,二0二0年我國購買風力發電將比平均發電成本多付出68.3億元。
關於第二部分風力發電不穩定的額外成本部分,因為風力發電不穩定的額外成本每度0.765元,以未來150萬瓩、容量因數約37%的風力發電發展目標計算,這些風力發電機組每年發電量約達131.4億度,等於每年我國應為風力發電不穩定性額外付出101億元。
上述二種成本合計達169億元。以我國二0二0年概估電費收入約5,263億元計算,則150萬瓩風力發電機組僅占二0二0年我國總電力裝置容量5,746萬瓩的2.6%,電價將因而上漲3.21%。如我國風力發電裝置容量也像德國一樣,達電力系統總裝置容量的一成,則我國電價將可能因而上漲達近12%,而且這和德國今年只是暫時電價上漲兩成不同,我國屆時將面臨全年電價都上漲12%的情況。
捌、結論與建議
風力發電雖然具有降低污染排放之效益,但是如果無法穩定供應,將造成整體電力系統的營運成本上漲,這些成本必然要轉嫁給全國用電戶,電價將因而上漲,對於國家整體經濟發展也將帶來相當衝擊。由我國現有風力發電示範計畫實績值顯示,我國全年平均風力發電
平均容量因數約為37%,但是夏季八月時風力發電系統平均容量因數只有6%左右,且最高的時候容量因數達60%左右,最低的時候竟只有0.01%,穩定性非常差,且八月有超過五分之一天數的單日容量因數低於1%,因此政府規劃之150萬瓩風力發電發展目標是否合宜,有再商榷的必要。
為避免對電力系統穩定度帶來負面衝擊,在進行風力發電發展計畫時,必須另行興建能彈性調度的備用發電機組,以隨時因應電力調度需求。以現有發電選項而言,較有可能的是以複循環電廠來做為備用發電機組,如以此組合模式,概估風力發電不穩定所造成的額外成本約為每度0.765元。以未來150萬瓩、容量因數約37%的風力發電發展目標計算,這些風力發電機組每年發電量約達131.4億度,等於每年我國應為風力發電不穩定性額外付出101億元。又在政府所提出的「再生能源發展條例(草案)」中,規定綜合電業要以每度2元收購,以我國二0二0年全國預估平均發電成本約每度1.48元,二0二0年風力發電每發一度電將增加0.52元的成本,二0二0年我國購買風力發電將比平均發電成本多付出68.3億元。上述二項成本合計將使僅占我國電力系統2.6%的150萬瓩風力發電機組,造成電價上漲3.21%。而如果風力發電達電力系統總裝置容量的一成,則我國電價將可能因而上漲達近12%。
因此風力發電實不宜由政府編列預算進行大規模投資,以免整體社會付出龐大代價。
既然發展風力發電的成本偏高,須要仰賴補貼才足以生存,且其不穩定特性又須要付出相對應的龐大成本,但在我國經濟情況不佳且政府財力吃緊的情況下,要依照政府規劃風力發電發展目標進行建設,有相當的困難。不過由國外發展的經驗可知,如有民間共同支持,則風力發電仍能有適量發展的空間。為此,我國可仿效國外
「綠色電力選擇(Green Power Option)方案」的設計,宣導民眾及企業自願認購發展風力發電的經費,由民眾志願多支付額外電費(Green Premium),將所得設立推動風力發電發展的基金,或直接認購風力發電電力,則我國就有機會活絡風力發電產業,使之能持續發展。
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