Chapter 7

1. Chapter 7 其他再生能源與生質能源之比較

2. 7.1 風能技術 一、國內外技術發展現況 二、國內外發展競爭力分析 (SWOT) 三、國內外技術發展指標比較 四、國內推廣應用效益評估 五、國內外來重點技術推動策略與發展 時程

3. 在各類新興能源中，風電被評為最具前景的領域之一，它能提供潔淨且無污染排放之電能，有能源與環保之雙重貢獻在各類新興能源中，風電被評為最具前景的領域之一，它能提供潔淨且無污染排放之電能，有能源與環保之雙重貢獻 。 V>3 m/sec rpm>70

4. 一、國內外技術發展現況 （ 一）國外技術發展現況 53 Country 圖 3-1-1 -1 全球風力發電裝置容量成長圖

5. 圖 3-1-1 -2 全球前十名國家裝置發力發電容量比較圖 圖3-1-1 -3 2004 年全球風機製造商銷售量前 10 名之市場佔有率

6. 風機械能電能 • 現代商業化之風力發電機主要是由葉輪（葉片轉子和輪轂）、機艙、塔架以及控制系統所組成，其中葉片為主要關鍵技術之一，約佔風力機成本 21% • 另外有關運轉及輸出控制模式已朝可變轉速及可變旋角節制發展（ DWTMA ） • 同步式發電機亦拜先進電力電子技術之賜，甚至可省卻風力機之齒輪箱、直接由葉輪傳動發電，可有效降低噪音及提供極佳之電力品質

7. （二）國內技術發展經驗 為了因應能源危機，自 1980 年起我國亦開始積極從事風力發電相關技術研究，主要研究方向及重點是風能評估及風力機研發。在風力潛能評估方面，蒐集分析了長短期氣象測風資料並發展風能評估模式及選址方法。在風力機研發方面，經濟部能源局委託工研院，分別於 1984 年、 1986 年及 1989 年從事 4 kW 、 40 kW 及 150 kW 風力機之研發，完成風能轉換系統設計、葉片開發、傳動鏈設計製作、監控系統設計開發、塔架設計製作、組件及系統性能測試等

8. 90 年代開始進行設置風力發電場址之可行性評估，包括 1991~1992 年完成彰化濱海工業區設立風力發電機可行性研究、 1991~1993 年台電完成澎湖本島風力發電示範計畫可行性研究及工程規劃、 1995~1996 年完成澎湖本島風力發電示範計畫（ 2,400 kW ）可行性研究修訂（發電廠場址改為中屯地區）等。

9. 因應氣候變遷與京都議定書： 2000 年 3 月發布施行「風力發電示範系統設置補助辦法」提供設備補助，獎勵民間投入設置風力發電示範系統 2001 年完成台灣北部地區初步風場模擬分析，以及利用 WAsP （ Wind Atlas Analysis and Application Program ）風能應用軟體完成風力發電場址評選規劃 於 2002 年在中南台灣地區評選出台中港與台南七股沿海兩處各 100 M W 以上風力發電場址，供民間開發參考應用。 於 2003 年完成 200 M W 離岸式風力電場場址評選、技術可行性、經濟效益及環境影響等分析

10. 二、國內外發展競爭力分析 (SWOT)

11. 三、國內外技術發展指標比較 目前我國總裝置容量相較於其它先進或開發中國家之裝置容量仍屬偏低，確實有待進一步加強推廣應用以及發展風力發電關鍵元件技術。風電技術涉及多種學門，包括基礎、玻纖、機電、電控及工程業等，因國內切入風力發電機組技術研發較晚，加上現有風力發電機組本身之開發技術水準皆較國際落後，故如何提升研發能力及研發進度是目前最受關切的重點，才能迎頭趕上國際水準或建立本土特色技術，並帶動我國風力發電相關技術之發展。

