臺灣躉購電價制度與波浪能躉購費率

作者/李篤華(任教國立臺灣海洋大學應用經濟研究所)

2014年12月1日至12日聯合國氣候變化綱要公約(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)將於祕魯首都利馬舉行第20屆氣候變遷會議(The 20th session of the Conference of the Parties, COP 20),將會對過去每年舉辦但未達到實質目標部分進行努力,希望對於建構低碳具彈性的未來(low carbon resilient future),綠色氣候基金(Green Climate Fund)等需國際共同清楚決定各國應分配且具官方效力之貢獻的國際協議而努力,目的為降低國際溫室氣體排放,減少氣候變遷的衝擊。我國亦將於2015年1月舉行全國能源會議,希望能在未來電力供應來源選擇,電力足夠與否、電力需求等未來能源選擇部分凝聚社會各界共識,共同為臺灣的經濟發展、社會安全、環境保護,以及減緩全球升溫與氣候變遷做出身為國際重要經濟成員的努力。

再生能源開發之經濟誘因

為減少溫室效應所產生的氣候變遷,對環境與人類福祉影響,降低溫室氣體排放量是國際組織與各國努力目標。各種跨政府協議以及政策工具的提出可提高各國與人們主動降低溫室氣體排放的經濟誘因(economic incentive),例如清潔發展機制(clean development mechanism, CDM)、總量管制與碳排放交易(cap-and-trade), 以及碳稅(carbon tax)等綠色租稅改革,將溫室氣體之排放造成環境之外部成本內部化後,應可以矯正溫室氣體排放量,達到控制增溫幅度,減緩氣候變遷之影響。

上述的經濟誘因機制在學理上可行,但實際執行受到各國需考慮國內經濟發展、先進國家與開發中國家對於過去排放與減量歸屬的爭議,減量付出的成本過高,因而減量效果不夠快速與顯著。國際能源署(International Energy Agency, IEA)近兩年發表報告指出,以往IEA推廣零排放(zero emission)的目標目前尚無法達到,因此先以低碳(low carbon)社會為目標,推廣低碳能源,包括天然氣(natural gas)、頁岩氣(shale gas)等燃燒較潔淨的化石燃料,並盡量推廣清潔能源,希望能降低溫室氣體排放增加率,控制溫度上升幅度。

再生能源的開發,相較於化石能源已投入多年的基礎建設,開發初期投資成本較高,尚未達到規模經濟,而相關技術、產業鏈須逐步開發與建立,因此需隨著時間進展,單位成本降低,才有可能與化石能源競爭,而再生能源開發商收益也隨著對再生能源的需求提高而增加,如此開發商積極投入再生能源開發的誘因方能增加且持續下去。原本化石能源在未來數十年內會逐漸耗竭,但隨著非傳統化石能源(unconventional fossil fuels)開發的技術進步,傳統化石能源開採成本與價格漸增,開發非傳統化石能源的誘因增加,使得非傳統化石能源之開採快速提高,例如美國頁岩氣(shale gas)與加拿大的油沙(oil sand)之開發,海中天然氣水合物的探勘。加上全球經濟景氣的波動,因此積極開發再生能源的誘因一直無法提升。若無法保障再生能源開發商的收益,再生能源的發展會受到阻礙。例如再生能源中的太陽光電,因為供給量過多,需求成長趨緩,部分太陽能板廠商虧損或倒閉,即使如第一個接受美國能源部貸款擔保計劃資金的Solyndra LLC公司於2011年申請破產保護。應為商機無限的新再生能源產業這麼快進入普遍虧損情況,顯示再生能源發展在全球面臨的困難。

躉購電價

躉購費率
躉(ㄉㄨㄣ ˇ)購費率為臺電依法收購民間再生能源的收購費率。

躉購電價(feed-in tariff) 制度之費率計算通常以資本預算決策進行淨現值法之年值(annual value) 計算費率, 根據臺經院資料,各國常以此法進行設算。德國之躉購費率採取成本保證回收制度(cost-covering remuneration),法國躉購公式則加入了開發商的利潤率,讓開發商可以在政府保證收益下,安心的投資再生能源,提高開發商投入與再投資誘因。

