臺灣風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展概述

○文/本刊通訊員 王金生 趙寶山

臺灣風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展概述

○文/本刊通訊員 王金生 趙寶山

作為一種可再生的清潔能源，風能以其蘊量巨大、分布廣泛、沒有污染等優(yōu)勢，受到世界各國和地區(qū)越來越多的重視。目前風電技術已比較成熟，風電裝機容量迅速增加，全球風電容量已居可再生能源首位。

臺灣風力發(fā)電產業(yè)現狀

風力發(fā)電的運作原理是將將機械能轉變成電能，利用風力帶動風車葉片旋轉，然后再通過增速機將旋轉速度提升，帶動發(fā)電機發(fā)電，最后經由電力轉換、變壓后與電網并聯傳輸至用戶端。風力發(fā)電產業(yè)由上游至下游分為材料、零組件、系統、營運、維護等幾個部分，風力發(fā)電機依據功率大小可分為大型和小型兩類。大型風力機占市場99%以上，發(fā)電輸出功率一般在750千瓦以上，與長途輸電網并聯，依據安裝地點可再分為陸域型與離岸型；小型風力機占市場則不到1%，輸出功率在100千瓦以下，多為偏遠地區(qū)離網或是分散式發(fā)電應用。

全球風力發(fā)電技術大規(guī)模商業(yè)化已超過20年，產品技術趨于成熟，近年來市場皆維持穩(wěn)定增長；截至2013年底，全球風力發(fā)電總裝機容量達320吉瓦（1吉瓦相當于1000兆瓦，或100萬千瓦），2013年新增34.3吉瓦，較2012年衰退25.2%。預估2018年累計裝機容量將達到535吉瓦，風電發(fā)電量將占全球電力供應的5.2%。

近年來，陸域風電增長趨緩，離岸風電發(fā)展快速，受到各界矚目。海上風場具備比陸域風場較佳且穩(wěn)定風況，加上許多國家和地區(qū)陸上優(yōu)良風場已逐漸開發(fā)完畢，預計離岸風電市場將快速增長。2013年全球離岸風電累積裝機容量達7.51吉瓦，新增裝機容量達到1.87吉瓦，較2012年增長33%，相較于陸域風電新增裝機容量27%的衰退，也印證了離岸快速發(fā)展現況。2014年全球新增裝機容量為2.77吉瓦，比2013年增長48%，2018年累計裝置量將達到30.7吉瓦。

臺灣地區(qū)擁有豐富的風能資源，每年夏季強勁的西南氣流與冬季東北季風，使臺灣沿海成為發(fā)展風力發(fā)電的最佳地點。特別是澎湖海岸附近，每年可用風力約4000小時。臺灣風力發(fā)電產業(yè)起源于上世紀80年代發(fā)生能源危機時期，島內一些研究機構陸續(xù)開發(fā)出4千瓦、15千瓦與150千瓦風力發(fā)電機。2000年，臺當局發(fā)布《風力發(fā)電示范系統設立補助辦法》，分別在澎湖、云林和新竹設立3座風力發(fā)電系統，總裝機容量為8.64兆瓦。

2004年臺當局向民間企業(yè)開放發(fā)電業(yè)務，由民營企業(yè)2006年在苗栗建設50兆瓦風力發(fā)電廠。隨著全球風力發(fā)電市場快速增長，島內企業(yè)開始進入風力發(fā)電零組件產業(yè)，包括葉片、鑄件、變壓器等。如今，島內風力機設備及上中下游產業(yè)供應鏈已漸趨完整，但現有風場的設備及備品等仍以進口為主。

