太陽光電發展現況與台灣大規模應用推動策略建議

出處 東華大學能源科技中心 作者 蘇美惠 年份 2017/01
報告類型 能源簡析 分類 新/再生能源 |再生能源 資料時間 2017年8月

    2015年全球再生能源發電設施(含水力發電)新增裝置容量達1,849GW,與前一年相較之增量達147GW為歷年最高,且再生能源電力(包含水力發電)占全球發電量比例已達23.7% (REN21, 2016)。既使在近幾年,全球景氣低迷,油價於低檔徘徊,但根據彭博新能源金融(Bloomberg New Energy Finance, BNEF) 2016年統計,全球對於潔淨能源的新增投資額逐年增加,至2015年更創歷史新高達到3,290億美元,較2014年增加4%;相較於跟著油價一起受到衝擊的傳統能源產業,再生能源的投資額在2015年反而逆勢成長。在各項再生能源(不含水力發電)中,以風力發電和太陽光電的裝置量佔總體再生能源裝置量最高;若從新增投資額來看(表 1),2015年以太陽光電新增投資達1,610億美元居冠,年成長率達12% (BNEF, 2016)。

    為落實達成減碳目標,邁向低碳社會,我國政府也將綠能科技產業列為五大創新產業做為主要推動政策計畫之一,全力發展低碳綠能的再生能源,規劃於2025年再生能源發電占比要達20%;除了水力發電外,我國亦以太陽光電和風力發電應用扮演最重要角色。行政院並於2016年6月成立「能源及減碳辦公室」,協助經濟部完成「太陽光電二年推動計畫」,以加速我國太陽光電發電量,至2018年6月二年內達到1.52GW新增設置量為短程目標,為2025年達成太陽光電累計裝置量達20GW設置目標鋪路。

    然而,至2016年10月底我國太陽光電裝置量僅1,016.3MW,如何在短期或中期達成大量的裝置應用,在實務面仍有許多瓶頸待突破。因此,本文將從全球太陽光電發展應用現況介紹,再說明目前我國對於太陽光電政策推動方向,最後針對我國太陽光電中期發展目標可能出現的推動瓶頸,及可行因應策略提出建議方向。

一、全球太陽光電發展應用現況

    太陽光電的應用,在近年來發展快速,2000年~2015年全球太陽光電裝置量的年平均成長率高達 41%,至2015年底全球累計裝置量已經到達約242GW (Fraunhofer ISE, 2016)。在2015年全球太陽光電市場有幾個亮點,首先中國大陸仍維持全球最大的市場,其次全球已經有23個國家累計裝置量達1GW以上,在新增裝置量部分全球至少也已經有7個國家達1GW以上。

    在這樣的發展態勢下,全球目前約有1.3%電力是由太陽光電所供應;其中義大利太陽光電電力的占比更高達8.0%,而希臘與德國也分別高達 7%以上。亞洲則以日本發展最為快速,太陽光電電力的占比達3.9%;中國大陸、韓國與印度則未超過1%。若從人均裝置量來看,在德國平均每個人就裝置了491W太陽光電系統,居全球之冠(Fraunhofer ISE, 2016)。

    若從累計至2015年的裝置量來分析,全球太陽光電的裝置區域別仍以歐洲為主;但若從國家別來看,主要的裝置以中國大陸、德國、日本、北美、義大利為主。在新增裝置量部分,2015年全球太陽光電裝置量約57GW,年成長率28%;預估2016年還會再成長達64.7GW,但受政府政策支持縮減影響年成長率將衰退至只有13%,中、美、印市場將維持高速成長,日本和歐洲則保持穩定發展,新興市場(如非洲)呈現逐步成長態勢。

    全球太陽光電的發展,在2014年以前以歐洲市場需求為主,但2014年以後則以亞太地區為重點,中國與日本市場為主力,印度、澳洲等為輔,整體亞太地區需求就占全球五成以上。根據德國研究機構Apricum(2015)分析2015年全球太陽光電新增裝置量約54GW,預測2020年全球年新增裝置量可達約92GW,與2014年相較將有38GW增長空間,其中中、美、印市場在這期間之增幅合計將增加 36GW,將近佔全球增幅50%。至2020年預估將以中東與非洲市場增長速度最高,歐美地區發展則與景氣復甦密切相關;日本則因近年來大量佈建地面型電廠,使得電網系統因大量不穩定再生能源併網而受到衝擊,2014年出現電力公司暫停接受10kW以上的太陽光電設備併入其電網(REN21, 2015),而增加日本市場中期發展的不確定性。中東與非洲市場驅動力,主要是來自中東國家對能源多元化發展,以促進產業轉型與降低石油風險,以及歐洲模組系統業者可以地鄰之便,快速在此地區發展,再加上2015年聯合國氣候變化綱要公約COP21對於落後國家減碳技術運用的扶持,都將使中東及非洲市場在中期快速成長。

