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產業技術評析

從歐洲離岸風電世代交替 看臺灣風電產業發展策略
發表日期:2016-02-24
作者:康志堅 (工研院IEK)
摘要:
全球風電市場發展已趨平緩,離岸風電因成長潛力佳而成為產業焦點。根據市場研究機構MAKE Consulting預估,全球風電未來五年(2016~2020年)複合成長率(CAGR)為1.8%,其中陸域風電...

全文:
一、前言

全球風電市場發展已趨平緩,離岸風電因成長潛力佳而成為產業焦點。根據市場研究機構MAKE Consulting預估,全球風電未來五年(2016~2020年)複合成長率(CAGR)為1.8%,其中陸域風電為-1.3%、離岸風電為44.9%,故離岸風電成長潛力遠勝陸域風電。

離岸風電產業關鍵議題為產品的大型化,藉以提高風場土地利用效率,並降低單位設置成本。2014年以前,市場主流技術為3~4MW系統,5MW以上系統商轉案例不多,產業視其為前瞻技術。2015年歐洲4個採用5~6MW離岸風電系統之風場開始商轉,代表離岸風電技術發展,已開始步入下一個世代,5~6MW系統由前瞻技術逐步變成主流技術,將對產業造成巨大影響。本文由歐洲5~6MW離岸風電應用現況談起,分析對於我國離岸風電應用與產業發展的影響。

二、歐洲5~6MW離岸風力機應用情勢

全球第一個採用5MW以上離岸風力機的商轉風場為2008年比利時Thornton Bank風場,該風場裝置6支德國Senvion 5MW風力機,發電容量為30MW。2008至2014年間,陸續有少數離岸風場採用5MW以上離岸風力機,但整體而言尚不普遍。

2015年全球計有17處離岸風場投入運轉,總發電容量為3,843.2MW,其中有四處風場採用5MW以上風力機(如表1所示),四座風場皆位於歐洲,合計總發電容量為1,105.2MW,占2015年整體離岸風電裝置量28.8%。當年度5MW以上離岸風力機占整體離岸風電比例已接近三成,顯示歐洲地區5MW以上離岸風力機已開始進入大規模商轉階段。

表1 2015年商轉並採用5MW以上風力機之離岸風場
風場名稱 所在國家 風力機機型 風力機數量 總發電容量 商轉日期
Nordsee Ost
德國 Senvion 6.15MW 48
295.2MW 2015.5.11
Westermost Rough
英國 Siemens 6MW 35 210MW 2015.5.26
Trianel Windpark Borkum 德國 Adwen 5MW 40 200MW 2015.7.20
Global Tech 1 德國 Adwen 5MW 80 400MW 2015.9.2

資料來源:工研院IEK ITIS計畫整理(2016/02)

歐洲地區開始大規模應用5~6MW離岸風力機之意義分析如下:

1.德國Siemens 3~4MW離岸風力機在全球各地所向披靡,幾乎沒有任何廠商為其對手。由表1 2015年5MW以上裝置實績觀察,其他廠商如德國Senvion(原Repower)、法國Adwen(法國AREVA/西班牙Gamesa合資)等已有相當數量的實績,逐步可與Siemens抗衡,預計未來Siemens仍可望持續為產業龍頭,但市占率將逐步下滑。

2.5~6MW離岸風力機在歐洲市場大量商用化之後,主要系統廠商已加速開發下一代離岸風力機組。下一代機組發電容量多集中於7~8MW,如Siemens 7MW、丹麥MHI Vestas 8MW、法國Adwen 8MW、日本三菱重工7MW等,其中MHI Vestas腳步最快,有機會成為第一家有8MW商轉實績的廠商(英國Burbo Bank Extension風場採用32支MHI Vestas 8MW風力機,預定2017年商轉)。