12. 全球風電產業標竿國家，皆以政府的力量協助推動研發工作，發展風力發電新興產業，尋求環保與產業發展之雙贏，值得我國借鏡，國內應掌握風力機之內需需求之機會，複製國外成功發展風電新興產業之模式，以零組件國際供應為起點，逐步建立系統供應能量。全球風電產業標竿國家，皆以政府的力量協助推動研發工作，發展風力發電新興產業，尋求環保與產業發展之雙贏，值得我國借鏡，國內應掌握風力機之內需需求之機會，複製國外成功發展風電新興產業之模式，以零組件國際供應為起點，逐步建立系統供應能量。

13. 風力發電重點技術與因應對策

14. 四、國內推廣應用效益評估 藉由推動風力發電所帶來之成果效益： • 透過能源局委託執行「風能整體開發推動計畫」設置 • 50 公尺 以上高度的風速塔，以實測風速資料取代原以 • 地 面風速計算之風能評估結果，使風力電場場址之風能 • 評估及發電量推估結果更具可信度，減少風電開發商對 • 風力發電量之疑慮以及減少投資風險，並建立地理資訊 • 系 統，更可提供風能開發場址之相關資訊給予開發廠 • 商，使風電開發商節省時間及人力，加速推動風力電場 • 的設置。

15. 整體性地篩選可用以開發風能之潛在場址，將可進一步評估實際具發電經濟誘因之場址及裝置容量，使推動目標更為明確，促進政策之落實。 • 透過行動式之宣導教育，將可促進一般民眾瞭解風力發電綠色能源，具有能源多元化及環保之雙重效益，進而支持風力發電，將有利風力發電之推廣，進而加速國內風電之開發。 • 若經由推動離岸式風力發電場示範案例的建置後，可以增加我國風力發電朝向離岸式發展之機會，並減輕陸域土地使用不足之限制。

16. 在 5 年期示範推廣（ 2000-2004 年）後，已帶動國內風力發電應用風潮，逐年增加風力發電裝置容量，又在行政院制訂「挑戰 2008 ：國家發展重點計畫」中擬推廣大規模風力發電場之下，預期 2010 年時可達到 500 M W 風力機裝置容量之推廣目標，以每瓩造價新台幣 3.5 萬元計，估計共可促進 175 億元風力機產業之成長。屆時每年可發電 13.3 億度，值 26.6 億元（以 2 元 / 度電估算），能源貢獻度達 33.1 萬公秉油當量（以 1 kWh ＝ 2,235.35 kcal ＝ 0.2484 LOE 計算），且每年可減少 133 萬噸 CO2排放。若總計 20 年期（風力機壽齡）則共可發電 266 億度（值 532 億元），共可貢獻 662 萬公秉油當量能源，並可抵消燃煤發電之 CO2排放共 26.6 百萬噸。

17. 在落實非核家園的推動上，行政院規劃 2010 年將設置 2,159M W 的風力發電容量情形下，則前述的估計將提高為 1,000 億元風電市場之商機，屆時每年可發電 57.4 億度，值 114.8 億元（以 2 元 / 度電估算），以 20 年壽齡計共可發電 1,148.5 億度，將值 2,297 億元。 • 預期 2010 年時達到 2,159 M W 風力機裝置容量之推廣目標，能源貢獻度將可達 142.9 萬公秉油當量，且每年可減少 574.3 萬噸 CO2排放。若總計 20 年期（風力機壽齡）共可貢獻 2,858 萬公秉油當量能源，並可抵消燃煤發電之 CO2排放共 114.8 百萬噸。

18. 政府透過風電促參開發建立具景觀特色的風力公園，將可促進地方投資、增加地方就業機會，同時藉由土地租金及權利金可提高地方政府收入，也帶動觀光遊憩人潮前來消費。 • 未來發展離岸式風力發電將是重點策略，也預期至 2010 年時可有 300-400 M W 的設置容量，若 1 kW 的離岸式風電設置成本約在 70000 元，則整體開發設置的經費將至 250 億元，因此初步評估機制的執行並確定開發場域及未來潛能的工作，對經濟效益的計算更顯重要。 (Biomass 741 MW/2010) • 瞭解國內風力發電建造時之可能相關之法規限制及禁止，對既有權益之影響及其環境影響評估之需求，並參考國外海堤共構及 (半) 離岸式風能開發管理之相關規範，以順暢國內風力發電產業之推動。

