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離岸再生能源:部署的行動議程 Offshore Renewables: An Action Agenda for Deployment
2021/07
International Renewable Energy Agency (IRENA)
https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2021/Jul/IRENA_G20_Offshore_renewables_2021.pdf
一、前言
除了使電力系統邁向脫碳,離岸再生能源有望成為發展全球藍色經濟與能源轉型的生力軍,也有助於各國實現國際承諾與政策目標。隨著技術的日新月異,離岸再生能源發展急起直追,迅速接近經濟成熟階段,甚至在某些地區具備與化石燃料發電勢均力敵的成本競爭優勢。因此,該報告指出,離岸再生能源發電技術具有以下四項主要貢獻:
(一)扶植藍色經濟
(二)為島嶼或小島型開發中國家(small island developing states, SIDS)供應電力
(三)保護海岸社區
(四)電力系統脫碳。

此外,G20在全球經濟與貿易活動處於舉足輕重的地位,此二十大工業國占全球再生能源裝機容量3/4以上。以2020年為例,全球離岸風電總裝機容量的99.3%與現有海洋能源裝機容量幾乎都集中在其成員國。因此,G20在推動離岸再生能源部署上的重要性不言而喻。故IRENA針對部署離岸再生能源提出六項建議方案,以資G20政策制定者參酌。

二、市場趨勢
(一) 離岸風電
離岸發電發展成果斐然,在2020年底全球離岸風電裝機容量已超過34GW,相較於2010年時的近3 GW裝機容量,已不可同日而語,成長幅度高達11倍。目前有超過七成的離岸風電裝機容量都在歐洲,在過去二十年,比利時、丹麥、中國、德國和英國為離岸能源佈局前段班資優生。時至2020年,離岸風電新增裝機容量由中國奪冠(超過3 GW),其次是荷蘭(1.5 GW)、比利時(0.7 GW)與英國(0.4 GW)。在新興技術方面,歐洲國家仍是領頭羊,同時在浮動式離岸風機(Floating Offshore Wind Turbine, FOWT)與高空風力發電機系統(Airborne Wind Energy Systems, AWESs)兩大前瞻技術中取得先機。其他浮動式離岸風機的新興市場則有:法國、日本、西班牙、韓國和美國。

此外,在新冠疫情蔓延期間,整體成本向下調修,政策制定者紛紛為離岸風電部署立下深具雄心的目標,以符合更大格局的氣候願景。例如:歐盟委員會(European Commission)在綠色新政(Green Deal)中研擬了一份新離岸再生能源策略,目標為:到2030年和2050年,離岸風電裝機容量分別達成60 GW和300 GW的成績。而在歐洲以外的地區,日本為重要新興市場,該國到2040年的目標為45 GW;其次是美國,2030年的目標是30 GW。在符合巴黎協定目標的能源轉型情境中,國際再生能源總署(The International Renewable Energy Agency, IRENA)預計2030年全球離岸風電累計裝機容量將可超過380 GW,2050年則超過2000 GW。

(二) 海洋能
截至2020年底,全球累計海洋能裝機容量,包含潮汐能和波浪能(tidal and wave energy)、海洋溫差發電(Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)和鹽差能發電技術(Salinity Gradient Energy),合計超過515 MW,超過98%的容量已投入營運,其中501.5 MW由兩個大型潮汐堰壩(Tidal Barrage)計劃組成。目前全球約有31個國家正在發展海洋能源計劃,其中又以歐洲國家最為積極(如芬蘭、法國、愛爾蘭、意大利、葡萄牙、西班牙、瑞典和英國),此外還有澳洲、加拿大和美國也持續投入開發。此外,潮汐堰壩部分由法國、韓國、加拿大和英國主導;而波浪能部分則由9個小型計劃組成,全球總容量約為2.3 MW,遍布8國與3大洲,其中夏威夷更是自2020年以來唯一一個超過1MW的波浪能示範計畫。

在技術趨勢上,正在從潮汐堰壩轉向潮汐海流和波浪。在2020年已有12個國家持續投入發展潮汐能和波浪能,例如:英國計劃在2021年至2026年之間啟動6個潮汐海流計劃;加拿大也首次在9 MW潮汐海流併網計劃挹注資金;全球最大容量2 MW潮汐流渦輪機則最近在蘇格蘭奧克尼群島(Orkney)投入營運。整體而言,歐盟委員會規劃到2030年波浪能和潮汐能裝機容量累計至少達到1GW,2050年成長至40GW。而IRENA更預估到2030年全球海洋能源累計裝機容量將超過70 GW,到 2050年則可超過350 GW。

