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2023年海洋能源發展現況

殷正華、謝汎琪、古慧雯/ 發布日期:2024/07/01/ 瀏覽次數:126

一、海洋能源系統簡介

為實現巴黎氣候協議的目標,全力推升再生能源勢在必行,海洋能源自然也不例外。因此,國際組織國際能源總署-海洋能源系統(IEA-OES)鏈結各國政府間資源,透過國際合作共同研究、開發與示範海洋科技,以促進海洋發電與再生資源的利用。涵蓋的海洋能源技術包括:波浪、潮汐、洋流、海洋熱能轉換以及鹽度梯度等利用海水物理或化學特性的能源,但不包括離岸風力發電、海洋生質能及海底地熱等不是直接利用海水特性的能源。

 

IEA-OES目前共有22個成員國與歐盟組織,共同推動各項海洋能源的技術合作。IEA-OES在2023年底發佈海洋能源與淨零排放:到2050年開發300GW海洋能源的國際路線圖(Ocean Energy and Net Zero: An International Roadmap to Develop 300GW of Ocean Energy by 2050),強調協同研發與明確實施策略的重要性,並在路線圖中策略性提出潮汐能以及波浪能的挑戰與機會。該路線圖預計2050年全球海洋能裝置容量可達300GW以外,也將創造68萬個工作機會及3,400億美元的附加價值,並防止5億噸以上的碳排放,藉以強調海洋能對社會、環境、經濟的貢獻。

 

二、主要國家海洋能源政策及科研投入

全球為協助海洋能源的發展,無不傾力以政策支援相關研發計畫以及基礎建設的佈署,以下簡述主要國家海洋能源相關政策及科研投入(圖一):

(一)美國

2023年發佈海洋氣候行動計畫(the Ocean Climate Action Plan, OCAP)以協調聯邦政府與社會的海洋行動,共創碳中和的未來與強化社區因應海洋變化風險的能力。同年,加州成為第一個將海洋能源立法的州。

1.政策激勵:以水力發電生產激勵計畫(Hydroelectric Production Incentive Program)提供海洋能源開發補助,並於降低通膨法案(the Inflation Reduction Act, IRA)中,將海洋和水力發電技術加入潔淨能源稅率抵免行列。

2.科研投入:美國能源部水力發電技術辦公室(Water Power Technologies Office’s, WPTO)的海洋能源計畫,推動多項海洋能源的研發、示範和佈署,並鼓勵學研及開發商投入海水淡化、水產養殖等海洋活動的能源應用。

 

(二)英國

英國在海洋能源居領航地位,主要歸功於再生能源差價合約(CfD)市場政策機制的成功,已展開全球最大的潮汐能裝置容量計畫,再加上波浪能開發商的領先創新計畫。2022年發布英國能源安全戰略(The British Energy Security Strategy, BESS),特別強調潮汐能源的潛力,預計未來數十年海洋能是英國再生能源發展重點。

1.政策激勵:英國透過CfD市場機制支持低碳發電,提供長期穩定的價格保證,至今已完成5輪的拍賣競標,即將進入第6輪。2023年潮汐能的亮點包括6家開發商在11份差價合約中提供53MW潮汐能裝置容量,成為全球的典範。開發商Orbital Marine Power與Nova Innovation分別獲得歐盟展望計畫補助,負責建置9.6MW及4MW潮汐能。此外,Orbital Marine Power將計畫開發次世代波浪能轉換器。

2.科研投入:重點包括應用於波浪能轉換器的材料、潮汐能轉換器模組及陣列、波浪能控制系統、潮汐能渦輪機的葉片設計等,同時也在歐洲公海進行設備測試與示範。此外,海上再生能源創新中心(Offshore Renewable Energy Catapult)是英國的旗艦型技術創新研究中心,2023年制定潮汐能技術路線圖(Tidal Stream Technology Roadmap),確立發展關鍵技術,目標至2035年潮汐能成本將降至50英鎊/MWh。

 

(三)歐盟

2020年發布的離岸再生能源戰略(The Offshore Renewable Energy Strategy)是支持海洋能源的關鍵政策,2023年的淨零產業法案(the Net-Zero Industry Act, NZIA)促進淨零技術製造的動力,同年10月提出海洋能裝載容量至2027年達100 MW,2030年達1GW的目標。

1.政策激勵:2020年推出全球最大的低碳示範計畫創新基金,將在2020至2030年間提供100億歐元作為商業展示之用,旨將創新技術推向商業應用。另有由歐洲投資基金(European Investment Fund)管理與支持的BlueInvest計畫,針對不同的商業準備度,為早期公司、中小企業或規模化企業提供諮詢與融資。