    根據歐洲太陽光電協會(2015)分析,2014年全球太陽光電市場滲透率約僅1%,然而推估至2019年全球累計裝置量可達540GW。雖然至2014年以歐洲地區的累計裝置量較高達89GW,市場滲透率約3.5%,預計至2019年歐洲地區累計裝置量約158GW,市場成長率約43.7%。但在印度與南非市場,2014年的累計裝置量僅3GW與0.9GW,市場滲透率小於1%,但預計至2019年累計裝置量可分別擴大至54GW與4GW,市場成長率分別約18倍與4.9倍,為極具吸引力的市場。

    在應用的技術部分,2015年全球太陽光電模組產量約57GWp,其中矽晶技術占全球太陽光電模組產量93%,薄膜太陽光電僅占7%。隨著太陽光電技術與成本下降進步,在矽晶太陽光電逐漸以多晶矽技術為主流,2015年多晶矽太陽光電模組產量達43.9GW,其市場佔有率已達全球產量69% (Fraunhofer ISE, 2016)。在薄膜太陽光電技術的發展部分,又以Cd-Te(碲化鎘)技術為近年薄膜太陽光電主流。

    至於聚光型太陽光電部分,隨著大電廠發展趨勢,市場在各區域開始興起;2006年全球第一座超過1 MW的聚光型太陽光電電廠專案出現在西班牙後,聚光型太陽光電產業快速成長,2010年開始建置的專案規模幾乎都以MW等級為主,在生產規模擴大,促進系統成本較初期降低下,包含中國、美國、西班牙、葡萄牙、希臘以及澳大利亞,都有聚光型太陽光電示範項目建置。2012年聚光型太陽光電新增裝置量達近年最高,超過125MW;然而,在聚光型太陽光電在成本仍然偏高、重量和厚度仍需進一步下降下,市場規模相對仍然較小,現階段目前僅應用在人造衛星,或建置示範型專案;至2014年市場規模約 70 MW,2015年裝置量大幅縮減,新增裝置量預估約 17MW (Fraunhofer ISE, 2016)。

    從成本角度來看, Fraunhofer ISE(2016)報告指出,依據過去34年太陽光電發展經驗,當太陽光電模組累計生產量倍增時,模組價格將可下降20%。以2015年來看,全球太陽光電模組累計生產量已達約242GW,模組價格下降至每瓦約0.7歐元。

    以全球太陽光電應用最為成熟的德國為例,德國對於太陽光電推動策略,是從屋頂型開始推動,1990年開始推動千戶屋頂計畫,1999年開始進入十萬屋頂計畫,2000年實施收購電價政策。從圖 2可以發現,整體裝置量在實施收購電價政策後,快速增加。隨著政策對於屋頂家用型太陽光電補貼政策,併網型家用屋頂系統設置成本快速下降。

    而隨著德國太陽光電市場快速滲透,累計裝置量大幅提升,德國太陽光電系統價格隨之明顯降低。2015年德國10kWp~100kWp屋頂型太陽光電系統價格每kW約1,270歐元,其中模組佔48%,周邊系統佔52%。與1990年推動初期相較,系統價格平均每年下降9%;其中模組成本下降比例最高,從2006年佔系統成本69%下降至2015年48%。

    隨著太陽光電累計裝置量快速增加,均化發電成本也隨之大幅下降。而收購電價反映著均化發電成本的變化;德國太陽光電的收購電價(FIT)在2011年開始低於家庭用電價格,表示民眾設置太陽光電自用成本已低於向電力公司購電的成本,家用太陽光電成本已達成本競爭力。到了2015年,太陽光電收購電價也已經與工業用電的電價相當,表示工業用戶設置太陽光電自用,亦已具備成本誘因(圖 3)。因此,太陽光電要能在市場大規模應用,透過政策引導在市場推展初期給予經濟性支持,加速大規模設置、降低學習曲線,使得發電成本得以達到市電同價,則政策工具即可逐步退場。

