台湾离岸风电市场规模到底有多大?

台湾离岸风电市场规模到底有多大?

估计市场规模是一门科学,也是一门艺术,原因在于变数太多,变数与变数之间是相依事件(非独立事件),且每个变数的数值是时间的函数,每一季可能都有变化。但是,前瞻产业未来的发展,却需要估计市场规模,因此难度很高。本文尝试在一个封闭的系统里,来估计台湾离岸风电的市场规模,希望能够对市场这样一个开放系统建立基本的感觉,即使无法很精确的预估数字,但其感觉仍具备参考价值。

影响离岸风电场投资金额的重要参数,一般包括了风机种类(4MW 或 8MW)、风场的离岸距离(distance from shore;公里)、水深(Water depth;公尺)、汇率、风场的大小(MW)等。本文使用的假设模型与数字参考 BVG Associates 与 KIC InnoEnergy 两家公司共同发表的研究报告「Future renewable energy costs: offshore wind – How technology innovation is anticipated to reduce the cost of energy from European offshore wind farms」。本研究报告发表于 2014 年中,尝试推估 2025 年欧洲的离岸风电投资成本,并且整理出成本下降的因素与大概的数字。

以固定条件估算资本支出

为了避免高估台湾的离岸风电市场规模,本文使用成本最低的 2025 年的估计数字,尝试估计两个分别全部使用 4MW 与 8MW 离岸风机的资本支出。假设两个风场均离岸 40 公里,平均水深 25 公尺,风场规模为 500MW,1 欧元可换 1.083 美元。由于中国的离岸风机未必能够进口到台湾,因此本文暂时不考虑使用便宜的中国离岸风机的状况,如果日后有更準确的情报,再来做说明。

在 BVG Associates & KIC InnoEnergy 的研究报告里,本文选用 4-A-25 与 8-A-25 两个风场的成本估计数据,作为后面的数字推估基础。4-A-25 表示在 2025 年时 A 风场使用 4MW 离岸风机,而 8-A-25 表示在 2025 年时 A 风场使用 8MW 离岸风机。假设的 A 风场离岸 40 公里,平均水深 25 公尺,风场规模为 500MW。数字为欧元计价,我们将在后面的推估当中改为美元计价,以及 US$M/GW 作为单位。

D 风场离岸距离 125 公里,水深 35 公尺,与台湾的环境差距甚大,故不予以採用。根据经济部能源局所公告的「离岸风力发电规划场址申请作业要点」,36 个场址,面积介于 20.8-131.1 平方公里,水深介于 1-52.8 公尺,离岸最近距离介于 0.2-62.1 公里,单一场址的装置容量介于 166-1,311MW(使用 8-10MW/Km2 估计)。总面积 3084.5 平方公里,总装置容量 27.7605GW(以 9MW/Km2 估计)。

此研究将风场的投资成本分类成为风场开发规划(Development)、离岸风机(Turbine)、固定式基座(Support Structure)、阵列海底电缆(Array Electrical)、建造与海事工程(Construction)、每年的营运与计画内的维护(Operations & Planned Maintenance)、每年的计画之外的维护与其他营运支出(Unplanned Service & Other OPEX)、净容量因素(Net Capacity Factor,已扣除风机与风场自用电)等。

离岸风机能源与资本资出

离岸风机有许多电子设备需要用电,海上变电所也需要用电、海底电缆(Array Cable & Export Cable)有线路耗损,因此我们会扣除离岸风场的自用电来计算容量因素,这样的数值称为净容量因素。不只是离岸风场,全部的发电厂都有内部用电,这个数字最高可能达 15% 发电量,所以使用毛容量因素(Gross Capacity Factor)对于电网公司来说比较不客观,也容易让电力调度产生误判。