圖1 臺灣西海岸麥寮風力電場夜景

目前，臺灣島內的風力發(fā)電設備供應商有10多家，其中東元公司主要生產發(fā)電機、電力轉換系統和控制系統，中興電工生產機艙罩、葉片、鼻錐等先進復合材料；臺塑重工、漢翔、中鋼旗下的中鋼機械、金豐機器等企業(yè)制造齒輪箱、機座、塔架等，星能、永傳、海鼎、臺灣工機、永冠能源、紅葉風電、華城電機、臺船、樺棋、環(huán)興、亞力電機等企業(yè)生產其他零配件，另外還包括提供葉片樹脂材料的上緯、長興等廠商。這些廠商多為風力機零部件生產企業(yè)，由于過去陸域內需市場規(guī)模不大，廠商以海外市場為主，大型風機元件如發(fā)電機、鑄件、葉片及葉片樹脂等已進入國際大廠供應鏈。它們共同組成“臺灣離岸風電聯盟”，正積極研發(fā)海上離岸風電技術，建立本土化的設備零部件供應鏈，而臺灣產的小型風力機已具備出口能力，主要面向歐洲和中國大陸，在島內主要用于風光互補路燈、學校、民宿等發(fā)電設施。

近年來，中國大陸風力發(fā)電產業(yè)快速發(fā)展，已超越美國,成為全球風力發(fā)電新增裝置量最多的國家。2012年，大陸新增風電并網裝機容量1.5萬兆瓦。截至2012年底，全國（不含港、澳、臺）共建有1445個風電場，安裝風電機組52,827臺，風電累計核準容量10.67萬兆瓦，并網6.27萬兆瓦，在建4.4萬兆瓦。2012年上網電量1008億度，全國風電累計裝機占全球市場23%，位列世界第一。但風電設備的生產供應方面尚有不足，零部件配套體系也不夠完善，齒輪箱、電機、葉片等大部件及軸承、逆變器等關鍵零部件的制造技術與國際先進水平相比還有一定差距。

圖2 島內風力發(fā)電產業(yè)供應鏈

自2008年臺灣新領導人上任以來，兩岸在風電設備的電機、葉片生產，以及大容量海上風電機組的研發(fā)領域開展了大量務實合作，建立了相互融合的產業(yè)鏈，而且加強了標準互認，形成互相支撐、共同發(fā)展的格局。不少臺灣風電設備企業(yè)先后進入大陸，參與大陸風電建設工程。例如，臺灣東元公司以2兆瓦陸域型風力機組為切入點，與臺塑重工、中鋼機械和上緯等組成風電聯盟，通過技術轉讓方式，已在福建和內蒙古建立生產組裝基地。

主要提供大型風力發(fā)電機鑄造加工及焊接的紅葉風電公司，因掌握歐美葉片生產上的關鍵技術，已在大陸設立多家工廠，包括2008年在江蘇太倉建立的第一家工廠，2009年在上海南匯建立的第二家工廠和2010年4月剛剛在遼寧營口建立的第三家工廠，還準備在酒泉市建設3兆瓦風電葉片工廠，為大陸多家主要風電整機企業(yè)生產風電葉片，是中國大陸境內第一家取得GL及ISO認證的企業(yè)。紅葉風電自行研制的3兆瓦海上風電葉片已在2010年年底投產。

以生產工程樹脂起家的臺灣上緯企業(yè)公司，2000年在上海松江設立上緯（上海）精細化工公司，專門生產環(huán)保耐蝕材料和LED封裝樹脂等，并于2006年12月在天津經濟技術開發(fā)區(qū)設立上緯（天津）風電材料公司，生產耐蝕環(huán)氧樹脂、乙烯基脂樹脂及不飽和聚脂樹脂等風力機葉片用材料。2010年11月，上緯企業(yè)被大陸最大的葉片設計公司AERODYN納入材料推薦廠商，AERODYN負責大陸風力葉片將近70%的設計與技術授權生產，上緯也因此成為大陸風電產業(yè)的主要供應商，產品供應大陸各大風電設備制造廠，年銷售額為6億～8億元人民幣，目前是亞洲最大風電葉片復合材料生產企業(yè)，并打進全球前五大廠之一的西門子，成為其供應商。

此外，上緯企業(yè)還與大陸金風科技公司簽訂抗臺風葉片研發(fā)協議，發(fā)揮互補優(yōu)勢，共同在臺灣澎湖開發(fā)海上風電項目。東元電機公司也與上海電氣風電設備公司達成合作協議，利用其在發(fā)電機領域的研發(fā)優(yōu)勢，合作開發(fā)風電用發(fā)電機，為上海電氣拓展海外業(yè)務提供支持。