19. 在 2003 全球風機市場約 90 億美元（含離岸式），而且每年均以 25-30% 的成長率快速往上提升，我國在 1992-2000 年未能掌握當時的成長波段建立起自主的風力發電產業，實屬可惜。現階段在行政院針對非核家園的理想要落實規劃執行，預計於 2010 年提前達成再生能源設置發電容量配比 10% 的目標，風力發電總設置容量便由原本的 500 M W 提高至 2,159 M W 之際，鼓舞了許多業者有意投入這個市場，也紛紛地期盼政府相關部門能以正確的策略及措施扶植國內各業者，積極地一步一步建立起我國的風機產業，期在 2010 年台灣地區的風力機應用市場亦有我國自有品牌機型的設置。

20. 五、國內外來重點技術推動策略與發展時程 於1998年5月舉行了「全國能源會議」，而行政院1998年6月11日核定之「全國能源會議結論及擬採行措施」中，有關能源結構調整項目亦強調提高淨潔能源容量： • 再生能源之利用，至 2020 年占能源供給比例以 3% 為目標 • 2020 年風力發電推廣目標為 1,500 M W 裝置容量，中程 2010 年目標為 500 MW ，以及 2020 年再生能源發電占總裝置容量達 12% 等目標

21. 未來（ 2005-2020 年）我國風力發電重 點技術發展項目將以風力機關鍵元件研究開發、風力電場開發應用技術以及風力發電應用系統開發三大方向為主，各細項重點簡要說明如下：

22. (一)風力機關鍵元件研究開發 1 、葉片設計、開發與測試（朝玻纖及含碳纖 之複合材質葉片發展）2 、增速齒輪箱及傳動系統技術（以 3.6MW 機型適用為目標）3 、發電機及塔架開發生產（從感應式發電機 研發至直趨式風電機）4 、整合電力轉換及控制機制驗證（以 5MW 機型適 用為測試目標）5 、小型風力機系統（研發單機容量 10kW 之發電 機組以及併聯系統技術）

23. (二)風力電場開發應用技術         1 、風力發電場評遻及效益評估2 、電力併聯技術（以大於15MW以 上之風力發場為基礎建立分析技術）3 、離岸式風力發電場開發技術（大型風力 發場建置技術及維護技術）4 、短期風速預測技術（預報0-72小時內之 發電量）

24. (三)風力發電應用系統開發         1、設備標準及驗證機制（建立2MW風 力發電機驗證機制）

25. 7.2 水力能技術 （一）國外技術發展與應用現況 （二）國內應用經驗與推動現況 （三）國內水力發電開發潛能評估 （四）國內推動目標與與限制分析 （五）國內水力發電 SWOT 分析 （六）國內未來推動策略

28. 水力發電主要可分成慣常水力及抽蓄水力發電兩種使用方式，慣常水力發電純為藉由水之流動而產生電能，無須任何燃料且不排放污染物，發電成本具競爭力。水力發電主要可分成慣常水力及抽蓄水力發電兩種使用方式，慣常水力發電純為藉由水之流動而產生電能，無須任何燃料且不排放污染物，發電成本具競爭力。 抽蓄水力則利用離峰時之多餘電力抽水而於尖峰時發電，為調節尖、離峰用電之最佳負載管理方式；惟其利用基載機組產出之電能抽水，需加計燃料成本，故其發電成本較慣常水力稍高。

29. （一）國外技術發展與應用現況 • 歐美等已開發國家已朝向對環境較為友善之非水庫式中小型發電發展；並不斷地改善技術，以減低對環境生態的影響。但開發中國家，如中國大陸及巴西等，為追求電力充足與經濟成長，仍不斷地開發大型水庫，如三峽大壩工程。

