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(2009/06/16 經濟日報 劉靜君)
台灣中小型風力機產業有完整的供應鏈,且技術上夠水準,加上再生能源條例已三讀通過及台灣中小型風力機發展協會成立等利多因素,未來中小型風力機業者的發展相當樂觀。
為探討業界未來發展方向與具體可行作法,經濟日報邀集工業局長杜紫軍、能源局長葉惠青、台經院所長左峻德、核研所副組長張欽然、清大教授馬振基、業界代表利愛電氣、耀能、富田電機、仁武公司等參與座談,共謀對策。
經濟部工業局長杜紫軍:小型風力機(以下簡稱小風機)係發電量小於100kW的風力發電機組,主要以提供山區、離島、風景區等輸配電系統不易到達之偏遠地區設施用電為主,可有效解決開發中國家偏遠區域未能併聯市電的問題,亦可滿足小住宅家庭、景觀照明等都市小規模用電需要。
全球小風機產品規格以50kW以下較具市場性,銷售量以10kW 以下產品為大宗,市場集中於美國、中國及日本等國,據美國風能協會(AWEA)市場調查研究指出,2005年美國本土5 kW以下小風機有近2,500萬美元的銷售額,該協會預估至2020年全球總銷售量將達1,000億美元。
小風機依構造原理及適用場所的不同又可分為水平軸式與垂直軸式兩種,因國內在發電機及系統控制等技術領域已很成熟,有利於發展小風機產品,國內已投入生產之廠商約在8 至10家,以生產垂直軸小風機佔多數。
工業局自95年起推動小風機產業發展以來,推動工作主要著眼於「產業環境建構」及「產業技術輔導」,在「產業環境建構」部分,工業局透過整合國內研發能量完成小風機測試驗證平台的先期規劃,97年起與標檢局合作進行七股鹽場小風機測試平台建置,藉由協助業者執行性能測試驗證,強化小風機業者的產品品質,以提高國際競爭力,此外,透過籌組產業聯誼會,以建立完整的產業聚落,進而定期協助業者出國參展、舉辦座談會與技術引進說明會等,該聯誼會已成為產業主要技術及商機交流平台。
在「技術輔導」部分,工業局除協助國內業者申請技術處SBIR計畫投入技術研發外,也透過工業局主導性計畫先後輔導與業者進行小風機產品的開發。為因應未來小風機產品在全球風電市場的需求,預期國內將有更多業者投入產品開發與生產,工業局除持續應用政府計畫資源協助業者進行技術升級外,亦將透過專案計畫強化政府相關資源的應用,如加強輔導業者申請新興重要策略五年免稅、進口關稅減免等,以增加業者的投資誘因並降低生產成本。而產業推動策略上,工業局將朝擴大測試驗證平台與促成國內TUV驗證機制建立等方向努力,引導業者朝高品質的策略方向前進。並透過籌組研發聯盟、擴大台灣主題館參與國際風能展、建立兩岸及國際技術交流與市場行銷通路,協助業者提升產品行銷與國際競爭力。至於市場目標部分,短、中期將協助業者開拓中國大陸及美國市場之開拓,長期將以日本、歐洲及第三世界市場為切入目標。
經濟部能源局長葉惠青:根據美國風能協會(AWEA)調查,小型風力機市場以歐美為主,其次是亞洲及中南美地區。北美地區以美國市場最大,2008年底累計裝置量達80MW;歐洲地區以英國市場最大,其次是西班牙;亞洲地區以日本和中國大陸市場為主,中國大陸2010年小型風力機發展目標為使用量達30萬台,總裝置容量75MW。此外,併網型系統有逐漸增加趨勢。
依據AWEA調查報告顯示,全球2008年100kW小型風力機新增裝置容量為38.7MW,較2007年成長53%;AWEA預測2013年美國小型風機累計裝置容量可達1,700MW,以2008年美國小型風機占全球50%的市場比例,預估2013年全球小型風機的累計裝置容量約為3,500MW。根據BTM Consult Aps預估,2013 年全球風力機累計裝置容量為343,153MW為標準,以此數據推估,2013年小型風機產品占有比率約為全球風力機產量的1%。
國內目前所設置之風力機組,除塔架外,幾乎全部進口。但由於全球風力發電市場蓬勃發展,且台灣風能資源豐富,具備超過3,000MW以上的開發潛力,加上能源局的政策與研發推動下,國內相關業者均已投入風力機領域。
台灣已有多家廠商進行1kW以上等級風力機開發並已實機運轉中,部分業者亦有銷售實績,但仍待協助完成符合國際相關規範IEC(國際電工委員會)61400-2及中華民國國家標準(CNS)的認證。風力機設置為避免造成環境影響,應優先考量以安全性及環境親和性佳、景觀衝擊及眩光影響小、噪音及振動低之發電系統。