二、我國太陽光電推動政策規劃

    我國太陽光電政策起始於2000年推動太陽光電補助設置,對於政府機關設置提供全額補助,一般民眾設置則提供最高50%補助;2005年開始推動偏遠離島緊急防災設置,對於偏遠離島地區設置太陽光電系統給予35萬元/kWp補助、防災用途40萬元/kWp補助;2006年開始推動Solar City;但這些推動政策對於太陽光電的裝置量都未能有效提升。直到2009年再生能源發展條例公告,2010年正式推動躉購費率後,裝置量才開始明顯快速上升。2012年推動陽光屋頂百萬座計畫,作為達成再生能源擴大推廣主要策略,至2015年累計裝置量達842MW(圖 4)。

    2015年7月政府核定再生能源發展計畫,擴大再生能源累計裝置量目標,至2030年再生能源總裝置量將達17.25GW,佔我國電力系統30.7%;將原訂2030年完成6.2GW太陽光電設置目標提前至2025年完成,至2030年太陽光電設置累計將達8.7GW。2016年新政府上台後,積極推動非核家園、發展替代能源,規劃2025年三座核能電廠將如期除役;2016年9月行政院提出「太陽光電二年推動計畫」(表 2),預計於2016年7月至2018年6月間,完成屋頂型太陽光電目標量910MW、地面型太陽光電610MW,共計新增裝置量達1,520MW;並將推動地面型大規模開發,至2020年提升至6.5GW,以達2025年太陽光電累計設置量達20GW目標,其中屋頂型達3GW、地面型17GW。

    台灣在太陽光電推展時程採用「先緩後快、先屋頂後地面」策略,未來隨著成本下降,每年推動容量將遞增,達到家家戶戶普及的目標。因此,推動初期躉購電價採無區域差異單一費率,因此,PV裝置集中於日照條件較佳的中南部;2016年起實施地區差別費率,希望擴大設置區域,針對苗栗以北地區及宜蘭縣及花蓮縣收購價將為公告費率再加成12.5%。

    為擴大太陽光電設置,2015年11月行政院提出打造農業光電專區政策,提出包含嚴重地層下陷農地、黃金廊道嚴重下陷區、公告汙染管制及整治場址、及畜禽農業設施整合利用等利用土地,共計3800公頃作為設置太陽光電場域。2016年9月為擴大地面型太陽光電設置,經濟部盤點出可設置太陽光電的潛在土地資源,包含鹽業用地約803公頃、嚴重地層下陷區約2519公頃、水域空間約2721公頃、掩埋場及受汙染土地共約8,677公頃,可設置潛能達5,783MW。

目前我國對於太陽光電獎勵措施,僅以躉購電價為主。除了經濟性誘因外,政府透過建立單一窗口,加速行政流程、協助解決申設問題,並由行政院能源及減碳辦公室協助跨部會整合及管考工作。同時,擬定再生能源輸配電建設計畫,以解決饋線不足問題;透過法規制度修訂,鬆綁電業籌設之限制,將太陽光電設置級距從500KW提升至2MW不受《電業法》限制,以及對於設置太陽光電土地容許使用適度鬆綁;並因應綠色金融,規劃「獎勵本國銀行辦理新創重點產業放款方案」,協助綠能產業取得融資。

三、我國大規模應用太陽光電之推動策略建議

    雖然政府提出相當積極性的太陽光電推動目標,但迄今我國太陽光電設置量僅達1GW,要能在兩年內擴增一倍裝置量、十年內達成20倍裝置量,在推動上有極大的挑戰。經濟部所規劃的地面型太陽光電設置,將鹽業用地開發納入,而且在初期的太陽光電二年推動計畫中,鹽灘地開發甚至在地面型太陽光電設置扮演極重要角色;雖然政府在盤查國有鹽業用地時已將濕地排除,然而這些閒置的鹽灘地,過去不但身兼滯洪池,也因周邊魚塭提供鳥類覓食來源,成為鳥類重要棲息地;因此,鹽灘地種電的綠能政策,也已經引起環保團體非議,呼籲政府對於鹽灘地的開發,應兼顧環境衝擊與遵循環評的程序正義。

    除了環境衝擊面的影響,本文將從認證制度與FIT結合設計、提供不同場域設置之經濟性誘因、盡速完成釋出土地資源盤查、建立順暢籌資與融資體系、及可耕農地回歸農用等面向,對於我國大規模設置太陽光電提出推動建議。

1.鼓勵優質產品建置

    台灣受天候因素影響,太陽光電系統建置後,受颱風、潮濕、鹽害腐蝕等影響產品效能及使用壽命,進而影響供電品質。因此,不論是模組系統、支架強度、耐久性等,除了應透過嚴謹認證規範確保品質外,建議可以透過差異化收購電價,鼓勵優質產品建置。例如:依據模組效能與結構強度訂定不同等級認證規範,取得越高品質認證產品,為反映其設置成本,應享有較高收購費率。

