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    小型太陽能發(fā)電將引起用電新革命
    小型太陽能發(fā)電將引起用電新革命
    [作者 吳駿驊]   2017年06月08日 星期四 瀏覽人次: [47710]


    目前小型系統(tǒng)仍極度仰賴創(chuàng)新的融資及商業(yè)模式,以及政府法令與當(dāng)?shù)仉娏镜呐浜希S著市場環(huán)境成熟,將帶給電力市場巨大及長遠(yuǎn)的影響。



    圖二 : 小型分散式太陽能系統(tǒng)有望成為一般家庭替代傳統(tǒng)能源最佳的解決方案之一。
    圖二 : 小型分散式太陽能系統(tǒng)有望成為一般家庭替代傳統(tǒng)能源最佳的解決方案之一。

    然而傳統(tǒng)電廠電力成本并非單一,太陽能電力也具有周期性與地理性差異之特性,因此在導(dǎo)入太陽能電力的過程中,除了大型地面電站大規(guī)模的安裝外,在經(jīng)濟(jì)誘因主導(dǎo)下的小型分散式太陽能系統(tǒng),將給電力市場帶來巨大及長遠(yuǎn)的影響。


    然而傳統(tǒng)電廠電力成本并非單一,太陽能電力也具有周期性與地理性差異之特性,因此在導(dǎo)入太陽能電力的過程中,除了大型地面電站大規(guī)模的安裝外,在經(jīng)濟(jì)誘因主導(dǎo)下的小型分散式太陽能系統(tǒng),將給電力市場帶來巨大及長遠(yuǎn)的影響。

    太陽能發(fā)電逐漸成便宜的能源來源


    過去幾年太陽能發(fā)電成本持續(xù)下降,太陽能已成為便宜且干凈的能源。至2015年,全球已有部分國家,如德國、義大利、西班牙及日本等國的太陽能光電成本早已低于傳統(tǒng)發(fā)電方式,通過「市電同價(jià)」門檻。

    太陽能發(fā)電成本快速下降


    過去20年太陽能模組制造成本持續(xù)下降,這種情況被歸納成為太陽能面板的價(jià)格學(xué)習(xí)曲線,而此一曲線也稱為Swanson定律,意即每當(dāng)全球累積安裝量倍增,太陽能模組成本將下降約20%。這主要?dú)w功于制造生產(chǎn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模,使成本快速下滑,以及技術(shù)進(jìn)步,使發(fā)電轉(zhuǎn)換效率提升。在這樣的下降趨勢,至2015年為止,太陽能模組所占整體系統(tǒng)成本,約只剩三至五成左右。


    而太陽能電廠成本,除了太陽能面板主體之外,還包含其他周邊設(shè)備以及融資成本,統(tǒng)稱BOS(Balance Of System)。因此在太陽能面板價(jià)格下滑、周邊設(shè)備成本下降、創(chuàng)新商業(yè)模降低融資成本等情況下,最終導(dǎo)致太陽能發(fā)電的均化成本(LCOE)下降。


    @中標(biāo):根據(jù)美國能源資訊局資料,美國太陽能發(fā)電的均化成本,從2009年至2014年短短五年之內(nèi)大跌超過78%,太陽能發(fā)電成本從平均每瓦約3.6塊下降至平均每瓦約0.8塊,若按照此成本下降趨勢預(yù)測,太陽能電力很快將成為全球最便宜的發(fā)電方式。


    「市電同價(jià)」指的是太陽能電池發(fā)電成本與電力公司電網(wǎng)的售價(jià)相比,可以達(dá)到相同價(jià)格甚至更低,被當(dāng)成一個(gè)比較太陽能發(fā)電與傳統(tǒng)石化燃料發(fā)電成本的指標(biāo)。各界紛紛冀望超越此門檻后,太陽能系統(tǒng)可以在全球大量部署,以取代傳統(tǒng)石化能源。