目前購置風力發電設備得依「公司購置節約能源或利用新及淨潔能源設備或技術適用投資抵減辦法」申請投資抵減,其中屬設備部分得就購置成本部分按15%,屬技術部分得就購置成本按10%,自當年度起五年內抵減各年度應納營利事業所得稅額。「再生能源發展條例」已通過立法,設置不及五百瓩的再生能源自用發電設備將可放寬限制,且可享獎勵。
台灣經濟研究院所長左峻德美國風能協會(AWEA)指出,中小風機在電費高於0.1美元/度(新台幣3.3元/度)的地區即具有正向經濟效益。台灣本島目前的平均電價為2.68元/度,短期內本島發展中小風機尚未具經濟效益,但隨著電價節節上升,未來情勢或許會改變;另一方面,火力發電成本在澎湖離島為6.56元/度,在望安、七美及綠島更高達11元/度,中小型風機於離島已具足夠的經濟效益可發展。以一部25kW的中小風機為例,在離島平均風速7~9m/s的環境下,每個月可發電8,200度,供26.6個家庭使用,若一部風機有十年壽命,一度電的成本僅3~5元若政府改以補助中小風機的設置,不但可降低離島發電成本,且可推動國內中小風機產業起飛及增進就業機會。
台灣為全球中小風機產業投資密度最高的國家,在系統業者部分,已有宏銳(i-wind)、崨豹(Jetpro)、新高(Hi-Energy)等產品已進入量產,產品以外銷歐洲最多,美國其次;另外亦有六家以上廠商投入系統整合,以及至少21 家投入零組件生產。在10kW以下風機之系統整合以設計與實體驗證,業界已具備能力,10kW以上則有核能研究所在進行中。
台灣經濟研究院協同國內業者成立「台灣中小型風力機發展協會」,是將國內中小風機產業推上國際市場的第一步。協會成立後,推動離島中小風機系統建置示範計畫,以100部風機為目標,充分運用離島天然資源,結合國內中小風機業者共同參與開發市場。此計畫可降低離島的發電成本,施惠於民,且可提供國內市場做為小型風機業者的產品展示櫥窗,做為國際宣傳。由於中小型風機可提供景觀遊憩效益,於離島推動順利後,可望推廣至國內農莊及遊樂園,與離島合計共30~40MW的市場潛能。
小型風機的發電成本與太陽光電相較,相對低廉且回收期短,英國、美國、加拿大、愛爾蘭、義大利、葡萄牙及西班牙等皆看好中小風機產業之商機。我國小型風機產業鏈已相當完整,如果在國內也能創造出市場,進一步推廣至鄰近東南亞國家以及邦交國,我國小型風機產業有機會在全球發光發熱。
由於小型風機的成本仍居高不下,為拓展國際市埸,有賴政府大力協助,成本如降低20- 30%,未來發展將更為可觀。
核研所副組長張欽然博士國內從事風能發展的技術團隊可概分為小型、中型及大型三類團隊,整體而言,中小型風機在技術面上已具備自主發展能量。
小型風機的團隊以大學及中小企業為主,以數百瓦到數瓩級為主,包括水平與垂直型風機,已有幾家公司有實際接單或已在大陸設立製造廠,整體系統設計及關鍵組件產業鏈,國內已有近100%自主發展能量。
中型風機的團隊以核研所結合中科院和數家本土製造廠包括葉片、發電機、併網電力轉換器、控制系統、塔架及金屬鑄造加工等廠商,鎖定以25瓩及150瓩風機做為自行技術開發主軸。整體系統設計與技術發展已接近成熟,目前相關的國際設計認證也已近完成階段。核研所主要以技轉給系統廠商進行接單與生產為目標,目前有多家在洽談中。整體而言,中型風機的發展已有90%的自主發展能量,所缺的是國內尚無大型軸承及聯軸器製造商。
大型風機的團隊以工研院結合數家規模較大的企業為主,著力於大型風機的引進建置與推廣,同時也有推動國內大型風機關鍵元件開發計畫,進行推動國際產業鏈的連結,也規劃結合東元公司等產業進行2MW風機的技術引進和建置計畫。然而整體的系統建置技術以及關鍵組件等,尚未有實質完全本土化的能量,目前自主發展的能量有待提升。
國內中小型風機的設計技術已接近國際上風能技術開發較早的國家水準,比較大的差異有幾點:(1)在於風機進行國際設計驗證及實體驗證的實務上,國廠商仍多數尚未進行,這可能影響全球性的市場開拓;(2)我國小型風機廠商發展垂直型風機的比例較高,此有別於風能先進國家的市場機種以水平型風機為主,這個差異有好有壞,壞的在於風能擷取效率垂直風機較差,但好的卻是垂直風機在安裝、噪音、及與景觀結合上優於水平風機;(3)我國中小型風機欠缺標準測試場,各家廠商在宣傳其產品時,對於風機性能曲線均有個別的詮釋方式,容易造成在性能上有虛虛實實之感。目前金屬工業研究中心已有規劃建置七股鹽場之中小型風機測試場,應可盡速縮短這項與國際上的差距。