2013年臺灣風力發(fā)電產業(yè)產值為新臺幣85億元，較2012年增長18%。截至2013年底，島內共設立311座大型陸域風力發(fā)電機，其中161座由臺電公司建設，其余由民間企業(yè)如英華威等公司承建，分布在臺灣西海岸最北端的石門直至屏東縣南部的恒春一線的24處風力發(fā)電場，主要集中部署在風力較強的桃園觀音、臺中高美濕地、彰化縣的彰濱及云林縣的麥寮等地，另外在金門和澎湖也有一些，累計裝機容量約6142兆瓦。但這些風力機除了電纜埋設、基礎、塔架外，其他設備皆由國外整機進口，島內企業(yè)雖然在風力機智能監(jiān)控系統、機電設備、鋼構元件及相關工程技術能力方面具有一定優(yōu)勢，但缺乏大型風力發(fā)電機組的大功率系統整合技術，導致市場規(guī)模不大，難以扶植關聯企業(yè)成長。

產業(yè)發(fā)展目標

由于島內的陸地風電資源基本開發(fā)完畢，且風力機噪聲擾民，受到當地民眾和環(huán)保組織反對。臺當局將離岸風力發(fā)電作為今后發(fā)展的重點，2011年8月發(fā)布“千架海陸風力機”計劃，規(guī)劃2020年前陸域風場總共設立450座，總裝機容量約1200兆瓦，年產值達新臺幣540億元，并創(chuàng)造1萬個就業(yè)機會；2030年前安裝約600座離岸風力機，總裝機容量達3000兆瓦，與陸域風力機合計超過千座，總裝機容量將達4200兆瓦，可創(chuàng)造超逾5000億元新臺幣的風能產業(yè)鏈，扶植至少兩家大型風力機關鍵零組件廠商與1家具備施工船隊的離岸風電海事工程企業(yè)，成為亞太地區(qū)海事工程服務團隊。

島內風場開發(fā)的規(guī)劃原則為先陸域后海域，陸域風電部分將先開發(fā)優(yōu)良風場，再開發(fā)次級風場。離岸風電部分則考量技術與財務風險，先從淺海區(qū)域(20米水深以內)推動企業(yè)設立示范風場，待取得相關技術及經驗后，再在深海區(qū)域(20米水深以上)采用區(qū)塊開發(fā)方式帶動大規(guī)模開發(fā)。

基于上述對于風電開發(fā)規(guī)劃，進一步強化風能開發(fā)利用，臺當局決定大力發(fā)展海上風能產業(yè)，于2011年8月發(fā)布《風力發(fā)電離岸系統示范獎勵辦法》，希望以此帶動風能開發(fā)重心由陸域逐步推向離岸，并已于2013年1月完成候選廠商的評選。臺當局通過提供經費獎勵，協助島內企業(yè)完成風場建設的前置作業(yè)，并打通法規(guī)上障礙，降低離岸風電開發(fā)的風險，加速首座離岸風場開發(fā)。

圖3 臺灣地區(qū)陸上風機安裝情況

離岸風電示范獎勵辦法將鼓勵開發(fā)示范機組共4個項目，在2015年完成設立。每個項目風場示范作業(yè)獎勵費用約新臺幣2.5億元；同時依示范機組容量大小，將提供最多50%的獎勵費用。整個示范風場將于2020年完成約320兆瓦淺海風場開發(fā)，相當于90座單機容量3.6兆瓦的大型海上風力發(fā)電機。待島內建立相關技術及經驗后，采區(qū)塊開發(fā)方式(如彰化、云林、澎湖等外海海域)，帶動大規(guī)模開發(fā)，并逐步擴展至深海區(qū)域，以逐步達到裝機容量3,000兆瓦目標，合計離岸共設立600座風力發(fā)電機。