    「市電同價(jià)」指的是太陽能電池發(fā)電成本與電力公司電網(wǎng)的售價(jià)相比,可以達(dá)到相同價(jià)格甚至更低,被當(dāng)成一個(gè)比較太陽能發(fā)電與傳統(tǒng)石化燃料發(fā)電成本的指標(biāo)。各界紛紛冀望超越此門檻后,太陽能系統(tǒng)可以在全球大量部署,以取代傳統(tǒng)石化能源。


    全球各國擁有不同的日照環(huán)境,電價(jià)也有高低差異性,使各國在評估太陽能電力成本時(shí)有不同的比較水準(zhǔn)。隨著時(shí)間演進(jìn),部分國家開始逐一通過此門檻,在2012年,首先通過的是擁有高電價(jià)且高日照的地區(qū),以歐洲國家為主,例如德國、義大利、西班牙等,南半球則以澳洲為代表。另外采用獨(dú)立電網(wǎng)的夏威夷,也因大量采用進(jìn)口燃油,發(fā)電成本較高,也是首先通過市電同價(jià)之區(qū)域。


    在2012年至2015年之間,第二波通過的國家,則是已開發(fā)國家中電價(jià)偏高之區(qū)域,如日本、法國及美國加州,但也逐步包含了發(fā)展中國家,如巴西、土耳其等。隨著太陽能成本持續(xù)下降,預(yù)計(jì)2015年之后,市電同價(jià)之區(qū)域逐漸擴(kuò)展至中國與印度兩大市場以及全球其他更多區(qū)域。

    傳統(tǒng)電網(wǎng)供需與輸配成本具波段變化


    傳統(tǒng)電網(wǎng)供需與輸配成本具波段變化

    電力需求具尖峰與離峰之周期性變化


    人類天性為日出而作,日落而息的生活型態(tài),使一天當(dāng)中用電量變化產(chǎn)生周期特性。在正常情況下一整天的電力消耗如下,黎明時(shí)是整體電力消費(fèi)的最低點(diǎn),隨著人們起床開始進(jìn)行活動,用電量開始上升,至中午附近是整天用電的尖峰時(shí)段,到了黃昏用電量則減少。


    電力供給需反映尖峰與離峰變化

    電力供給需反映尖峰與離峰變化


    電廠一旦發(fā)電,電力難以被大規(guī)模儲存,因此傳統(tǒng)電網(wǎng)為了滿足隨時(shí)變動的電力需求,只能依賴可以快速調(diào)配的電網(wǎng)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)電網(wǎng)供給通常由以下三類電廠組成,分別是基載電廠、中繼電廠以及尖峰電廠。這三種電廠依照一天當(dāng)中的需求變化,依照順序開啟,隨時(shí)調(diào)整供電。基載電廠特點(diǎn)為發(fā)電成本低、啟動速度慢、因此需滿載運(yùn)轉(zhuǎn),通常選擇燃煤或核能電廠,作為整體電網(wǎng)最基本的發(fā)電供給,其一天24時(shí)均為開啟狀態(tài);中繼電廠的角色,則是當(dāng)電網(wǎng)需求超過基載時(shí),則會循序啟動,其發(fā)電成本較基載高,但是反應(yīng)速度快,通常為天然氣電廠;最后是尖峰電廠,只有在尖峰時(shí)刻,也就是中午附近打開幾個(gè)小時(shí),以應(yīng)付短時(shí)間突然升高的電力需求。


    此種電廠需要能在短時(shí)間內(nèi)開啟與關(guān)閉,隨時(shí)配合調(diào)度,通常為燃柴油或重油電廠。


    因尖峰電廠燃料成本相較前面兩種電廠為高,再加上一天只開啟幾個(gè)小時(shí),產(chǎn)能利用率低,因此發(fā)電成本高昂。在這三種電廠組合下,傳統(tǒng)電網(wǎng)的邊際供給成本極高,形成一條在末端陡峭接近垂直的供給曲線。

































