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光中取電─德日太陽光電的挑戰與未來

2016/08/05 經濟部能源局 點閱人次: 836

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撰文/鍾嘉雯
受訪/陽光屋頂百萬座計畫推動辦公室 吳德清主任

從歐陸蔓延的光之產業

「太陽光電的發展,最早大力推廣的是德國,之後西班牙、義大利也跟進。」細數太陽光電發展史,吳德清主任娓娓道來。德國2000年頒布的《再生能源法(Erneuerbare Energien Gesetz, EEG)》,是首部再生能源制定之專法,並以此建立再生能源電能躉購制度(Feed-in tariff, FIT),確保再生能源投資者的投資報酬,以20年契約保證全數收購電力,躉購費率固定逐年調降,引導市場對成本下降的需求,促使太陽光發電早日達到經濟效益。由於EEG法案的推動,自此德國裝置容量始終名列前茅,2011年德國安裝量達7.5GW,遠超過政府設定的上限,因此2012年起開始大幅削減費率和縮減容量範圍。2012年4月取消對10MW以上地面系統的補助,且躉購費率採每月調降;2014年8月再生能源第四版修正案實行,取消500kW以上系統之補助,超過500kW者必須在電力市場銷售。

除德國外,西班牙則是歐洲第2大太陽光電市場;義大利位列第3,在2003年歐盟達成《環境責任法草案》共識後,義大利通過太陽光電補助政策,並於2010年至2011年間,新增發電量達9,370MWh,占據全球太陽光電新增發電量世界第1的寶座。

在《巴黎協定》後,為了減少能源的碳排放量,各國力推再生能源,取之於光的太陽能發電前景一片看好。只不過,近幾年德、西、義等國太陽光電裝置量逐漸趨緩,太陽光電遇到什麼樣的挑戰與限制?

德國:從躉購費率轉向自發自用

「太陽光電產業的發展,並不是服膺市場機制,初期的發展需要政策支持、電能收購或稅務補貼,政府的財務情形會直接影響到太陽光電的設置情形。」吳德清主任一語道破太陽能的策略發展。太陽光電的設置,都需要國家制度來支持,也就是訂出躉購費率,由電力公司收購電力,以增加民眾申請裝設太陽能之意願。

太陽光電發展技術之初,德國初期就以超過每度電新臺幣20元收購太陽光電,但在近年來隨著技術進步、產能擴大,太陽光電發電成本急遽下降後,在部分高電價的國家,太陽光電發電成本已低於當地電價。以德國而言,躉購制度重要性逐漸淡出,市電價格已遠遠超過躉購價格,太陽光電電力留在用戶端自行使用反而收益更佳,政策轉為關注自發自用和儲能議題。在躉購費率方面,2015 年德國也首度導入太陽光電競標機制。2016年德國政府正式通過再生能源法案(RESA)的修正案,未來將終結電能躉購機制。德國希望透過此方式來減緩裝機量的爆量成長,並完善掌控各項再生能源之電力運用、用電成本。RESA修正案同時也正式明訂,2025年再生能源發電量需占總用電量40〜45%;2035年目標進一步提高到55〜60%。德國將維持2022年全面廢核的目標,以及2020年碳排放量較1990年減少40%的減排承諾。

德國目前有約33%電力來自再生能源,RESA修正案目的是協助德國政府控制再生能源裝機量急速擴張。也因RESA 修正案的通過,太陽能光電站方面,2017年後預計只有750kW以下的小型屋頂系統能獲得電能躉購,每年規劃開放600MW的設置量,導入競標機制。

日本:高度發展,引進投標制度

日本是較早投入太陽光電的國家之一。2003年開始實施再生能源發電配額制RPS(Renewable Portfolio Standard)制度,要求電力公司購買一定比例的再生能源,但因當時太陽能發電成本仍高,因此成長緩慢。

2009年11月開始實施為期10年之《太陽能發電剩餘電力收購制度》,對10kW以下系統以每度電48日圓收購剩餘電力,大於10kW之價格每度24日圓,太陽光電應用逐漸拓展。2011年10kW以下系統收購價格降為42日圓,但住宅、廠辦、事務處等系統規模介於10〜500kW者提升至40日圓,屬於少數太陽光電補助不減反增的國家,顯示提高累積安裝容量的決心。

在2011年日本東北地震後,日本政府極力推展再生能源,2011年8月26日通過《再生能源特別措施法案》,規定新的再生能源躉購電價,2012年7月1日開始實施,以固定價格收購5種再生能源(太陽光電、風力、地熱、水力、生質能)電力,期限10〜20年。透過全數電力收購和保證價格,鼓勵再生能源的投資與發展,加速提高再生能源發電的比重。透過全電買回收購制度,加上《重建特區法》的優惠措施,投資報酬率高,吸引日本廠商以及外國企業投入,掀起太陽光電投資風潮。2013年市場規模約6.4GW,2014年成長至8.9GW,占全球比重約2成,迅速躍居全球第2大太陽光電市場。

由於太陽光電設置量暴增,2014年9月底開始,5大電力公司(東北、九州、北海道、四國、沖繩)宣布暫停10kW以上系統之併網申請。2015年,日本開始實施360小時太陽光電發電可調度機制,解決太陽光電大量發電送入電網的問題。

日本參院全體會議今年(2016)5月25日通過從根本上調整再生能源固定價格收購制度的《可再生能源特別措施法》修正案。根據新法,用於實業的太陽能發電將於2017年4月引進投標制度。今後將優先讓發電成本較低的商家加入,控制被反映到電費上的收購費用。

土地與電網,缺一不可

「太陽光電發展到一定程度,就會遇到2大挑戰,一是場址在哪裡,二是電網如何建置。」吳德清主任點出關鍵。以我國為例,目前2025年太陽光電的目標設置量為20GW,其中3GW為屋頂設置,17GW為地面設置,以地面設置而言,約需25,500公頃的土地,土地哪裡來?

