孙明 李旭丰
社会经济发展的基础在于能源。19世纪工业革命开始使用煤炭提高生产力后,全球各国和地区都依靠煤炭及石油等化石燃料作为基础能源。自上世纪70年代以来,由于发生多次石油危机,使人们警醒要发展替代能源;后来因全球暖化议题,使减碳需求成为可持续发展的重要推力,欧美及许多发展中国家都制定了以可再生能源为重要组成部分的能源发展战略。目前许多国家都已明确提出发展目标与相关法规,以再生能源为产业拉动力量,积极扶植风力及太阳光电市场,其相关技术也在政策支持下快速增长。
台湾使用进口化石燃料占能源来源90%以上,为免受能源输出国控制,有必要在发展替代能源的同时,积极研发可再生能源技术,使其成为下世代能源技术重要输出地。台湾虽无大量矿产资源,但蕴藏丰富可再生能源,若可充分开发,除可减轻台湾对外能源依存度过高及环境污染等问题,也可带动绿色能源相关产业发展。
可再生能源种类繁多,台湾由于受自然条件及能源需求所限,较具潜力的技术包括:风能、太阳能(热能及光电)、生物质能、地热、海洋能、氢能与燃料电池,这些产业在产、官、学、研多年合作发展下,已取得相当成绩。以陆域风场为例,至2013年12月,已设立近311座风力机,装机容量614.2兆瓦;在太阳光电产业,已构建完整产业供应链,2013年总产值达新台币1572亿元,太阳电池生产量超过7000兆瓦峰值,为全球第二大制造来源地。
尽管台湾可再生能源发展已有一定成就,但未来挑战仍然不少。以风力发电为例,随着陆域开发逐渐饱和,可供开发优良风场越来越少,风能开发将逐步由陆域延伸至海洋,并已于2011年8月公告启动《风力发电离岸系统示范奖励办法》,2013年1月完成候选厂商评选,但海洋风电投入资金巨大,参与厂商仍希望能开发先进技术,有效降低风力机制造及风塔建造成本,以及风场开发风险。另外如地热开发,对深层地热开发技术需求,更是产业未来成功关键因素,因此再生能源产业技术研发将成为该产业各参与者关注要点。
台湾可再生能源未来仍将朝降低能源发电成本方向进行,最终希望能够超越一般化石能源发电电价成本,达到所谓市电同价的黄金交叉点,可再生能源才能更具竞争力,更为普及。从整个影响能源发电成本关键因素分析,为了降低成本,期初投入设备成本、运维成本,以及年售电量(与风场风况有关)是关键参数。而能够影响这3个参数的关键,从技术角度而言,则是效能及可靠度提升。
可再生能源发展策略的制定及推动现况
台当局于2009年6月12日完成《再生能源发展条例》的“立法”,同年7月8日公布施行,最主要的措施为以制定固定保障收购电价的方式,优惠收购可再生能源发电设备的电力,提供设置者合理的投资报酬。
鉴于2011年日本311福岛核灾的重大影响,促使各国和地区对于可再生能源的开发及应用更加重视。台当局重新检视并规划可再生能源推动目标,将以技术成熟可行、成本效益导向、分期均衡发展、带动岛内产业及电价影响可接受等原则进行规划及推动,并考量台湾地理环境与资源特性,优先推动技术成熟、发电成本低的可再生能源,期以最大化推动量加速开发可再生能源的潜能。
目前台湾可再生能源中以风力及太阳光电为主要发展项目,以2030年达成“千架海陆风力机”及“阳光屋顶百万座”为主要愿景,作为当局与各界共同努力目标。在风能方面,规划将风能开发由陆域逐步延伸至海洋,在2030年前设置千架海陆风力机,总装机容量将达4200兆瓦。在太阳光电部分,预计至2030年将可达到3100兆瓦的太阳光电系统设置目标。