    表:基載、中繼、尖峰電廠比較

    發(fā)電廠種類

    基載發(fā)電

    中繼發(fā)電

    尖峰發(fā)電

    1

    2

    3

    啟動順序

    燃料類型

    核能、煤

    天然氣

    啟動速度

    啟動速度

    發(fā)電成本



    資料來源:資策會MIC,2015年11月


    每個(gè)國家因各國環(huán)境差異有不同種類電廠配置比例,但所有電網(wǎng)均需處理尖峰、離峰需求變動問題,一定會設(shè)置尖峰發(fā)電廠,以致邊際發(fā)電成本偏高。在此成本結(jié)構(gòu)下,部分地區(qū)會采用隨分時(shí)收費(fèi)機(jī)制,在尖峰時(shí)段收取用戶電價(jià)為離峰時(shí)段的數(shù)倍。以美國電力公司PG&E為例,其采用的分時(shí)費(fèi)率讓尖峰與離峰差距可達(dá)8倍之多。


    對電力公司而言,尖峰收費(fèi)是其公司重要的利潤來源,因?yàn)樵诩夥鍟r(shí)段,基載與中繼發(fā)電成本仍然與離峰時(shí)段相同,卻可以極高的邊際價(jià)格出售,成為最高毛利的產(chǎn)品。

    對電力公司而言,尖峰收費(fèi)是其公司重要的利潤來源,因?yàn)樵诩夥鍟r(shí)段,基載與中繼發(fā)電成本仍然與離峰時(shí)段相同,卻可以極高的邊際價(jià)格出售,成為最高毛利的產(chǎn)品。


    傳統(tǒng)電廠為大型集中式發(fā)電,通常設(shè)于人口密度較低的區(qū)域,透過高壓傳送至都會或工業(yè)區(qū)域后,再經(jīng)中低壓配電線路配送至用戶端。從電廠發(fā)出來的電,有很大的比例在傳送過程中耗損,再加上分?jǐn)偢哳~電網(wǎng)架設(shè)費(fèi)用后,輸配電成本約占終端電力成本三成,依照各國狀況比例稍有不同。對臺灣而言,用電量集中于北部,但電廠設(shè)置集中于中南部,除了傳送成本增加之外,另外還須承擔(dān)中間斷路的風(fēng)險(xiǎn)成本。


    圖三 : 各國領(lǐng)導(dǎo)廠商紛紛開發(fā)家用型太陽能結(jié)合儲能系統(tǒng)
    圖三 : 各國領(lǐng)導(dǎo)廠商紛紛開發(fā)家用型太陽能結(jié)合儲能系統(tǒng)

    小型分散式太陽能系統(tǒng)有望成為一般家庭替代傳統(tǒng)能源最佳的解決方案之一。


    在市電同價(jià)下,除了大型地面太陽能電站之外,小型分散式太陽能系統(tǒng)成為一般家庭替代傳統(tǒng)能源最佳的解決方案之一。當(dāng)中午電費(fèi)最貴的尖峰時(shí)段,住戶采用相較便宜的自發(fā)太陽能電力,離峰時(shí)段則選用便宜的電網(wǎng)電力,價(jià)差之下產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)誘因,驅(qū)使更多的住戶加入安裝小型分散太陽能行列。

    與零售電價(jià)最先同價(jià)


    與零售電價(jià)最先同價(jià)


    因此安裝于屋主自家屋頂之小型分散式太陽能系統(tǒng)可以自發(fā)自用,減少輸配電的線路成本,且不需要被電力公司利潤所分食,故對一般住宅住戶而言,雖然小型系統(tǒng)平均安裝費(fèi)用較大型電站為高,但只要最終發(fā)電成本低于電網(wǎng)的零售電價(jià),即產(chǎn)生了安裝太陽能系統(tǒng)的誘因。

    發(fā)電周期與家庭用電周期高度重合


    太陽能發(fā)電周期與日照相同,以中午時(shí)段發(fā)出最多電力。太陽能發(fā)電與住戶用電高度重合,重合部分正是尖峰電廠開啟、全日最高電價(jià)時(shí)段,因此對住戶來說,在最貴的電價(jià)時(shí)段使用自發(fā)的太陽能電力,是有極大的經(jīng)濟(jì)誘因。