3.隨著5~6MW風力機在歐洲逐步成為主流產品,相關配合措施包括碼頭設施、施工船隻、機具等也要隨之調整。原先以3~4MW風力機安裝為設計目標之船隻與機具已無法達到最佳效益,因此歐洲已逐步更換新一代施工設備,以追求更高的安裝效率。但現階段亞洲地區離岸風場仍以3~4MW風力機為主,部分在歐洲已不符合最佳效益的施工設備,在亞洲地區仍可以達到最大效益,歐洲離岸風電施工業者於是逐步換上新一代的安裝船隻與機具,並將原先設備轉移至亞洲地區使用。因為施工設備的流動轉移,未來可以衍生一些新的商機如船隻與施工機具買賣仲介、施工船隻與機具租賃、人員訓練、顧問服務等。

三、對我國產業影響分析

歐洲開始大規模應用5~6MW離岸風電系統,對我國產業影響可以從風場應用與產業發展兩個層面探討,首先分析風場應用層面。

我國近年積極投入再生能源應用,離岸風電為重要發展方向之一,我國短期發展目標為2016年底以前完成兩處示範機組。目前兩處示範機組均規劃採用歐洲廠商3~4MW風力機,此為目前全球最普遍採用之離岸風力機組,應用實績非常豐富,現階段我國引進可減低風險。不過隨著歐洲地區已開始大規模採用5~6MW離岸風力機組,我國後續離岸風場應用須考慮將5~6MW機組納入規劃,相關配套碼頭設施(保留空間、承載重量)、施工船隻與機具、作業準則、安全規範、人員訓練等也必須一併納入考量。

另一方面,我國廠商目前亦規劃投入5MW離岸風力機開發,希望建立在地風電產業鏈。藉由離岸風場開發,發展在地產業為許多國家相當重視的效益,以提高本地投資額、產值與創造新的就業機會,對在地經濟發展產生助益。我國投入離岸風力機開發,須密切注意歐洲5~6MW風力機應用情況,以及下一代技術(7~8MW)的開發時程。依照歐洲系統廠商的發展模式,歐洲應用領先亞洲一個世代:即歐洲轉入新世代(5~6MW),即將前一代(3~4MW)的安裝船隻、機具逐步轉移至亞洲市場;推估未來若歐洲再進入下一個世代(7~8MW),便將5~6MW施工設備逐步轉移至亞洲。

若我國廠商開發出5MW風力機的時間點,慢於歐洲開始逐步應用7~8MW風力機,屆時歐洲廠商5~6MW機組已為成熟產品,同時已準備將5~6MW施工設備逐步轉移至亞洲,我國廠商將難以歐洲大廠競爭。因此,我國若投入離岸風力機開發,推出產品時程必須在上述情境發生之前,才會有較大的成功機會。

全球離岸風電技術一直以來均以歐洲廠商為領頭羊,亞洲包括中國大陸、日本、南韓與我國皆有廠商投入。中國大陸風電系統為我國禁止進口項目,對我國無影響;日本發展重點在前瞻之浮動式離岸風電,與我國現階段以固定式為主不同,對我國影響較低;南韓近期政策不明朗,產業發展遲緩。綜合而言,未來幾年對於我國產業影響較大仍屬歐洲廠商。

四、我國宜即早因應世代交替變局

2015年歐洲四個離岸風場採用5~6MW風力機,全球5MW以上離岸風力機市占率已接近三成,代表歐洲離岸風電應用已展開世代交替,5~6MW以上離岸風電機組由前瞻技術逐漸變成主流技術;相對亞洲地區仍以3~4MW為主流技術,5MW以上為前瞻技術。我國產業未來發展策略在風場應用上宜納入5~6MW規劃,包括風力機採用、碼頭、施工船隻與機具,以符合國際技術趨勢;在產業發展上,系統廠商須密切注意歐洲廠商5~6MW應用與7~8MW開發時程,思考我國發展利基與差異化策略,發展出具備在地特色之產業鏈。

(本文作者為工研院IEK ITIS計畫產業分析師)

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更新日期:2020-04-08

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