依据整体可再生能源发展目标规划,至2025年装机容量将可达9952兆瓦,占台湾总电力系统装机容量18.38%,较目前可再生能源发电装机容量新增约6500兆瓦,较《再生能源发展条例》所定20年内增加6500兆瓦的目标将可提前5年达成;另于2030年进一步增长至12,502兆瓦,届时预估可占台湾总电力系统装机容量20.8%。
台当局于2012年3月28日正式成立“阳光屋顶百万座、千架海陆风力机”计划推动办公室,主要为整合相关资源,针对设置障碍提供专业协助,提供岛内业者、县市当局、承装业者完整解决方案,以加速推广设置成效。推动的配套措施包含简化整体设置流程,放宽免竞标资格、结合地方当局与乡(镇、市)、区公所合力推展、推动阳光社区专案计划等。此外,“阳光屋顶百万座”计划在推动模式上也结合融资及采购费率机制,引导岛内系统业者建立新的营运模式,预期未来将会带动岛内系统融资、保险、运维等相关产业新的发展,促进台湾太阳光电产业发展的新契机。风力方面,推动专案办公室将以陆海域风力发电及产业推动为主要方向,除积极协调各“部会”排除现有法规及行政障碍,并将全力技术辅导业者投入风场开发、设备及海事工程产业。
截至2013年底止,台湾已完工的可再生能源发电系统总装机容量为3696.7兆瓦。其中,惯常水力发电为台湾开发最早的可再生能源,以台电公司的大型水力发电厂为主,累计总装机容量为2081.3兆瓦。目前台湾可开发的大型水力发电场址已接近饱和,未来水力发电预期朝小型或川流式发展。未来规划将在不影响农业用水下,在灌溉渠道设置小型水力发电机组,并采取双管齐下方式,一方面提供民间业者足够的经济诱因开发,另一方面责成台电公司增加水力计划规划暨开发项目。
在风力发电方面,自2000年台湾第一座商业化大型风力发电场(台朔重工麦寮风力发电示范系统)启动至今,风力发电累计总装机容量为571兆瓦,共有290座风力发电机组。风力发电是台湾增长速率最快的可再生能源类别。因其发电成本较低,被视为岛内最具发展潜力的能源。但由于土地面积有限,陆域风力场址已逐渐饱和,未来将朝西部海域设置发展。然而,海域生态环境及海事工程等将是未来海洋风电开发必须注意的问题。
在太阳光电方面,2009年前台湾太阳光电装机容量仅为11兆瓦;自2009年《再生能源发展条例》通过后,截至2013年底,太阳光电累计设置容量达222.4兆瓦。台湾太阳光电产业蓬勃发展,促使太阳光电成本快速降低,加速太阳光电系列产品落实于生活应用当中,且《再生能源发展条例》通过后,给予太阳光电系统制定合宜的采购费率,因此未来可能朝将太阳光电整合于工业建筑、农渔牧业设施上。
目前台湾生物质能累计设置容量为822兆瓦,分别是废弃物能发电容量651.7兆瓦及生物质能发电容量170.3兆瓦。由于不再新增城市废弃物焚化厂,此部分的发电容量将持平,未来在各焚化厂退役后,也可改采新式垃圾处理技术,如气化、电浆化等以提高发电的效率,成为区域能源中心。
在地热发电方面,目前宜兰县正在重新开发宜兰清水地热发电厂,期望成为岛内第一座商业化运转的地热示范电厂,未来可朝小型化发电利用发展,或是以热利用为主。
在海洋能发电方面,2012年完成研发建设50千瓦温差发电现场机组,该机组已提供工业余热及地热/温泉发电利用,并针对于波浪发电设备持续开发研究,未来如技术陆续突破,台湾将可发展波浪、洋流、海洋温差等能源,预期潜力无穷。
