台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

#Q亮生活 作者: 访问:794

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

台湾离岸风电蕴藏量有多少,各方显然有许多不同的见解,情况可比近日热门的电视剧《武媚娘传奇》还要曲折离奇。美国国家再生能源研究所(NREL, 2012)认为有 652.28GW(1,000 公尺水深以内),熊正扬的台大硕士论文认为有 61.52GW(40 公尺水深以内),工研院绿能所在 2011 年的时候认为台湾可行的容量是 6.2GW(50 公尺水深以内),到了 2013 年绿能所推翻自己的看法,认为台湾的离岸风电可安装面积达 5,640 平方公里,总装置容量达 29.37GW。本文尝试用 2014 年欧洲最新风场规划技术的角度,来说明台湾离岸风电的蕴藏量。

NREL 估算值乐观

美国 NREL 把台湾的离岸风电根据三种不同的水深做区分。认为 30 公尺以内 蕴藏44.74GW(年度平均容量因素大于46%),30-60 公尺水深蕴藏 69.06GW(年度平均容量因素大于46%)。合计 60 公尺以内蕴藏量是 113.8GW。水深在 60 公尺以上通常使用浮体式基座(floating foundation),台湾共蕴藏 538.48GW,其中容量因素在 42-46% 的有 39.4GW,容量因素大于 46% 的有 498.9GW。如果在 2030 年以前开发完毕固定式基座的离岸风电,总蕴藏量应该是 113.8GW,潜力十分庞大。

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

熊正扬假设使用 4MW 离岸风机,风机间距为 330公尺(3D)乘以660公尺(6D)。扣除不可使用面积之后,水深 20 公尺内离岸风机使用 40% 面积(可用面积 679 平方公里),水深 20-40 公尺离岸风机使用 80% 面积(可用面积 2,670 平方公里),可用总面积约 3,350 平方公里(平均数字18.36MW/Km2)。认为 20 公尺水深可安装 12.48GW,年发电量 42,741GWh(容量因素 39.10%)。20-40 公尺水深可安装 49.04GW,年发电量 205,567GWh(容量因素 47.85%)。合计装置容量 61.52GW,年发电量 248,308GWh(平均容量因素 46.08%)。

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

绿能所前后数据落差大

工研院绿能所的数据变化很大,让人无所适从,不知道应该相信哪一个版本?在 2011 年的时候,绿能所的数据认为 50 公尺以下的水深,可用面积达 8,326.2 平方公里,装机潜力达 57GW(平均数字6.85MW/Km2),但很不幸地可行的(feasible)部分仅有 6.2GW(平均数字0.74MW/Km2)。到了 2013 年绿能所推翻自己的看法,认为可行的部分达 29.37GW(平均数字3.53MW/Km2),相差 3.74 倍。

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

我们从「台湾 2050 能源供需情境模拟器」的网站上,找到工研院绿能所 2013 年最新的离岸风电潜力预估。绿能所认为最大可安装面积为 5,640 平方公里,装置容量29.37GW(平均数字5.21MW/Km2)。

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

整理以上各方的估计,可安装面积有 3,350 平方公里(熊正扬)、5,640 平方公里(ITRI)、8,326 公里(ITRI)。平均每平方公里的装置容量有 0.74(ITRI, 2011)、3.53(ITRI, 2011)、5.21(ITRI, 2013)、6.85(ITRI, 2011)、18.36(熊正扬, 2012)。数字差异变化很大,宛如罗生门。

风场密度攸关蕴藏量

根据经济部能源局在 2015 年 2 月 2 日召开的「离岸风电区块开发公告前过渡期间作法第二次座谈会」的资料显示,研拟推动机制要求每平方公里不得低于 5MW。所以工研院早期提出的数字 0.74MW/Km2 与 3.53MW/Km2 都是错误的数字,正确数字应该在 5MW/Km2 以上。

根据荷兰能源研究中心(Energy Research Centre of the Netherlands, ECN)于 2014 年 6 月发表对于 Borssele 地区离岸风场的效率评估报告,离岸风场的密度约是 6-9MW/Km2。评估模式考虑 Siemens 6MW 与 MHI Vestas 的 8MW 离岸风机,在不同的风场设计(layout)之下,风场密度(Wind Farm Density, MW/Km2)差异竟达到 50%。可见得就算使用高效率且低成本的大型离岸风机,还是要非常重视风场的设计,才能够达到预期的效果。

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

由于熊正扬的 18.36MW/Km2 与欧洲的 6 – 9MW/Km2 差距甚大,因此本文后面的估计,排除熊正扬的数字。有关可安装面积的估计,则使用工研院的数字,因为其半官方的色彩,面积数字已经与其他政府机关讨论过,应该与真实情况不会差距太远。工研院的面积数字,多数位于水深浅处,使用固定基座的离岸风机。美国 NREL 则考虑了深水处(如台湾东方海域)使用浮体式离岸风机的状况,因此两者数字差距甚大。

台湾离岸风电的蕴藏量到底有多少?

考虑到目前已经商业化的固定基座离岸风机,以及台湾海峡实际可以安装的面积,加上欧洲的经验,估算出来台湾离岸风电蕴藏量约在 33.84~74.93GW 之间。这是在 2030 年以前确实存在的蕴藏量,使用 Siemens 6MW 或 MHI Vestas 8MW 的离岸风机就可以办到了,台湾只要积极布建离岸风电,不难实现非核家园,时间就在 2030 年。

离岸风场的开发商必须具备风场设计规划能力,将风场密度提高到 6-9MW/Km2,才会具备成本竞争力。9MW/Km2 的风场年度发电量会比 6MW/Km2 的风场还要多出 43%。根据笔者的技术预测显示,浮体式离岸风机的技术将在 2020 年以后成熟,因此到了 2050 年,技术发展就足以让台湾东海岸安装离岸风机,可安装的装置容量将轻鬆超越 100GW。同样是对于 2050 年台湾可安装离岸风电装置容量的预测,2050 年模拟器认为仅有 29GW,笔者认为会超过 100GW,预估的数字是工研院绿能所的 3 倍以上。