31. （二）國內應用經驗與推動現況 • 依據台灣電力公司 93 年 9 月提出之「 93 長期電源開發方案」，統計至民國 92 年底止，全台灣共有水力發電廠共 42 座，總裝置容量達 451.07 萬瓩，詳如 表 3-1-5-4 所示。其中抽蓄水力有大觀二廠及明潭2 座，裝置容量合計 260.2 萬瓩，淨尖峰能力為 239.2 萬瓩，年發電量約 38.5 億度。另慣常水力包括大、小水力電廠共 40 座，裝置容量合計為 190.9 萬瓩，淨尖峰能力為 151.9 萬瓩，年發電量約 30.1 億度，合計水力發電占 92 年全國總發電量之 3.9% 。

33. 3-1-5 - 5 規劃、籌設及興建中之水力發電開發計畫

34. （三）國內水力發電開發潛能評估 1、天然蘊藏量推估 台灣地區淡水河等 76 條重要河川；但因受自然條件限制，技術可行水力部分則選擇其中較重要之 30 條河川進行調查。 30 條較重要河川之技術可行水力蘊藏量則為 504 萬瓩，電能 201.49 億度。

35. 2 、可開發總潛力推估 台灣地區技術可行之水力蘊藏量約 504 萬瓩，其中約 61 萬瓩經濟性不佳不宜開發。至 93 年底已開發利用共 1,91 萬瓩（不計抽蓄），而正施工中約 13 萬瓩，故仍有尚待開發技術可行之水力發電總潛力共計 239 萬瓩。

36. （四）國內推動目標與與限制分析 1 、推動目標 發展時程 2008 2010 2015 2020 推廣目標 208.5 216.8 230.0 250.0 （萬瓩）

37. 2 、推動障礙 • 水力計畫多位處崇山峻嶺間，規劃研究階段有關地形、地質及水文等基本資料之探勘蒐集費用龐大，有可能探勘後不具投資效益；並且開發時間長，業者投資風險高。 • 水力資源多位於偏遠地區，併聯線路距離過長導致投資成本過高。 • 目前水資源開發計畫偏重於水量，部分多目標水庫並未配合設置水力發電廠，亟需權責單位協調溝通。 • 申請設置之核准手續繁長，業者之申請作業常半途而廢。 • 環保意識及民意高漲，常有抗爭事件，影響計畫之推動。 • 許多小水力資源位於國家公園或限制開發區域，在法規未鬆綁或土地主管機關無支持水力發電之意願時，難以開發。

38. （五）國內水力發電 SWOT 分析 表3-1-5 - 11 國內水力發電 SWOT 分析

39. （六）國內未來推動策略 •儘速立法通過「再生能源發展條例」，提供優惠收購電價，以提高業者投資誘因。 •檢討修正再生能源輸配電併聯問題，促進水力發電系統設置。 •建議針對水力普查結果選擇技術可行而經濟性較佳區域，促使擁有該區域水權及土地之主管機關（如水資源局或農田水利會）編列經費進行先期規劃，以 BOT 方式鼓勵民間投資開發。

40. 全台第一座民營的水力發電廠「烏山頭水庫水力發電廠」，民國八十九年十月十五日上午舉行動土 典禮，工程在民國九十年十二月完工。

41. 發電機的工作原理 發電機係由引擎傳動，負責轉動磁場中的導線，或轉動固定導線中的磁場，使導線與磁場發生相對運動，而在導線中產生電動勢（電 壓），其電動勢之方向可藉由弗來明右手定則來判斷，大姆指表示運 3-2所示，導體在與磁力線垂直方向由內往外移動，則其電流會由右向左流出。

42. 由於單導體在磁場中運動所產生之電流非常小，所以發電機都利用多組線圈在磁場中運動，或利用多組磁場在線圈內運動，以產生較大的電量；其感應電動勢 E：一 N88 （一：為感應電動勢之方向； N：為線圈匝數；88 為單位時間磁通量變化率，單位：韋伯／秒），即發電機之輸出電壓與線圈匝數、磁場強度、轉速成正比，如圖 3-3所示 為線圈匝數與發電量之比較。