在生物质燃料方面,自2008年7月起规定全台湾车用柴油中全面添加1%生物质柴油(简称B1),并于2010年6月提升生物质柴油添加比率至2%(B2);另外还在推动“北高都会区酒精汽油推动计划”,强制公务机关适用车辆1566辆(台北市1063辆及高雄市503辆)添加使用E3酒精汽油,其中台北市供应E3酒精汽油加油站为8座,高雄市6座,共计14座。
在太阳能热水系统方面,截至2013年底,太阳能热水系统累计安装面积227万平方米,装置密度为世界第五,每年可节省1.54亿升油当量的能源,换算为20公斤罐装瓦斯(液化煤气或天然气),每年可节省约591万罐,并可减少43万吨二氧化碳气体排放量。
可再生能源采购费率机制及执行情况
由于可再生能源极易受气候与日夜的环境条件因素影响,导致其供应比一般化石能源更不稳定;此外,相较于传统化石能源发电,可再生能源现阶段单位产出成本较高,导致其价格较难与化石能源发电竞争,影响其推广应用。因此,世界各国和地区均采取可再生能源电能采购制度,藉由保证电能收购价格,提升民众及产业界设置可再生能源发电设备的意愿,加速可再生能源的发展,以可再生能源所产电能取代现有核能发电以及部分火力发电。
为此,台湾“经济部能源局”藉由示范推广强化民众认识可再生能源,并以强制收购制度提供较化石能源优惠的电能收购费率,强制输配电业义务并联采购,提升可再生能源的市场竞争力,建构稳定的产业供应体系,以确保可再生能源能成功导入台湾电力市场。
于2009年7月8日公布施行的《再生能源发展条例》,最主要的措施是以制订固定保障收购电价的方式,优惠收购可再生能源发电设备的电力,提供设置者合理的投资报酬。
该条例规定:“主管机关应邀集相关各部门、学者专家、团体组成委员会,审定可再生能源发电设备生产电能的采购费率及其计算公式,必要时得依‘行政程序法举办听证会后公示,每年并应视各类别可再生能源发电技术进步、成本变动、目标达成及相关因素,检讨或修正”,确立了台湾采购费率机制及检讨周期。
此外,条例规定:“前项费率计算公式由主管机关综合考量各类别可再生能源发电设备的平均装置成本、运转年限、运转维护费、年发电量及相关因素,依可再生能源类别分别定之”,确定台湾费率审定所需考量的参数。
该条例还规定:“为鼓励与推广无污染的绿色能源,提升可再生能源设置者投资意愿,采购费率不得低于岛内电业化石燃料发电平均成本”,确保以优惠价格收购可再生能源发电设备的电力,提供发展可再生能源的经济诱因。
为能顺利执行该条例,实现推广可再生能源利用,执行可再生能源电价与设备的补贴、示范补助及推广利用,由台湾“经济部”邀集“行政院经建会”、“行政院消保会”、“能源局”、“工业局”、全台湾工业总会、消费者文教基金会、台湾资源可再生协会及能源、经济、财务、法律、工程、环境专家学者等18人,于2012年7月组成“可再生能源电能采购费率审定会”,共召开4次审定会议,其中第3场审定会另邀请业者出席陈述意见,与委员进行问答;审定期间共召开9场次分组会议(太阳光电、风力发电、生物质能及其他可再生能源3个分组各3场分组会议),过程也依“行政程序法”相关规定举办2场次听证会,就可再生能源业者所提意见进行讨论,以循序渐进方式,使审定会委员能广纳各界意见,以逐步聚焦并达成决议,秉持公正客观的角度审定可再生能源发电设备生产电能的采购费率及其计算公式,确保可再生能源设置者得以获取正当合理的报酬,健全台湾可再生能源的发展。
