美国能源部 2015 年风能技术市场报告,更多更大更便宜每度电 2 美分

美国能源部 2015 年风能技术市场报告(2015 Wind Technologies Market Report)一如往常于 2016 年 8 月出炉,2015 年在产品税务补贴(Production Tax Credit ,PTC)政策延长下,美国风能蓬勃发展,而风机越来越往高大发展,以及诸多技术进步,加上全球金融宽鬆带来的低资金成本,让美国风能採购价进一步下降,较 2014 年的每度电 2.35 美分硬是再砍低至每度电仅有 2 美分上下,加回加回每度电 2.3 美分的 PTC 补贴之后,为每度电 4.3 美分,约相当于新台币 1.36 元。

风能技术市场报告由美国能源部委託加州大学代为管理的罗伦斯伯克莱国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)彙整资料而成,资料来源包括美国风能协会(American Wind Energy Association,AWEA)、美国能源资讯局( Energy Information Administration,EIA)、美国联邦能源管理委员会(Federal Energy Regulatory Commission,FERC)等。

美国 2015 年受惠于 PTC 延长,风能投资额达 145 亿美元,新增 8.6 吉瓦(gigawatt)风能发电容量,成长 12%,风能总发电容量来到 74 吉瓦。风能成为美国 2015 年新增发电容量最大来源,佔 41%,远高于 2014 年的 24%。过去 10 年来,风能佔美国新增发电容量的 31%,在内陆地区更高达 54%,五大湖区也达 48%,在美国西部达 22%、东北部地区达 21%、东南部地区则仅 2%。

2015 年爱荷华州的电力有 31% 来自风能,南达科达州则有 25%,堪萨斯州 24%,美国共有 12 个州风能佔总用电比例达 1 成以上,不过全国而言平均只有 5.6%,远远落后欧洲国家,如丹麦的 40%,葡萄牙、爱尔兰、西班牙也在 20~30% 之间。

美国风能採购价格自 2009 年每度电 7 美分高点快速下降,2014 年已经落到 2.35 美分,2015 年更降到 2 美分左右,不过採购价内含美国 PTC 政策每度电 2.3 美元补贴,加回补贴之后每度电 4.3 美分,合约新台币 1.36 元。美国风能的超低价格,来自于高容量因数、成本降低,以及历史新低纪录的利率。

不过,即使风能价格创新低,市场竞争却仍然艰鉅,因为 2015 年美国批发电价也大幅下降,这有部分也是风能自己造成的,美国批发电价下跌最多的区域正是风能发展最积极的内陆地区,2014 到 2016 年,风能採购合约价,与美国能源资讯局预期的至 2040 年的燃气发电燃料成本大体上相当,双方处于相当激烈的竞争态势。

风能容量因数提高、成本降低,来自于产业界打造越来越高大、适应低风速的风机,技术精进的同时,单价也逐渐下降,2000 年到 2002 年风机兴建成本约为每千瓦(kW)750 美元,之后随着风机规模提升以及原物料上涨因素,在 2008 年达到每千瓦 1,500 美元的造价高点,之后逐渐下降,目前建造成本已经来到每千瓦 850~1,250 美元之间,风机本身成本下降,也使风能计画总成本跟着下降2015 年风能计画安装成本约为每千瓦 1,690 美元,较 2009 至 2010 年的高点减少 640 美元。

风能国内市场发展有利本土企业

风机大小提升对于容量因数影响相当明显,2015 年时,于 2014 年所安装的最新风机,通常也是最高大者,容量因数平均高达 41.2%,相较之下,2004 至 2011 年安装的风机容量因数则平均为 31.2%,落差达 10% 之多,1998 至 2003 年安装的风机,容量因数平均则仅为 25.8%。容量因数也受到风场本身地理环境的影响,如风能条件最好的内陆地区,风力稳定,使得容量因数达到 42.7%,不过,控制地理条件因素后,仍可看出风机设计进步对容量因数提升造成的显着影响。

风机设计上的趋势,一言以蔽之,就是「更大」,平均名目发电容量在 2015 年达 2 百万瓦(MW),自 1998 至 1999 年以来增加 180%; 平均风机机舱高度 82 公尺高,自 1998 至 1999 年以来增加 47%; 平均扇叶直径为 102 公尺,自 1998 至 1999 年以来增加 113%。其中,扇叶直径成长最为显着,2008 年以前,没有风机扇叶直径超过 100 公尺,2015 年时则有 86% 风积扇叶直径超过 100 公尺。

由于新风机多半较为针对低风速风场设计,比风功率(Specific Power,名目发电容量除以扇叶扫过面积)则从 1998 至 1999 年的 394 瓦 / 平方公尺,下降为 2015 年的 246 瓦 / 平方公尺,也因此,风机发电容量的增长速度不如扇叶大小的增长速度。低风速设计的风机,如今普遍应用在高风速与低风速风场,以利因应风速变化。

2015 年,美国国内风能市场主要由奇异(GE)与维斯塔斯(Vestas)佔据,奇异市佔率达 40%,维斯塔斯则为 33%,西门子(Siemens)为 14%。全球市场则由金风居首,其后依序为维斯塔斯、奇异、西门子、歌美萨(Gamesa),其中中国厂商金风的市佔主要来自于中国市场。

从奇异在全球与美国的市佔排名变化,可以看出风能国内市场发展有利于本土企业的特性,而除了奇异以外,美国市场前三大的另外两家──维斯塔斯与西门子,也都有超过一座美国工厂,美国本土风机机舱组装产能在 2015 年达到 10 吉瓦,扇叶产能达 7 吉瓦,风塔产能达 6 吉瓦。美国市场风机本土组装比例,机舱超过 85%,风塔 80~85%,扇叶与扇叶总成 50~70%,不过风机机舱内部零组件的自製率则相当低,仅不到 20%。

美国风能快速成长也为国内创造大量就业,2015 年风能产业就业达 8.8 万人,创下历史新高。不过随着 PTC 将逐步减少至取消,美国未来风能产业扩张产能与就业的速度也将减缓。

美国风机产业出口额在 2007 年仅有 1,600 万美元,至 2014 年成长到 5.44 亿美元,不过到 2015 年降至 1.49 亿美元。

综合来说 2015 年的美国风能趋势,可说是「更多、更大、更便宜」,安装容量更多,成为新增发电容量主力;风机发展得越来越大;而发电成本更便宜。未来美国风能产业将面临 PTC 逐年调降 20% 的政策面不确定性,但随着风能本身技术进步成本下降,即使 PTC 补助逐渐消失,仍能具有市场竞争力,不易再发生过去产业随 PTC 政策大幅震荡的现象。