一般來說,經濟上之價格機能是自動引導社會資源配置到最適的機制之一,因此躉購電價這類的價格管制政策不見得有經濟效率,資源配置有可能會扭曲,可能因為此時較高的各種成本使再生能源並非生產者使用之最適能源要素投入。國際間經驗,若不採用躉購電價保證開發商收益,推廣再生能源的目標很可能達不到,因此各國政府大致或多或少採行了躉購電價制度,在再生能源開發初期以此價格工具也許是不得不然的選擇之一,即使經濟效率並非最適。

我國躉購電價費率實施之法源為我國自2009年公布之「再生能源發展條例」第九條,由中央主管機關應邀集相關各部會、學者專家、團體組成委員會,審定再生能源發電設備生產電能之躉購費率及其計算公式,以經濟部召開之「104年度再生能源電能躉購費率及其計算公式聽證會」躉購費率初步設算資料,目前仍僅針對太陽光電(例如第一期上限費率範圍自每度4.8845元至6.8633元)、陸域風力(例如1瓩以上不及10瓩每度8.4071元)、離岸風力(平均費率每度5.7405元)、地熱能(每度4.9315元)、生質能(有厭氧消化設備每度3.3803元)、廢棄物(每度2.8240元)等,並未針對海洋能源進行躉購費率之設計(歸類於其他再生能源類別,每度2.6338元)。

海洋能源目前處於開發的初期,因其蘊藏量大,間歇性較大部分再生能源低,因而受到矚目,但其設置成本高,對於海況、海底等掌握較非海洋能源困難,因此進入商業化時程較慢,此為臺灣切入海洋能開發與設備市場之最佳時機,對海洋能開發商具有經濟誘因。但海洋能開發商面對的風險,與陸上開發再生能源不同,例如海象與海況與氣候之風險,較為昂貴的海事工程與海底電纜鋪設,難度高的營運與維護等等,以臺灣為例,颱風與地震,漁民抗爭、海事工程船隻與港口的支援程度與綠色貸款等,尤其英國政府提供資金自2012年設立的綠色投資銀行(Green Investment Bank) 對海洋能之資金支援,臺灣海洋能廠商較歐洲海洋能開發商面對更艱難的開發環境,對開發商而言障礙較高。海洋能開發對環境與海域海底之生物影響,亦需要多方面研究,盡量能將對海洋影響降到最低。這些除需要額外的成本外,投資者要求的風險溢酬可能也會較高,要求較其他再生能源高的收益,就成為海洋能開發商長期投入海洋能源開發的重要評估項目與經濟誘因。以目前我國狀況,開發商收入主要為售電收入,收入主要受到躉購電價高低影響,因此海洋能開發商總是希望政府能提高躉購電價收購費率,以提高開發商持續投入開發。

我國的躉購電價雖然是依照國際間一般原則以淨現值法進行計算,但並未加入開發商利潤率部分,風險溢酬亦有討論的空間,即使是最新104年躉購電價,海洋能部分仍為其他能源分類的最低躉購電價,即使是離岸風力發電躉購費率,上緯與永傳兩個民間開發商亦有相當多的隱藏成本未能反應在費率設計上,此類躉購費率提供的經濟誘因可能較有限,我國海洋能源開發(含離岸風力)的躉購費率的設計應有檢討的空間。

波浪能源之發展

波浪發電裝置依歐洲海洋能源中心(European Marine Energy Centre, EMEC)分類共計有八大類,包含衰減式(attenuator)、點吸收式(point absorber)、波浪震盪衝擊式(oscillating wave surge converter)、震盪水柱式(oscillating water column)、越頂(overtopping/terminator device)、水下壓差式(submerger pressure differential)、激突波式(bulge wave)、旋轉質量式(potating mass)。

近年各國在波浪發電設備的研發國家有英國、日本、美國、加拿大、丹麥、挪威、蘇俄、以色列及中國等國,較成熟的機組有英國Ocean Power Delivery(OPD)公司( 現已改為Pelamis Wave Power 公司)的Pelamis Wave Energy Converter(以下簡稱Pelamis)、英國的LIMPET、蘇格蘭Aquamarine Power 公司的Oyster、美國海洋動力技術公司(Ocean Power Technologies, OPT)的Power Buoy、丹麥的Wave Dragon、英國AWS公司的Wave Swing,均至少發展至海上測試階段。

