美國能源部 2015 年風能技術市場報告,更多更大更便宜每度電 2 美分

作者 | 發布日期 2016 年 08 月 31 日 9:00 | 分類 能源科技 , 風力 follow us in feedly

美國能源部 2015 年風能技術市場報告(2015 Wind Technologies Market Report)一如往常於 2016 8 月出爐,2015 年在產品稅務補貼(Production Tax Credit PTC)政策延長下,美國風能蓬勃發展,而風機越來越往高大發展,以及諸多技術進步,加上全球金融寬鬆帶來的低資金成本,讓美國風能採購價進一步下降,較 2014 年的每度電 2.35 美分硬是再砍低至每度電僅有 2 美分上下,加回加回每度電 2.3 美分的 PTC 補貼之後,為每度電 4.3 美分,約相當於新台幣 1.36 元。



風能技術市場報告由美國能源部委託加州大學代為管理的羅倫斯伯克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)彙整資料而成,資料來源包括美國風能協會(American Wind Energy AssociationAWEA)、美國能源資訊局( Energy Information AdministrationEIA)、美國聯邦能源管理委員會(Federal Energy Regulatory CommissionFERC)等。

美國 2015 年受惠於 PTC 延長,風能投資額達 145 億美元,新增 8.6 吉瓦(gigawatt)風能發電容量,成長 12%,風能總發電容量來到 74 吉瓦。風能成為美國 2015 年新增發電容量最大來源,佔 41%,遠高於 2014 年的 24%。過去 10 年來,風能佔美國新增發電容量的 31%,在內陸地區更高達 54%,五大湖區也達 48%,在美國西部達 22%、東北部地區達 21%、東南部地區則僅 2%

2015 年愛荷華州的電力有 31% 來自風能,南達科達州則有 25%,堪薩斯州 24%,美國共有 12 個州風能佔總用電比例達 1 成以上,不過全國而言平均只有 5.6%,遠遠落後歐洲國家,如丹麥的 40%,葡萄牙、愛爾蘭、西班牙也在 20~30% 之間。

美國風能採購價格自 2009 年每度電 7 美分高點快速下降,2014 年已經落到 2.35 美分,2015 年更降到 2 美分左右,不過採購價內含美國 PTC 政策每度電 2.3 美元補貼,加回補貼之後每度電 4.3 美分,合約新台幣 1.36 元。美國風能的超低價格,來自於高容量因數、成本降低,以及歷史新低紀錄的利率。

不過,即使風能價格創新低,市場競爭卻仍然艱鉅,因為 2015 年美國批發電價也大幅下降,這有部分也是風能自己造成的,美國批發電價下跌最多的區域正是風能發展最積極的內陸地區,2014 2016 年,風能採購合約價,與美國能源資訊局預期的至 2040 年的燃氣發電燃料成本大體上相當,雙方處於相當激烈的競爭態勢。

風能容量因數提高、成本降低,來自於產業界打造越來越高大、適應低風速的風機,技術精進的同時,單價也逐漸下降,2000 年到 2002 年風機興建成本約為每千瓦(kW750 美元,之後隨著風機規模提升以及原物料上漲因素,在 2008 年達到每千瓦 1,500 美元的造價高點,之後逐漸下降,目前建造成本已經來到每千瓦 850~1,250 美元之間,風機本身成本下降,也使風能計畫總成本跟著下降2015 年風能計畫安裝成本約為每千瓦 1,690 美元,較 2009 至 2010 年的高點減少 640 美元。

 

風能國內市場發展有利本土企業

風機大小提升對於容量因數影響相當明顯,2015 年時,於 2014 年所安裝的最新風機,通常也是最高大者,容量因數平均高達 41.2%,相較之下,2004 至 2011 年安裝的風機容量因數則平均為 31.2%,落差達 10% 之多,1998 至 2003 年安裝的風機,容量因數平均則僅為 25.8%。容量因數也受到風場本身地理環境的影響,如風能條件最好的內陸地區,風力穩定,使得容量因數達到 42.7%,不過,控制地理條件因素後,仍可看出風機設計進步對容量因數提升造成的顯著影響。

風機設計上的趨勢,一言以蔽之,就是「更大」,平均名目發電容量在 2015 年達 2 百萬瓦(MW),自 1998 至 1999 年以來增加 180%; 平均風機機艙高度 82 公尺高,自 1998 至 1999 年以來增加 47%; 平均扇葉直徑為 102 公尺,自 1998 至 1999 年以來增加 113%。其中,扇葉直徑成長最為顯著,2008 年以前,沒有風機扇葉直徑超過 100 公尺,2015 年時則有 86% 風積扇葉直徑超過 100 公尺。

由於新風機多半較為針對低風速風場設計,比風功率(Specific Power,名目發電容量除以扇葉掃過面積)則從 1998 至 1999 年的 394 瓦 平方公尺,下降為 2015 年的 246 瓦 平方公尺,也因此,風機發電容量的增長速度不如扇葉大小的增長速度。低風速設計的風機,如今普遍應用在高風速與低風速風場,以利因應風速變化。

2015 年,美國國內風能市場主要由奇異(GE)與維斯塔斯(Vestas)佔據,奇異市佔率達 40%,維斯塔斯則為 33%,西門子(Siemens)為 14%。全球市場則由金風居首,其後依序為維斯塔斯、奇異、西門子、歌美薩(Gamesa),其中中國廠商金風的市佔主要來自於中國市場。

從奇異在全球與美國的市佔排名變化,可以看出風能國內市場發展有利於本土企業的特性,而除了奇異以外,美國市場前三大的另外兩家──維斯塔斯與西門子,也都有超過一座美國工廠,美國本土風機機艙組裝產能在 2015 年達到 10 吉瓦,扇葉產能達 7 吉瓦,風塔產能達 6 吉瓦。美國市場風機本土組裝比例,機艙超過 85%,風塔 80~85%,扇葉與扇葉總成 50~70%,不過風機機艙內部零組件的自製率則相當低,僅不到 20%

美國風能快速成長也為國內創造大量就業,2015 年風能產業就業達 8.8 萬人,創下歷史新高。不過隨著 PTC 將逐步減少至取消,美國未來風能產業擴張產能與就業的速度也將減緩。

美國風機產業出口額在 2007 年僅有 1,600 萬美元,至 2014 年成長到 5.44 億美元,不過到 2015 年降至 1.49 億美元。

綜合來說 2015 年的美國風能趨勢,可說是「更多、更大、更便宜」,安裝容量更多,成為新增發電容量主力;風機發展得越來越大;而發電成本更便宜。未來美國風能產業將面臨 PTC 逐年調降 20% 的政策面不確定性,但隨著風能本身技術進步成本下降,即使 PTC 補助逐漸消失,仍能具有市場競爭力,不易再發生過去產業隨 PTC 政策大幅震盪的現象。

(首圖來源:Flickr/Nick Cross CC BY 2.0) 

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