43. 線圈在磁場中旋轉所產生之電流，若經由滑環與電刷輸出，則會產生交流電，如圖 3-4所示。在前半圈產生的電流會由 A端流出回到 B端；在後半圖，電流會由 B端流出回到 A端。其電動勢與線圈旋轉角度之關係，如圖 3-5所示。當線圈與磁力線方向成垂直時（運動方向與磁力線平行），其電壓為零；當線圈與磁力線平行時（運動方向與磁力線垂直），其電壓最大

44. 7.3 海洋能 技術 （一）國內海洋能源潛能分析 （二）國內外海洋能源技術發展現況 （三）國內外發展競爭力分析（SWOT） （四）國內外技術發展指標比較 （五）國內推廣應用方向及效益評估

45. 海洋覆蓋地球表面積達三分之二以上，蘊藏著豐富的海洋能源可供開發使用，海洋能源除具有能量巨大、可以再生、無環境污染之虞等優點外，尚有不需陸地空間等等優勢，是一種具潛力的再生能源 。

46. 海洋能源包含了可利用的再生能源（潮汐、海流、波浪、溫差等），依其能量轉換方式的不同可分為：海洋能源包含了可利用的再生能源（潮汐、海流、波浪、溫差等），依其能量轉換方式的不同可分為： • 潮汐能源（ Tidal Energy ） • 海流發電（ Tidal/marine Currents ） • 海洋溫差能源（ Ocean Thermal Energy Conversion ，簡稱 OTEC ） • 海底天然氣水合物

48. 天然氣水合物是於低溫、高壓下(0℃、26大氣壓或10℃、76大氣壓)生成，可能儲聚於凍原或海底下數百公尺深處之地層，當超出其生成之溫度、壓力範圍便會分解成水與天然氣，每一單位體積之天然氣水合物約產生一七○單位體積之天然氣(其中甲烷佔98%以上)，可作燃料使用。 Gas-hydrate

49. 過去我國海洋能的研究發展主要偏向海洋溫差方面，但受限於關鍵技術，至今仍無法建立完整的海洋溫差發電技術。過去我國海洋能的研究發展主要偏向海洋溫差方面，但受限於關鍵技術，至今仍無法建立完整的海洋溫差發電技術。 從國外發展經驗來看，以技術較成熟的潮汐發電為例，研究顯示潮汐發電所產生的經濟效益不及其他再生能源。

50. （一）國內海洋能源潛能分析 1、海流：台灣地區可供開發海流發電應用之海流，以黑潮最具開發潛力，黑潮的厚度約為 200 ～ 500 公尺，寬度約 100 公里至 800 公里左右，其流速介於 0.5 m /sec 至 1 m /sec ，理論上利用黑潮發電是可行的，但對深海用的水輪發電機尚屬研究階段，技術可行性有待驗證。 2、潮汐：台灣沿海之潮汐，最大潮差發生在金門、馬祖外島，約可達 5 公尺潮差，其次為新竹南寮以南、彰化王功以北一帶的西部海岸，平均潮差約 3.5 公尺，其他各地一般潮差均在 2 公尺以下，與經濟性理想潮差 6 ～ 8 公尺仍有相當差距，而且台灣西部海岸大都為平直沙岸，缺乏可供圍築潮池的優良地形，但對於金門及馬祖兩個離島來說，因該兩離島之發電成本較昂貴，發展潮差發電應具較佳之經濟誘因。故台灣的潮差發電發展方向應以金門、馬祖兩離島為先導廠址，其可供開發之潛力約有 1 萬瓩以上。 3、波浪：本省沿海及離島地區，因受季風之吹襲，北部海域及離島地區每公尺約有 13 瓩之波能，東部及西北沿海每公尺約有 7 瓩之波能，西南及南部沿海較差每公尺約只有 3 瓩之波能，初步估計台灣地區波能蘊藏量約為 1000 萬瓩，可開採量約為 10 萬瓩。