另外,太陽光電設置後,需要將電導入電網才能使用,變電所、電塔、電桿及電力饋線等,每樣都不能少。電力饋線併聯再生能源容量有限,以台電公司配電等級的11.4KV 饋線而言,1條線路依現行規定僅能併聯5MW。既有電網的電若已經飽和,也需要擴建變電所、拉新的線、甚至是蓋新的變電所,需要時間,也需要金錢。」吳德清主任說。依台電公司評估,新增饋線可以在1年內解決,新增變電所主變壓器最快則要2年內,新增特高壓等級以上的變電所或升壓站需耗時3年以上。

變電所、電塔等會出現鄰避現象的設施,在德國等人口密度較低的國家,或許較容易找到人跡罕至的空曠地設置。而在人口密集的臺灣,則需要更多的智慧來提出解決方法。

積極發展太陽光電

土地有限、電網飽和,並非無解的難題,若是安排妥當,再生能源仍是未來的能源發展重點,各國最先制定的解決方案,就是「總量管制」。考量政府經費支出、電網承受能力,逐年規劃控管設置總量。以市電新臺幣3元/度來算,2010年時太陽光電躉購費率最高達12.97元/度,價差約10元;2016年太陽光電躉購費率從6.48~4.67元,與市電價格降到僅2~4元。5年之間,價差已大幅下降,現在大規模推廣,就會比過去的負擔少很多。政府目前朝2025年再生能源發電占比20%來邁進,太陽光電即是重點項目,朝2025年設置達20GW來規劃。

臺灣之「光」

各國的太陽光電發展,與我國息息相關。臺灣是全球第2大的太陽能電池製造國,太陽能產業的急速發展,也帶動著我國製造業向前邁進。我國從1990年代初期就開始發展太陽光電產業,隨著各國的裝置量逐漸成長,帶動國內太陽光電製造產業發展。只不過金融海嘯一來,摔得不輕。吳德清主任說明,「政策性扶持的產業,會隨國際情勢變化,金融海嘯時很多國家的財務狀況不佳,太陽能的產量就銳減,我們的製造業也跟著萎縮,這時就體現出這個產業的政策風險很大。」當時,太陽光電發電成本還沒有便宜到可以進入電力市場競爭,景氣不好,也讓產業不穩定。在各國逐漸調整推動政策、設置量穩健成長後,產業才逐漸穩定。近幾年太陽光電發電成本大幅下降,越來越多國家呈現市電平價(Grid Parity),推動太陽光電的策略就不僅是政策方式,還可以加入市場機制。

2009年我國《再生能源發展條例》通過以後,政府就持續擴大設置內需,也帶動國內系統產業發展,滿足國內太陽光電模組部分產能,促進不少就業機會。面對我國的太陽光電20GW的新設置量目標,臺灣各部會也正在齊心推動,尤其是土地的釋出,需要各部會一起合作。透過各部會來找出能夠種電的土地,包括嚴重地層下陷區之不利耕作土地、污染土地、封閉式掩埋場、水域型等場址。現階段透過跨部會協調,未來將更會有更多土地釋出。

除國有土地之外,大部分不利耕作、適於種電的土地,其實是私人所有,地主的意願在此將成為重要關鍵。吳德清主任說明,「像之前屏東推養水種電,23MW的電場有134位地主,平均1MW就有5位地主,現在的目標設置量有20GW,即使屋頂可設置3GW,地面型也有17GW,用養水種電的例子來看,相關地主人數非常可觀。」未來加速推動方式,將透過中央與地方聯手來協助整合相關地主。

不過,以不利耕作土地、鹽業用地用來種電,更棘手的是電網。地主大多已不住在這些土地附近,沒有住戶的地方沒有電網,要無中生有,蓋出需要的變電所、電塔與電線、電桿等設施,難度很高。政府正著手規劃專區電網實施計畫,希望透過台電與業者專區電網布置,協助建立太陽光電專區。

挑戰中穩健成長

「非核家園的核心就是創能、節能,太陽光電不可缺少,也是我們一定要努力的。」即使挑戰很大,在政府的積極推動下,各部會彼此整合、地方政府也將全力配合,共同推動太陽光電,一同闖過未來的重重關卡。不論是產業發展或太陽光電設置量,我國都在積極邁進的道路上。

鄰避現象(NIMBY)

排除嫌惡性環境設施的一種心態。
資料來源:國家教育研究院(2002)


關鍵字:創能,太陽光電,EEG,躉購費率,總量管制,競標制度

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