陸域風電部分，陸域優(yōu)良風場已趨飽和，將在2020年以前開發(fā)完成，最多可設立約450座風力發(fā)電機，約相當于1200兆瓦裝機容量。在2030年前，島內在陸域與離岸總共要設立1000多座風力發(fā)電機，總裝機容量將達4200兆瓦，創(chuàng)造新臺幣5000億元風力發(fā)電產值。

表1 臺灣2030年風力發(fā)電發(fā)展目標

以分散式電力及都會型電力為發(fā)展訴求的小型風力發(fā)電機產業(yè)近年在全球穩(wěn)定且顯著增長，根據2013年世界風能協會報告分析，全球小型風力發(fā)電機近年增長率高達35%，預計至2020年，平均年增長率至少可達20%。目前全球主要市場依序為中國大陸、美國和英國，其中2012年中國大陸累計裝機容量已達355.5兆瓦，年增48.9兆瓦，總銷售量達9.3萬臺，年產值約新臺幣39億元。

目前，臺灣島內5千瓦以下的小型風力發(fā)電機整體產業(yè)鏈已發(fā)展成熟，產品100%自制，2012年出貨量4497臺，2013年超過6000臺，僅次于中國大陸、美國及英國，高居全球第四位，年產值約新臺幣3億元，增長率43%，外銷比重高達94%，其中中國大陸市場即占67%。目前產品仍以水平軸風力機出貨量較高，但垂直軸風力機產品正在增長快速。

考慮到優(yōu)先推動小型風力發(fā)電的利基市場，臺灣小型風力機產業(yè)發(fā)展以島內分散式能源布建功能為發(fā)展方向，2020年臺灣產品全球市場占有率達全球第二，每年創(chuàng)造至少新臺幣150億元產值為目標，并于2020年達30兆瓦、2025年達100兆瓦島內小型風力機裝置量。

圖4 位于彰濱工業(yè)區(qū)的風力電場

產業(yè)推動策略與措施

臺當局制定風力發(fā)電產業(yè)整體推動策略為：通過獎勵補助與推廣政策，逐步建立基礎技術能量與發(fā)展環(huán)境，以支援后續(xù)風場設立開發(fā)時可能面臨技術與行政上問題；進而加速風場開發(fā)、建立具經濟效益市場規(guī)模，帶動相關產業(yè)發(fā)展。目前臺當局規(guī)劃的產業(yè)發(fā)展策略與具體措施如下：1. 陸域風電推動策略島內陸域風電歷經多年推動，已發(fā)展穩(wěn)定市場機制；但由于可用的優(yōu)良風場漸漸開發(fā)完成，未來發(fā)展速度將趨緩，整體推動策略如下：

(1)提供采購風電優(yōu)惠電價費率，協助企業(yè)就籌設或規(guī)劃中的風場在2015年前能順利完成，累計裝機容量約可達814兆瓦。

(2) 潛在風場開發(fā)：研擬提高經濟誘因，鼓勵企業(yè)開發(fā)次級風場，至2020年再增加386兆瓦裝機容量，累計共達1200兆瓦。

(3) 在社區(qū)風場開發(fā)方面，效仿德國與丹麥推動經驗，鼓勵當地居民以個人或合作社身分入股投資風場開發(fā)，俾有效擴增設立量，同時降低民眾對風場開發(fā)敵意與抗爭，提升民眾對綠色電力認同。

2. 離岸風電推動策略

離岸風電在島內尚屬起步階段，發(fā)展環(huán)境尚未完備，因此需要從多方面同時進行推動，以期順利達成千座海陸風力機的發(fā)展目標。

(1) 市場方面：通過政策引導創(chuàng)造島內市場，啟動示范計劃，開發(fā)島內首座離岸風場，驗證技術可行性；推動公營事業(yè)示范獎勵，提高本地產化比例與自主系統技術；以區(qū)塊開發(fā)方式推動大規(guī)模風場開發(fā)，帶動島內產業(yè)發(fā)展；制定合理采購電價，提高設立誘因。