一般来说,离岸风场的投资分成资本支出(CAPEX)与营运支出(OPEX)。资本支出是一次性的支出,风场的寿命平均约 20-25 年,善于管理风机的风场开发商也许还可以增加 3-5 年的寿命,如果不会用的,可能会折寿 7 年。一来一往相差 10-12 年的使用寿命,对于发电成本(Levelized Cost of Electricity,LCoE)产生巨大的影响。财务上,离岸风机的折旧因为各国税法不同,通常折旧时间介于 10-20 年之间(20-25 年设计寿命估计)。

OPEX 通常用每年来估计,4MW 离岸风机的设计 / 使用寿命为 20 年,8MW 离岸风机的设计 / 使用寿命为 25 年。因此我们估计总投资金额的时候,4MW 风机的 OPEX 会乘以 20 年,8MW 风机则会乘以 25 年。4MW 离岸风机使用 Gearbox 技术,其故障率较高,且维修成本较贵,8MW 则使用先进的 Direct-Drive 技术,所以 8MW 离岸风机的单位 OPEX 会低于 4MW。

台湾离岸风电市场规模到底有多大?

4MW 风机成本估算

如果使用美元计价,4MW 的 A 位置风场,成本如下:

    风场开发规划 US$109K/MW离岸风机 US$1,343K/MW固定式基座 US$631K/MW阵列海底电缆 US$80K/MW建造与海事工程 US$485K/MW营运与计画内的维护 US$32K/MW-y计画之外的维护与其他营运支出 US$60K/MW-y
台湾离岸风电市场规模到底有多大?

我们假设台湾在 15 年之内将 27.7605GW 的离岸风电建造完毕,则使用 4MW 风机在 A 风场的状况下,平均每年的市场规模如下:

    风场开发规划 US$202M离岸风机 US$2,485M固定式基座 US$1,169M阵列海底电缆 US$148M建造与海事工程 US$898M营运与计画内的维护 US$902M计画之外的维护与其他营运支出 US$1,654M
台湾离岸风电市场规模到底有多大?

如果用 20 年风场寿命来估计各成本的百分比,则总市场规模达 US$124,648M,其中 OPEX 合计佔 41%,离岸风机佔比 30%,第三名是固定式基座佔 14%,第四名才是安装时的海事工程佔 11%。

台湾离岸风电市场规模到底有多大?8MW 风机成本估算

如果使用美元计价,8MW 的 A 位置风场,成本如下:

    风场开发规划 US$99K/MW离岸风机 US$1,545K/MW固定式基座 US$640K/MW阵列海底电缆 US$74K/MW建造与海事工程 US$284K/MW营运与计画内的维护 US$25K/MW-y计画之外的维护与其他营运支出 US$40K/MW-y。
台湾离岸风电市场规模到底有多大?

我们假设台湾在 15 年之内将 27.7605GW 的离岸风电建造完毕,则使用 8MW 风机在 A 风场的状况下,平均每年的市场规模如下:

    风场开发规划 US$182M离岸风机 US$2,860M固定式基座 US$1,185M阵列海底电缆 US$136M建造与海事工程 US$525M营运与计画内的维护 US$691M计画之外的维护与其他营运支出 US$1,112M
台湾离岸风电市场规模到底有多大?

如果用 25 年风场寿命来估计各成本的百分比,则总市场规模达美金 118,425M,其中 OPEX 合计佔 38%,离岸风机佔比 36%,第三名是固定式基座佔 15%,第四名才是安装时的海事工程佔 7%。

台湾离岸风电市场规模到底有多大?市场规模逼近 4 兆

在 1:31 的汇率状况之下,台湾离岸风电的市场规模介于新台币 3.67-3.86 兆元之间。各项成本的佔比如下:

    风场开发规划 2%离岸风机 30-36%固定式基座 14-15%阵列海底电缆 2%建造与海事工程 7-11%营运与计画内的维护 14-15%计画之外的维护与其他营运支出 23-27%

这幺大的市场规模,将吸引国内外产业界的一军投入相关产业的发展,单位发电成本也将快速下降,长期来看会比核电还要便宜。

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