    配合政府的凈電量政策,住戶除了自發(fā)自用之外,多余的電可以賣回給電網(wǎng),不足的部分則從電網(wǎng)補(bǔ)充,增加用電的彈性。雖然每個(gè)家庭可以安裝的容量不多,但隨太陽能成本持續(xù)下降,經(jīng)濟(jì)誘因?qū)掷m(xù)擴(kuò)大,這種透過經(jīng)濟(jì)誘因驅(qū)使眾多住戶改變行為模式,將成為一股如螞蟻雄兵般,自發(fā)性的太陽能安裝動能。

    導(dǎo)入后 整體電網(wǎng)呈現(xiàn)新供需


    屋主安裝小型分散式太陽能系統(tǒng)后,消費(fèi)自有之太陽電力,將使整體電網(wǎng)尖峰需求減少,導(dǎo)致總體電力需求曲線內(nèi)移,而此時(shí)正是電力公司毛利最高的時(shí)段,電力公司首先面臨流失安裝太陽能家戶營收的直接沖擊,此為第一波沖擊。當(dāng)電力公司首先面臨第一波的沖擊后,隨后遭遇更大的危機(jī)。因?yàn)槎盖偷碾娏┙o曲線,意味著在尖峰時(shí)段電力價(jià)格彈性極高,只要減少小量需求將造成邊際價(jià)格劇烈下降。短期而言,電價(jià)經(jīng)過電力委員會審核通過,因此有一定的價(jià)格僵固性,電力公司仍可以跟其他住戶收取高額尖峰電價(jià),但是長期上,市場均衡價(jià)格將下跌。


    上述變動將使電力公司,造受數(shù)倍于第一波的損失,而且經(jīng)歷第一波的沖擊之后,尖峰電廠產(chǎn)能利用率滑落,造成發(fā)電成本進(jìn)一步抬高恐將加速此惡性循環(huán),形成第二波沖擊。

    帶動儲能需求 恐降低對電力市場依賴


    小型分散式太陽能系統(tǒng)發(fā)電規(guī)模超過住戶所消耗的電力,可賣回給電網(wǎng),或是儲存起來等離峰時(shí)使用,但把多余的電賣回給電網(wǎng),需要政府政策配合并偕同電力公司開放電網(wǎng)。然而由于受上述沖擊影響,故導(dǎo)致各地電力公司多持消極態(tài)度,游說當(dāng)?shù)仉娏芾懋?dāng)局設(shè)置系統(tǒng)收購數(shù)量或價(jià)格上限等條件限制,甚至堅(jiān)持安裝太陽能的屋主,也需要一起分?jǐn)傠娋W(wǎng)費(fèi)用,用以降低一般家戶安裝太陽能之意愿。電力公司的反制措施,帶給小型分散式太陽能發(fā)展阻力,然而家庭用儲能系統(tǒng)興起,提供一個(gè)減少對電網(wǎng)依賴及降低電力公司抵制的良好的解決方案。透過家庭型的儲電設(shè)計(jì),把多余的電儲存起來在離峰時(shí)使用,能達(dá)到有效調(diào)節(jié)及管理家庭能源。


    因此隨著小型太陽能系統(tǒng)安裝增加,將帶動小型儲能系統(tǒng)需求,而儲能系統(tǒng)也幫助小型太陽能系統(tǒng),突破電力公司所設(shè)下的障礙,帶動新一波的安裝動能,兩者呈現(xiàn)互補(bǔ)的發(fā)展模式,將有望擺脫電力公司鉗制而形成第三波沖擊。