电能采购费率审定会的重要决议如下:(1)2013年可再生能源电能采购下限费率为新台币2.4652元/度。(2)2013年度各类可再生能源类别、装机容量级距及可再生能源电能采购费率的计算公式维持与2012年度相同。(3)2013年度计算各项可再生能源采购费率采相同平均资金成本率5.25%,并以单一费率采购20年。(4)现行进口的风力发电机组多半具备LVRT(低电压持续运转能力)功能,故期初设置成本是以含LVRT为基础计算费率,另就少数未加装LVRT者,须扣除相关成本并另计算其适用费率。
可再生能源发电设备示范奖励推广
台当局为推动台湾地区太阳光电发电系统示范应用,于2000年度开始每年编列预算,提供奖励补助太阳光电发电系统的设备。且在2009年通过的《再生能源发展条例》中,规范电业并联可再生能源发电设备及所产生的电能与保障收购价格的双重机制,奖励业者投资发电设备等,以推广利用可再生能源。
依据该条例规定:“对于具发展潜力的可再生能源发电设备,于技术发展初期阶段,主管机关得基于示范的目的,于一定期间内给予相关奖励”,台湾“经济部能源局”已选定太阳光电与海洋能发电应用企业作为设备购置补助对象,于2010年4月29曰公布《再生能源发电设备示范奖励办法》。
目前可再生能源补助的部分有海洋能及太阳能,现阶段由于海洋能相对于太阳能光电方面案例相对偏少,故目前示范奖励主要以太阳能光电为主。海洋能发电设备应依可再生能源发电设备认定办法认定,并符合下列条件可以获得奖励:(1)发电机组可转换海洋温差能、盐差能、波浪能、洋流能或潮汐能为电能,并将产出电力引接应用或与电业并联,且可展示海洋能发电应用功效的整体设备;(2)总装机容量5千瓦以上;(3)属新品设备。
符合规定的海洋能发电设备,每千瓦购置奖励金额以新台币25万元为上限。但超过100千瓦部分,每千瓦以新台币15万元为上限。
太阳光电发电设备依可再生能源发电设备认定办法认定,并符合下列条件可以获得奖励:(1)设置方式与建筑物整合或以附加整合方式取代部分建材;(2)总装机容量超过10峰千瓦;(3)属新品设备。
奖励基准不得超过每峰千瓦设置成本与主管机关订定采购费率计算参数采用的设计成本的差额。采用非双面玻璃模组者每峰千瓦以新台币8万元为上限;采用双面玻璃模组者每峰千瓦以新台币10万元为上限;每一申请案总额不得超过新台币5000万元。
考虑到在地狭人稠与土地价格昂贵的地区,建材一体型(BIPV)是解决土地设置成本过高与整合发电设备与建物外观的最佳解决方案,近年来,产业界更进一步成功开发可依使用者要求,具有不同阳光穿透率的太阳光电板;使得太阳光电系统应用不再只局限于发电功能,可同时以建筑设计手法综合昼光利用、外壳设计,以降低照明耗电及建筑空调耗能。当晴天太阳高照的夏季,是空调高峰用电的危险期,但也是建材一体型太阳光电系统发电的最佳状态。因此,建材一体型设计不仅具有发电的经济效益,更可替代既有建材,降低初置成本,获得建筑节能效益。值得注意的是,太阳光电发电业者申请设备购置补助的条件,其设备必须要以建筑物整合,并可达到取代部分建材为前提,由于现阶段这种技术具备一定门槛,装置成本也较高,故为了鼓励产业发展提出补助办法。
申请人进行可再生能源发电设备示范奖励案申请时需注意判定建设项目是否为建材一体型(BIPV),依据《设置再生能源及节能减碳绿建筑作业规范》中太阳光电发电系统的建材一体型(BIPV)发电系统内容说明为:为免占用多余空间,并降低成本,应优先考量以太阳光电发电系统取代建材,如屋顶、雨披、遮阳棚板、窗户、玻璃帏幕或外墙等部份。如为增加景观设计性,须采用双层玻璃透光太阳光电模组,但费用较一般不透光模组要高。