2.科研投入:展望歐洲計畫(Horizon Europe)是最主要的研發投資計畫,總預算高達955億歐元,計畫重點2022年聚焦永續潮汐發電廠示範;2023年聚焦波浪能轉換器(Wave Energy Converter, WEC)的能源擷取系統(Power take-off, PTO)和控制裝置,以及波浪能發電廠示範。

 

(四)韓國

韓國海洋水產部(The Ministry of Oceans and Fisheries, MOF)除制定2050年海洋能源領域要減少230萬噸排碳量的目標外,亦訂定潮汐能與波浪能的發展路徑圖,如(1)擴大海洋能研發,建立深海試驗場域;(2)建設大型海洋發電廠;(3)邁向全球市場,擴大國內供應;(4)建構海洋能認證體系與配套政策。

1.政策激勵:2012年制定再生能源配比義務制度(Renewable Energy Portfolio Standard, RPS),強制要求超過500MW的公共事業公司,有義務使用一定比例的再生能源電力,或購買再生能源發電憑證(Renewable Energy Certificate, REC)。

2.科研投入:主要是投資開發海洋能綠氫技術、OWC波浪能發電廠、建立潮汐能轉換器公海試驗平台。2023年韓國技術和標準局(the Korea Agency for Technology and Standards, KATS)依據IEC TS 62600-100、200、201等3項國際海洋能標準,修訂韓國工業標準,透過技術標準與認證來活化海洋能產業。位於濟州島的公海試驗場域也已於2019年開始營運,並考慮擴充可測試的能量,以滿足未來設備開發需求。

 

(五)中國

在綠色低碳先進技術示範工程實施方案(the Implementation Plan for Green and Low-carbon Advanced Technology Demonstration Projects)中支持波浪能、潮汐能以及海洋溫差發電(Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)等海洋潔淨能源的示範計畫。

1.政策激勵:發放再生能源綠色電力證書來促進再生能源電力消費,以實現能源結構轉型。

2.科研投入:中國科學技術部(Ministry of Science and Technology, MOST)為推動再生能源技術創新發展,於2023年6月展開新的推動計畫。例如在波浪能方面,首度開發兆瓦級的波浪能發電浮動平台-南鯤號[1],並在深海處進行運轉測試。浮動式平台以三角形結構設計增加抗颱能力,預計可提升深遠海島的綠電供應。另外,還投入多種小型化的波浪能浮標試、潮汐能原型機測試、20kW及50kW浮動式海洋溫差發電測試、波浪能水產養殖平台示範計畫等。在國際合作方面,也發布以“一帶一路”藍色合作倡議,鼓勵海洋能源與資源的永續利用。

 

三、海洋能源發展策略建議

IEA-OES在海洋能原路線圖中,提出政策推動策略、基礎設施需求、監管和立法框架三大面向的策略建議,確保海洋能源及相關產業的永續發展:

(一)政策推動策略

發展海洋能新興技術需長期的政策支持機制策略性部署,以加速成本降低並確保可順利實現商業化。相關政策支持機制可概分為市場拉力(market pull)及技術推力(technology push)2大類:市場拉力的政策支援機制包括:躉購制度(Feed-in Tariffs, FiT)和差價合約(Contracts for Difference, CfD);技術推力的政策支持機制包括:政府研發補助和貸款等。

(二)基礎設施需求

OES預計到2040年代中期,全球波浪能和潮汐能裝置容量每年將超過30GW,另假設開發和部署責任由20個海洋能領先國家共同合作。到2040年代中期   20個國家每年平均部署1.5GW,每個港口年平均部署能力為300MW。因此,每個先進國家將需建造或升級5個港口,且基礎設施需能涵蓋海洋能與浮動式離岸風電共享港口製造空間的技術、材料、部署和維運等需求。

(三)監管和立法框架

建議在波浪能和潮汐能技術開發初期採用具國際共通標準(包括資源評估、技術設計、測試等),並實施第三方驗證計畫,以促進品質管理、風險管理和標準化。此外,採用適應性管理方法,由單一機構監督海洋能審查流程,透過明確的核可程序和利益相關者參與,確保海洋能產業的可持續發展。

 

 


[1] 中國首台兆瓦級波浪能發電平台珠海試運行。2023.06.15。https://www.litenews.hk/news/14698-%E4%B8%AD%E5%9C%8B%E5%8F%AF%E5%86%8D%E7%94%9F%E8%83%BD%E6%BA%90%E5%A2%9E%E6%8A%80%E8%A1%93%E8%B7%AF%E7%B7%9A-%E9%A6%96%E5%8F%B0%E5%85%86%E7%93%A6%E7%B4%9A%E6%B3%A2%E6%B5%AA%E8%83%BD%E7%99%BC%E9%9B%BB%E5%B9%B3%E5%8F%B0%E7%8F%A0%E6%B5%B7%E8%A9%A6%E9%81%8B%E8%A1%8C

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