    結(jié)論


    不過LCD TV的市場潛力受到各方矚目卻是不爭的事實(shí),臺灣身為全球前三大LCD生產(chǎn)基地之一,未來除了面板的出貨量與品質(zhì)外,整體上下游產(chǎn)業(yè)的配合也是相當(dāng)重要的關(guān)鍵,我國目前的產(chǎn)業(yè)上下游整合度尚不如日本完整,對于關(guān)鍵技術(shù)的掌握也有待加強(qiáng),加上國內(nèi)廠商缺乏TV的行銷通路,在未來LCD TV為市場接受后的發(fā)展不利,所以國內(nèi)廠商其實(shí)還有很長一段路要努力。
    不過LCD TV的市場潛力受到各方矚目卻是不爭的事實(shí),臺灣身為全球前三大LCD生產(chǎn)基地之一,未來除了面板的出貨量與品質(zhì)外,整體上下游產(chǎn)業(yè)的配合也是相當(dāng)重要的關(guān)鍵,我國目前的產(chǎn)業(yè)上下游整合度尚不如日本完整,對于關(guān)鍵技術(shù)的掌握也有待加強(qiáng),加上國內(nèi)廠商缺乏TV的行銷通路,在未來LCD TV為市場接受后的發(fā)展不利,所以國內(nèi)廠商其實(shí)還有很長一段路要努力。

    各國領(lǐng)導(dǎo)廠商紛紛開發(fā)家用型太陽能結(jié)合儲能系統(tǒng)


    太陽能在尖峰時(shí)段發(fā)電的周期特性,與傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成互補(bǔ)。與大部分大型太陽能電站采用政府的補(bǔ)助機(jī)制不同,小型分散式系統(tǒng)是由屋主自主性的經(jīng)濟(jì)誘因帶動,推動太陽能市場朝向無補(bǔ)助的自由市場機(jī)制發(fā)展。雖然目前小型系統(tǒng)仍極度仰賴創(chuàng)新的融資及商業(yè)模式,以及政府法令與當(dāng)?shù)仉娏镜呐浜希请S著市場環(huán)境成熟,這些問題也在逐步解決中,小型分散式太陽能將帶給電力市場巨大及長遠(yuǎn)的影響。

    太陽能在尖峰時(shí)段發(fā)電的周期特性,與傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成互補(bǔ)。與大部分大型太陽能電站采用政府的補(bǔ)助機(jī)制不同,小型分散式系統(tǒng)是由屋主自主性的經(jīng)濟(jì)誘因帶動,推動太陽能市場朝向無補(bǔ)助的自由市場機(jī)制發(fā)展。雖然目前小型系統(tǒng)仍極度仰賴創(chuàng)新的融資及商業(yè)模式,以及政府法令與當(dāng)?shù)仉娏镜呐浜希请S著市場環(huán)境成熟,這些問題也在逐步解決中,小型分散式太陽能將帶給電力市場巨大及長遠(yuǎn)的影響。...


    雖每個(gè)國家平均電價(jià)有差異,但是尖峰電廠成本遠(yuǎn)高于平均電價(jià),若以太陽能發(fā)電成本與當(dāng)?shù)丶夥灏l(fā)電成本比較,達(dá)到市電同價(jià)的國家,將會比預(yù)估的還多。如果當(dāng)?shù)夭捎梅謺r(shí)電價(jià)機(jī)制,不需等到太陽能成本低于平均電價(jià),只要有助于住戶減少尖峰用電量,即可推動小型分散式太陽能系統(tǒng)安裝。

    一旦通過市電同價(jià)門檻 市場將加速發(fā)展


    一旦小型分散式太陽能系統(tǒng)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)達(dá)到市電同價(jià),隨著技術(shù)發(fā)展,發(fā)電成本只會更低,與電網(wǎng)價(jià)格差距會越來越遠(yuǎn),隨著價(jià)差增加,對于屋主安裝自發(fā)自用太陽能系統(tǒng)的誘因?qū)黾印3酥猓舭惭b太陽能系統(tǒng)將會持續(xù)運(yùn)作供電二十年,電力公司沒有能力重新爭取此客戶,造成長久性的營收流失。


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