英富霖諮詢有限公司

風能 專題分析

浮式風機簡介(上):全球市場預估與政策統整

October 20, 2021 Wind InfoLink

CN TW

全球浮式風機市場展望

Wind Infolink_floating cumulative capacity

2021 年各國離岸風電開發均受到疫情影響,但上半年全球仍有六個風場開始商轉,隨著開發成本較低的沿岸地區逐漸飽和,且同一區域的併網容量可能也抵達上限,許多國家的研究重心逐漸轉移到浮式風機上,歐洲國家起步最早,尤其英國當前浮式風機裝置容量佔全球的一半,美國與亞洲正急起直追,不僅是為了在新市場佔有一席之地,同時也因當地環境限制,急需浮式風機技術以達成淨零碳排目標。

Wind Infolink_floating market potential

Wind Infolink_floating market potential table

浮式風機能更好地汲取潛在的風能。美國國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)表示,全球八成蘊藏的風能在水深 60 公尺以上的海域,從上圖可以看到,不僅是美國與中國均有 50% 以上潛在風能需要透過浮式風機取得,日本、挪威、西班牙及義大利等國,更在 90% 以上。

浮式風機能開發的風能遠高於固定式風機,除了因遠離岸邊的風更強勁、穩定,也因部分國家淺水海域較少,如挪威海岸為峽灣地形,可作為天然良港,卻不利於安裝在海床上的固定式風機,其水下基礎成本過高以至於失去經濟效益,但浮動式風機以浮台與繫纜系統取代水下基礎,水深對成本影響較不顯著。 

Wind Infolink_floating LCOE

浮式風機與固定式風機及陸域風機的成本差距將於 2050 年收斂。舉例來說,位於葡萄牙於 2020 年商轉,總裝置容量 25 MW 的大西洋風浮風場(WindFloat Atlantic)的均化能源成本高達 $237/MWh,但根據勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的預估,到 2035 年前,浮式風機成本相較於2019年可望減少 17~35%,2050 年則近一步減少 37~49%;成本下降最關鍵的因素與固定式風機一樣,為風機尺寸增加,同時,隨著更多廠商開始採用浮式風機與投入製造,大規模的風場開發與群聚的風場,都有利於節省併網與施工成本,從而產生規模經濟,此外,供應鏈的競爭也將加快零件的標準化與壓低成本。

主要市場發展現 況與政策支持

Wind Infolink_floating policy

英國
英國政府對離岸風電目標明確。英國計劃在 2030 年離岸風電達到 40 GW,並預計在 2050 年達到 75 GW,極具野心的政策目標仰賴浮式風機開發遠海風能,也因此英國在第四輪的價差契約(Contracts for Difference Allocation Round 4 )中針對浮式風機,投注約 2,400 萬英鎊支持浮式風場開發,設定最高行政履約價(Administration strike price)為 122£/MWh(約等於 166$/MWh)。

英國為浮式風場開發的領導國家之一。英國本身具有北海的石油、天然氣開採經驗,能將建造海上鑽油平台的經驗應用於浮式風機的建造上,而英國當前完成的浮動式風場裝置容量佔全球的一半,其中多國協作的高風蘇格蘭(Hywind Scotland)風場,是世界上第一座落成的商業化浮式風場,總容量為 30 MW,容量因子高達 57.1% 是英國風場中最高的,這項專案讓英國累積裝置容量躍進,也鞏固了歐洲浮式風場開發先進者的地位。

法國
法國在 2020 年宣布, 2028 年離岸風電裝置容量將達到 5.2 GW~6.2 GW,並釋出 8.75 GW 的風場開放投標,包含固定式風機與浮式風機。法國適合安裝浮式風機的區域主要在西、南部海域,如布列塔尼南區(South of Brittany)。法國現有四座將於2022年商轉的浮式風場,已與政府簽屬合約享有躉購費率€240/MWh(約等於277$/MWh),也輸出相關技術到挪威與日本等國,其領導地位歸因於IDEOL與 Naval Energies 等廠商,將法國在海事工程、油氣產業的經驗應用於浮式風場的建造上,而 IDEOL 正是上述的布列塔尼南區浮動風場的投標者之一,且未來將參與台灣浮式風場的建造。

法國已經規劃商業化浮式風場招標時程。第一個商業化浮式風場招商程序在 2021 年啟動,總容量為 250 MW 於 2027 年商轉;2022 年三個位於地中海(Mediterranean)的商業化浮式風場進行招商於 2028 商轉;最終於 2024 至 2030 年間每年釋出 1 GW 競價招商,不限定浮式或固定式風機。

美國
美國拜登-賀錦麗政府(The Biden-Harris Administration)設立 2030 年離岸風電達到 30 GW的目標,但西海岸深度快速下探至 60 公尺或更深,因此浮式風機發展速度是美國達成政策目標的關鍵。故美國政府對浮式風機的支持更直接,且同時來自州政府與聯邦政府。除了美國能源局(Department of Energy)在2019年公布亞特蘭提斯計劃(ATLANTIS)資助超過一億美元於 12 項研究計劃,期望能使浮式風機符合經濟效益並超車歐洲;能源局同時也提供風水一期(Aqua Ventus I)示範計劃四千萬美金的資金,另一方面,緬因州的公共事業委員會(Maine Public Utilities Commission)亦與風水一期簽訂再生能源購電協議(Power Purchase Agreement),保障其後續收入。