(2) 技術方面：開發(fā)先進技術有效降低成本；通過工業(yè)合作機制引進先進技術，建立自主化離岸風電技術；發(fā)展島內自主風力機關鍵技術(抗臺耐震、智慧維護等)；發(fā)展適合臺灣海域風電基礎結構及施工技術；發(fā)展低成本離岸風力機安裝工法及安裝船只與施工機具(海事工程)。

圖5 島內鄉(xiāng)村地區(qū)安裝的小型風力機

(3) 推廣方面：完善基礎建設構建應用環(huán)境；進行跨部會協調，排除法規(guī)及行政障礙，建立標準作業(yè)程序；建立臺灣海域離岸風電設計規(guī)范(IEC61400-3亞洲版)；推動離岸風電專用碼頭及產業(yè)園區(qū)；構建島內離岸風場融資與保險制度。

(4) 產業(yè)方面：推動國際合作建立自主產業(yè)；通過國際合作，引進最新技術及經驗，培訓專業(yè)人才；促成島內自主系統廠帶動產業(yè)鏈垂直整合，適時切入國際供應鏈；推動離岸風電海事工程技術聯盟，建立自主施工船隊及技術；促成本土化維修團隊，完備離岸風場自主維修技術能力。

3. 推動“低碳島”風電設立

在2015年完成海底電纜及96兆瓦風力發(fā)電系統設立，實現再生能源供電比例超過100%的目標，使風力發(fā)電成為澎湖島再生能源主力。

小型風力發(fā)電推動策略包括6個方面：

(1)持續(xù)激勵政策：以現有采購費率為主，搭配設備裝置補助，并隨成本降低與量產規(guī)模提升而調整政策或擬定退場機制。

(2)擴大市場占有率與規(guī)模：以工業(yè)區(qū)和科學園區(qū)等臺當局公共工程、離島住宅與社區(qū)、推動農漁業(yè)裝置小型風力機、風光互補型路燈、本島濱海地區(qū)住家、休閑農莊、河濱公園，以及新建大樓屋頂與電信基地臺等作為優(yōu)先推動市場；并通過自動化生產技術及自動化機具開發(fā)，降低生產成本。

(3)啟動小型風力機示范獎勵計劃：推動小型風力機發(fā)電系統示范獎勵辦法，鼓勵各地方臺當局結合在地社區(qū)特色，推動小型風力機發(fā)電系統建置，并以設立本地產風力機系統為主，加強應用展示并帶動產業(yè)發(fā)展。

(4)提升標準技術與品質：包含建立合格測試評估機構與合格測試場，進行人才培訓，建立小型風力機產業(yè)或國家標準(特別是垂直軸風力機技術)，以及推動建置兩岸小型風力發(fā)電機共通標準及相互認證機制。

(5)鼓勵開發(fā)多樣化應用的產品：針對建筑與景觀整合型風力機、高樓型風力機、路燈與招牌整合型風力機、簡易組裝型風力機、可攜及可收納型風力機、船舶游艇用風力機等，促成新技術及多變應用成熟產品大量上市。

(6)破除法規(guī)面障礙與限制：比照太陽光電推動措施，放寬小型風力機裝機容量合并計算限制、申設并網免收線路工程費、將小型風力機納入雜項工作物免請領雜項執(zhí)照適用項目、納入綠建筑標章評分指標等，鼓勵民間設立風力發(fā)電裝置。

未來產業(yè)發(fā)展方向

風力發(fā)電產業(yè)包括風電發(fā)電業(yè)、風電服務業(yè)與風電制造業(yè)。依據風電產業(yè)價值鏈及產業(yè)特性，應以發(fā)電業(yè)風場開發(fā)來領頭，短中期帶動風電服務業(yè)為主，中長期帶動風電制造業(yè)發(fā)展。