2.依據設置場域設計不同躉購費率

    為大幅推展地面型太陽光電,目前政府雖已提出利用地層下陷區作為太陽光電設置專區構想;但由於相關區域之電網大致皆已佈建完成,對於這些新設置的太陽光電電廠,其併網而衍生的饋電線及自設升壓站等附加費用,將影響業者投資意願;尚須由主管機管邀集台電公司、地方政府與業者等,進行協調與評估其分攤成本,並應適時反映於躉購費率的設計。此外,設置於水域之太陽光電,期初設置成本內涵與運維項目與地面型亦有所不同。因此,後續躉購費率的設計除了區分屋頂型與地面型、不同設置級距外,亦應將設置場域差異性,分別訂定不同費率,以增加投資誘因。

3.盡快完成盤點可釋出土地資源

    在政府宣示大幅擴大地面型太陽光電設置量後,中南部已出現農地租金炒作亂象。農地租金價格飆漲,將影響太陽光電電廠設置成本,不但可能影響設置意願,也可能導致設置者偷工減料或使用劣質低價模組之亂象。建議政府應盡速完成設置地面型太陽光電系統所需土地之盤點,並加速釋出土地;當每年可釋出的土地供應量,大於當年度規劃裝置目標量所需之土地資源,自然可以避免農地炒作的誘因(廖國榮,2016)。

4.建立綠能產業融資體系

    金融業資金的導入對於大規模設置太陽光電電廠將扮演重要角色,建議短期應優先進行保險資金投入限制之鬆綁,中長期更應推動再生能源電廠證券化之融資市場,以促進再生能源市場化。因此,建議應盡速進行保險法修訂,准許保險資金可投入公共建設(含太陽光電廠設置);同時由於電廠投資金額大,應允許保險公司可指派人員擔任該電廠董監事,以強化投資信心。

    此外,目前金融業對於太陽光電所採行的融資,大多須待該專案取得併網許可後,才會以專案融資方式進行放款。然而,對於地面型大規模太陽光電專案建置,在取得併網前已有相當龐大的資金需求,以進行相關設備的購入及進行工程施工,這種約六至十二個月的過渡性融資(Bridge Loan),在缺乏相關擔保品下,目前國內並無銀行願意承做。因此,仍有賴政府納入未來推動「獎勵本國銀行辦理新創重點產業放款方案」中,研議提供過渡性融資之相關辦法,以確保未來太陽光電、離岸風電或其他大規模再生能源設置案之資金需求。

5.可耕地回歸農地農用

    在屋頂型太陽光電推廣部分,農委會於2013年10月修訂〈申請農業用地作農業設施容許使用審查辦法〉,鼓勵太陽光電設置應用與農業設施結合,上面設置太陽光電板、下面種植作物或養殖漁業,進行多層次運用,使得太陽光電設置可與農業發展共榮。然而,在農民將農地出租設置太陽光電收益明顯高於休耕補助或種植作物下,最常見的形式就是先以溫(網)室與菇類栽培場名義申請建築許可通過,於上方架設太陽光電系統售電。至於溫室內供作物生長光照是否足夠、是否設置菇類生長設備,對種投資種電之業者來說,已不是重點。

    形成了將農地種電包裝成「光電農業」大力推廣,農地種電成為豪華農舍、違章工廠之後,在南台灣農業區的「新地貌」。台灣可耕地資源有限,可耕農地應回歸農用為根本,因此,對於太陽光電設置應用與農業設施結合之設置之相關辦法,應再行檢討,避免綠能產業推動再次扼殺了台灣僅有的可耕地資源。


參考文獻:
 
1.Apricum(2015), Forecast: Steady increase to 92 GW annual solar installations by 2020, http://www.pv-magazine.com/news/details/beitrag/forecast--steady-increase-to-92-gw-annual-solar-installations-by-2020_100020503/#axzz3rY0zd9cw。
2.BNEF(2016), Global trends in renewable energy investment 2016.
3.Fraunhofer ISE(2016), Photovoltaics report, 2016.10.20.
4.REN21 (2015), Renewables 2015 global status report.
5.REN21 (2016), Renewables 2016 global status report.
6.SolarPower Europe (European Photovoltaic Industry Association), Global market outlook for solar power 2015-2019, 2015.06.
7.廖國榮(2016),太陽光電2年推動計畫建議,太陽能與除能科技應用論壇暨期末成果展,2016.12.22。