美國固定式風機數量遠遜於歐洲,期望透過浮動風機迎頭趕上。美國風水一期預計於 2022 年內完成,之後有七座規劃中的浮式風場,三座坐落於緬因州,兩座於加州、兩座於夏威夷。而美國在浮式風機的設計上也有所進展,奇異公司研究室(GE Research)在亞特蘭大計畫的資助下,於 2021 年五月公布 12 MW 浮式風機的概念設計,並正在打造原型機。

日本
福島核災後,日本致力於再生能源發展以替代核能,日本前首相菅義偉公布的「綠色成長戰略」其中訂定 2030 日本的離岸風電裝置容量目標為 10 GW。而日本周遭海域水深較深,如北方的北海道與東北以及南方的九州等地區,相當適合浮式風機。

日本對浮式風機開發由產、官、學三方攜手共進。日本政府取從 2020 年開始消固定式風場的固定價格買取制度(Feed-in Tariff, FIT),僅適用於浮式風電產業,價格為 36 JPY/kWh(約等於 322$/MWh)。在 2011~2020 年間,產經省主導的「福島海上風力聯盟」,投入 600 億日圓,由三井、日立、東京大學等多個機構共同推動浮式風機發展,建造出亞洲第一支浮式風機,受益於日本重工業十分發達,日立在此計畫中順利製造出 2 MW、5 MW 的浮式風機,三菱則製造 7  MW 的浮式風機,但尚未達商業化,且三菱的浮式風機平台可能因無法承受海浪衝擊在測試過程中損壞,現今聯盟雖已終止,產經省仍持續推動浮式風機發展,截至 2021 年,共計已有五個示範風場、19 MW 的浮式風機已併網,全球僅次於英國,日本政府期望 2020 年代中期能進入商業化階段。

南韓
南韓政府宣布於 2030 年離岸風電裝置容量達 12 GW,其中一半,6 GW,將由浮式風場提供。南韓適合浮式風機的海域在水深 60 公尺以上的東岸,如新古裏(Shingori)750kW示範風機與蔚山(Ulsan)5 MW 示範風機。此外,南韓總統文在寅於 2021 宣布,政府將直接投資 1.4 兆韓元(約等於 11.7 億美元)於蔚山的風場開發上,也會運用該區域原有的浮式鑽油平台建造浮式風機,預計於 2025 年達到 1.4 GW。

政府透過可再生能源比例標準(Renewable Portfolio Standard,RPS)、再生能源憑證(Renewable Energy Certificates,RECs)與官方投資促進浮式風機的發展。RPS與 RECs 並非直接針對浮式風機發展提供政策補助,但 RECs 中,離岸風電依離岸遠近有不同的權重,越遠加權越高,較有利浮式風場。

Wind Infolink_floating market cumulative capacity

Wind Infolink_floating country cumulative capacity forecast

(風場詳細資訊請見附錄)

Wind InfoLink 認為,隨著固定式風機的風場飽和與浮式風機技術成熟,浮式風機將是離岸風電下個階段的發展引擎。浮式風機能適應水深 60 公尺或更深的海域,更有利風能的擷取,同時也遠離利害關係人目標分歧的淺海區。當前浮式風機的發電成本仍高於固定式風機,不過隨著其與固定式風機的成本差距快速收斂,浮式風場將在各地的海域現蹤。

也因此,各地將政策補助從固定式風場,轉移到浮式風場的開發上,短期內部分市場的政策目標更為明確,有別於針對整體離岸風電產業的市場,英國與南韓均有設立 2030 年浮式風機的容量目標,而法國雖然沒有明定浮式風機的容量目標,但其政策要求2024年浮式風場與固定式風場競價,脫離政策保護。

多數市場都會透過直接投資浮式風場來提供示範風場資金,協助廠商走過創新的「死亡幽谷」,或提供躉購費率增加廠商冒險投入新技術的意願,這個模式在英國與法國均得到不錯的成效,但日本裝置容量的成長則相對趨緩,浮式風場競標也不如法國風場熱絡,可能與外國開發商文化適應不良、無法切入當地網絡有關。

下篇文章,將著重於浮式風機的技術與其他發展的可能性,包含浮台、繫纜系統與海事工程作業上的差異,以及這些差異如何對離岸風電產業的成本、施工流程、環保議題帶來變化。

附錄

Wind Infolink_floating offshore wind farm

加入我們

本文僅向訂閱者提供。立即註冊以獲取所有區域的通行證。

會員登入

帳號

密碼

忘記密碼?請按這裡

聯絡我們

InfoLink的詳細內容僅適用於訂戶。立即註冊即可無限制地訪問能源中有關生活的最清晰見解,分析和建議。

立即聯絡

RELATED STORIES

© 2019 PV InfoLink. All rights reserved.   Webdesign-GRNET