主要發(fā)展策略是通過離岸風場政策引導，帶動島內風電產業(yè)發(fā)展。風電制造業(yè)仍有待系統廠帶領整合，惟目前系統廠尚缺量產實績，離岸風機的陸上預組裝需專屬港埠、組裝場等相關環(huán)構也尚待建置；目前島內海事工程的技術能力，大多集中于港灣工程及水深較淺的海域工程，其深水作業(yè)條件及作業(yè)能量相對受限，其中較大型的設施，則多仰賴海外支援。風電產業(yè)短期需協助發(fā)電業(yè)引入資金，施工及運轉維護則可由業(yè)界辦理，可通過發(fā)展海事工程、風力機設備運轉維護等風電服務業(yè)，擴大風電產業(yè)服務占比，進而帶動塔架、海底基座、電力系統相關風電制造業(yè)發(fā)展。

1.通過政策引導，創(chuàng)造島內市場

圖6 島內風力電場投資額

為扶植風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展，臺當局通過技術進步支援風場設立，并以市場規(guī)模帶動產業(yè)發(fā)展，帶動風場開發(fā)投資，預計至2030年帶動總投資額達新臺幣5466億元以上。臺當局也積極推動千座海陸風力機計劃，以支持本土風力發(fā)電設備產業(yè)的推動，并啟動離岸示范計劃，建立設立實績，輔導企業(yè)于2015年先完成4座離岸示范風力機商轉，藉由示范計劃協調各“部會”排除現有法規(guī)及行政障礙。

2. 完善基礎設施，構建應用環(huán)境

為完善基礎建設以構建應用環(huán)境，另規(guī)劃專屬離岸風電開發(fā)營運使用的港埠碼頭與設立陸上組裝場，并規(guī)劃與港埠碼頭互相配合的功能性場地，配合階段性拓展腹地利用與物流動線規(guī)劃，以逐步推動離岸風電專用碼頭及產業(yè)園區(qū)。投資離岸風場需要龐大資金，所以需構建島內離岸風場融資與保險制度，包括引導大型企業(yè)投入離岸風場開發(fā)，協助企業(yè)引入資金。引進海外經驗，增進島內企業(yè)了解風場開發(fā)的融資與保險運作方式，提升島內金融企業(yè)掌握離岸風場開發(fā)風險的能力。藉區(qū)塊開發(fā)吸引金融企業(yè)投入離岸風能市場，構建專案融資與保險制度。此外，應構建跨部會協商機制，厘清行政流程及申設法規(guī)，以突破離岸風場設立障礙。

圖7 島內大學生參觀石門風力發(fā)電站

3. 開發(fā)先進技術，有效降低成本

有關開發(fā)先進技術，如離岸風場監(jiān)測技術、整合型離岸風場服務資訊平臺、海域施工環(huán)境及海氣象短期預報技術、雷射測風系統等，有效降低投資、施工及運維成本，并確保維修人員安全與提升作業(yè)效率。由于現今國際風機大廠的離岸風力機技術仍在發(fā)展中，為了避免重蹈陸域風電全部來自進口，臺當局正在協助島內廠商發(fā)展自主離岸風電系統與風電服務業(yè)關鍵技術，推動離岸風電海事工程技術聯盟，并建立自主化的施工團隊及技術，規(guī)劃區(qū)塊開發(fā)，提高本地產化比例與運維在地化，并投入離岸風場開發(fā)，帶動上下游供應鏈、發(fā)展海事工程與運轉維護。

4. 推動國際合作，建立產業(yè)自主

以離岸風電區(qū)塊開發(fā)市場規(guī)模，吸引大型企業(yè)投入，帶動供應鏈垂直整合。并建立自主船隊與海事工程服務能力，促進島內產業(yè)建立在地離岸風電海事工程安裝與維運等技術經驗，培植自主風電系統服務產業(yè)能量，促進本地產化基礎與電力系統進入市場，以帶動產業(yè)鏈垂直整合，適時進入國際市場，并利用未來離岸風場經濟規(guī)模區(qū)塊開發(fā)方式提供內需商機與誘因，推動島內企業(yè)與歐美日等國先進系統廠洽談合作，可通過工業(yè)合作機制引進國際技術，帶動業(yè)界投入開發(fā)離岸風力機系統及相關產業(yè)鏈，以培養(yǎng)風電發(fā)電業(yè)及風電服務業(yè)能力。