(三) 浮動式太陽能
截至2020年8月,全球35國338項現行計劃之浮動式太陽能累計裝機容量約為2.6 GW,其中大多主要位於淡水人造水庫,相較於2018年已成長一倍多。前十大規模計劃分別位於中、日、韓三國,最大裝機容量為中國的150 MW。而在亞洲其他國家,印度、印尼、新加坡、泰國和越南也積極著手進行浮動式太陽能的開發和部署,例如印度正在規劃1GW項目、韓國規劃在黃海布局2.7GW。此外,歐洲因得益於支持政策與示範計畫的執行,預估在未來也將迎來成長期,如荷蘭預計2023年達2GW、德國於2020年建造1.5MW發電廠。其他有潛力的區域,像是巴西等南美國家,其優勢在於擁有大型水體,減少了水壩中蓄水大量蒸發的風險。島嶼國家也相繼投入開發,像是馬爾地夫、塞席爾共和國(Seychelles)與新加坡,三國分別規劃了5.8MW、11MW和50MW的浮動式太陽能發電陣列(floating solar PV arrays)。

三、成本競爭優勢
均化成本(levelized cost of energy, LCOE)不僅反映了發電廠生命周期內每單位電力輸出之平均成本,更是評估技術競爭力與商業成熟度的重要指標。據IRENA評估,到2023年固定式離岸風電的LCOE將下修至 0.05-0.08美元/ kWh;相較於2020年的0.084美元/ kWh,調降幅度最多可達到近50%,離岸風電的均化成本達到新低。而其他類別的離岸再生能源成本如浮動式離岸風電預計到2024年將達到0.13美元/ kW,已低於相對應固定式的LCOE;浮動式太陽能與陸地上太陽能則預計到 2030 年兩者的價格將更加接近;潮汐能預計至2022-2030年代初將達到0.11美元/ kWh;而波浪能成本可能會在2025年達到0.22美元/ kWh,到2030年達到0.165美元/ kWh。

四、結論與建議
如上所述,儘管離岸再生能源技術成熟度各異,各國所處的能源轉型階段也不盡相同,最大的挑戰還是回到商業化的最終目標。有鑒於全球經濟正從新冠疫情的衝擊中復甦,該報告將針對部署離岸再生能源提出建議方案,以資G20政策制定者參酌,建議方案如下:

(一) 認可離岸再生能源在G20部長級會議中的重要性,強化現任與前後任輪值主席國之合作。特別在後疫情時代的背景下,應將離岸再生能源納入G20議程,將其定調為實現能源彈性與永續經濟成長的關鍵創新技術。

(二) 加強G20與IRENA合作架構,以蒐集與交流離岸再生能源的關鍵數據,涵蓋成本競爭力、政策規範之最佳實務、資源潛力與環評等資料,有利於與會國家快速掌握最新資訊。

(三) 離岸資源豐富的國家應以身作則,針對技術發展提出脈絡清晰的長程政策架構,藉以向私人開發商、研究機構與金融機構釋出積極信號。藉由國家自定貢獻(Nationally Determined Contributions, NDCs)或其他國家政策為遠程目標,如投資總額、產能增加與基礎建設等穩固的長期政策目標,不僅可深化創新技術(像是:浮動式太陽能、波浪能與潮汐能)在商業化過程中的信任基礎,亦能改善過去發展固定式離岸風電技術時,缺乏明確目標與規範等詬病,並有利於提升公共意識,以促進離岸再生能源的發展。

(四) 支持在海洋治理、環境影響和技術標準上的合作與經驗交流,G20與會專家可參酌像是聯合國海洋法公約(the Law of the Sea Convention)的國際對話,協助離岸能源技術知識轉移至G20以外的發展中國家。

(五) 將離岸再生能源納入G20能源轉型和氣候永續工作小組(Working Group on Energy Transition and Climate Sustainability):藉由樹立政策與規範架構的最佳實務、增加離岸再生能源技術的研發與示範公共投資、針對尚未成熟的技術進行設計與研發聯合計畫、與促進公營部門與私營機構合作(Public-Private Partnership)以推展創新離岸再生能源技術等行動,來具體提升離岸再生能源的發展層級。

(六) 在G20金融思路會議(Finance Track)的架構下,定調並催生離岸再生能源技術的創新融資機制。金融思路會議集結G20財長和央行行長,就全球經濟、財政和貨幣等議題進行商討,並研擬創新融資與降低風險機制,以協助創新技術在發展過中常見的資金風險。
陳霈
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