國立清華大學特聘教授馬振基博士歷經七年,台灣的再生能源條例終於在98年6月12日於立法院完成三讀,明定未來風電為主要項目之一,並獎勵設置小型再生能源發電設備,裝置容量不及500kw者,不受電業法的規範,因此,對台灣未來發展中小型風電帶來近千億元的商機,若加上外銷,將有數倍的需求。
國際上,近三年來在風力發電有突飛猛進的趨勢,特別是美國、德國、印度、中國、西班牙、義大利等均大力發展大型風力發電機(1.5MW以上)。中國大陸2008年風電新增容量為6,250MW,成長89%,僅次於美國的8,400MW,遠高於印度1,800MW。這是由於大陸風電自主能力大幅提升、與外資差距擴大,使中國風電產業蓬勃發展,而五家獨資外商則大幅衰減。
我曾多次到各國參訪風力發電機製造工廠,發覺這些大型風力製造業者占地卻相當大(最小的廠至少1平方公里),技術來源相當重要,製造加工、研發、檢測、驗證及認證、運輸及國際市場的競爭是成功關鍵,台灣雖有數家公司成立聯盟預備做大型風力機,但未來設廠及市場可能仍以中國大陸或國外為主。
台灣在風力機的發展,中小型的潛力與利基相當大,主要是自主性大(複合材料葉片、電控系統、基座);相關產業強;易發展國內外市場;有堅強的研發團隊。
業者建言利愛電氣公司董事長陳吳曜榮台灣中小型風機業者不多,但在葉片、PM發電機、控制系統的技術自主性很高,每年可生產300W-5KW的中小型風力機約5,000台,以外銷為主。
要推動中小型風力機產業發展,應比照歐洲,每1KW由政府補助5-6萬,尤其是再生能源條例三讀通過後,更應加快腳步,儘快訂定驗證標準,供業者遵循,由政府出面整合產業供應鏈,同時在離島成立示範風場。
在國內談到風力發電的政策或相關議題時,仍以大型風力機為重,忽略中小型風力機產業的存在。協會成立後,建議未來的重點工作如下,提供資訊交流平台、整合產官學研能量開發國內市場、協助會員廠商申請政府科技專案、扮演廠商與政府溝通橋樑、提供產業技術服務與產品行銷媒合服務,以及整合廠商資源行銷國際市場,透過上述行動達成協會成立的宗旨-透過開發中小型風機系統設計與整合能力,帶動國內中小型風機零組件與風力機產業發展。
仁武公司地球暖化造成的環境變化是國際間很熱門且積極處理的議題,曾有專家指出,人類在近10年間用掉地球石油存量的一半!姑且不論是否屬實,但對消耗石油所產生的環境變化卻是不爭的事實。
開發替代能源(綠色能源)在國際間正積極進行,有用陽光、有用潮汐、有用溫差、或用風力都是解決之道,各家因涉及領域不同,切入的方向也不同,但多元性的能源開發不是件壞事。
今天台灣中小型風力機發展協會成立,將焦點聚集在中小型風機就是因為它比地標型的大型風機花費更少、安裝與維護更容易,也就更容易普及。因此不僅能改善環境,更有廣大的商機。
由於國內供電環境良好,用電成本相對便宜,民眾對替代能源的急迫性不高,但對於那些供電不普及的國家或地區,小型風力發電正是紓解問題的好辦法。
富田總經理張金鋒富田電機推出完全國產風力發電機,風速只需每秒1.8公尺即可啟動,其最新成果,包括風力發電機與全電式電動車專用動能馬達推廣。
馬達不僅是工業的推手,更朝向各種再生能源如風力發電機、水力發電、生質能、產業節能、替換性動能等乾淨能源發展,潛在商機可期。富田以嚴謹的公司組織為後盾,產品推陳出新,並堅持貫徹自有品牌FUKUTA路線,自200 年就投入風力發電機機頭的開發,2005年起開始研發垂直軸風力發電機,成功打開風力發電機外銷市場,並催生可量產且成本低之風力發電機,風力發電機也朝400W~30KW的產品發展,冀望「富田風」為台灣動力發展再添新頁。為抓住市場脈動,富田於2006年投資成立金富田科技公司,朝向環保及能源領域整合經營,並完成核能研究所30kw風力發電機開發計劃。
耀能科技對綠能減碳的貢獻不是大型風電廠的專利,台灣小型風電產業的技術正在急起直追,鎖定一般家用小功率電力需求,將小型風電系統整合提供居家電力及節能應用,將改變集中發電廠概念,分散在沿海地區或有風力資源的家家戶戶樓頂上,一方面分擔的台電電力負擔,更因為發電位置更接近負載用電中心,減少長距離輸配電網傳輸造成的線路損失,若能有效建置分散式發電系統架構,將可節約全國6%的線路損失。
小型風電產業追求低風速啟動與低風速發電,透過最大功率追蹤技術可有效利用低風速下的些微能源,克服高速風切聲噪音及零散能源的累增,降低應用的風速範圍,增大捕風面積以獲得微風能源,開發垂直軸靜音型風力發電系統等,同時整合加入太陽能發電設備,成為風光互補型發電系統,解決季節性夏日風能短缺的困擾。台灣小型風電業者努力有成,且技術領先國外,具市場利基與潛力。