由於英國政府積極投入與政策鼓勵,波浪發電技術居世界領先,目前以英國離岸式Pelamis之開發早且成熟。Pelamis為海蛇之意,因其外型命名,為世界第一具商業規模之離岸波浪發電設備,2004年連結至英國之電力網。每具設備長120公尺,直徑3.5公尺,總重量700公噸,由四節浮筒組成,三個鏈結點各有一250 kW之發電機組,發電功率為750 kW,當波浪穿越此系統牽動連接點即可驅動馬達帶動發電機發電,產生之電力經由海底電纜輸送至岸邊連結陸上電力網。

Pelamis 機組。(wiki)


為了降低成本提高經濟規模,第二代機組長180公尺,直徑4公尺, 重1350噸, 五節浮筒組成,正進行機組建置與測試。第二代Pelamis機組正於歐洲海洋能源中心(European Marine Energy Centre, EMEC) 之Billia Croo測試點,進行兩具機組(P2-001與P2-002) 展示與測試。第一台P2-001機組由英國政府能源與氣候變遷部(Department of Energy and Climate Change, DECC)政府之Marine Renewable Providing Fund 資助, 目前由Pelamis Wave Power公司營運測試,第二台P2-002則由英國商業創新與技術部(Department of Business, Innovation and Skills, BIS)資助,並由ScottishPower Renewables 公司營運測試。2014年6月5日與電力網並聯測試超過一萬小時,通過將變動極大的尖峰波浪能轉換為平順之電力輸出測試,例如將4小時內共產生之1000度電力轉為每小時251度,52.7小時產生之1萬度電力轉為每小時189.8度電力輸出。並已經歷90%測試場之海況,例如significant wave height 為5mHs,individual wave height接近10公尺。根據上述,第二代Pelamis 機組可能適於作為提供穩定電力供應的一種可靠的海洋能源技術。

波浪能之躉購費率分析

有關波浪能之躉購費率計算與分析,本文引用劉芸彤(2014)研究之成果,該文以淨現值法之年值法進行評估設置一臺Pelamis之投資可行性。設置一組Pelamis的所需花費,包含投資Pelamis初期費用總額新臺幣169.93百萬元,包括能量轉換組件46.95百萬元,海底電纜43.14百萬元等,以及每年維護管理費用與滿十年大維修等成本。所需相關參數劉芸彤(2014)依各文獻假設如下:Pelamis 使用年限:20年,折現率:8%,單一Pelamis裝置容量:750 KW,容量係數:45%,躉購價格依據劉致峻(2010)提出海洋能之躉購費率於2015年設定為14.5(元∕度),每年遞減10%。使用淨現值法估計一組750 KW的Pelamis之20年售電總收入現值約為2.54億元,高於投資與營運之現值成本2.00億元,淨現值大於0,亦即設置一組Pelamis為可行的投資。

合理的躉購電價是再生能源得以發展之重要因素,根據劉芸彤(2014),當設置一組Pelamis時,每度躉購價格需高於6.04元(收支平衡點),淨現值方為正值,廠商才有獲利的可能,此時回收年限16.22年,已接近20年壽期。由敏感度分析可知,隨著折現率增加到16%時,躉購價格將增加為每度9.87元,回收年限減少為9.34年,對開發商更有誘因投資。

結論

躉購電價制度雖不符合經濟效率,但是再生能源開發初期鼓勵開發商長期投入的有效政策之一,臺灣躉購電價制度可以依照不同能源面臨的風險進行設計,反應開發商的風險與應獲得的溢酬、機會成本等。2014年聯合國氣候變化綱要公約之第20屆氣候變遷會員國會議以及預計於2015年1月舉行的全國能源會議全體大會,均以全球與臺灣所關心的低碳能源能普及,減少溫室氣體排放與減緩氣候變遷影響為目的,希望國際與社會各界能捐棄成見共同合作與努力,找到國際與我國新的能源出路。



延伸閱讀
1. 劉芸彤,〈臺灣發展波浪能經濟之投入產出分析──以海蛇Pelamis為例〉,2014年。
2. 臺經院,〈再生能源躉購及基金費率研析計畫〉,經濟部能源局委託計畫,2010年。
3. 劉致峻,〈我國再生能源躉購之社會成本效益評估〉,臺灣綜合研究院,2010年。

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