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清新的可再生能源─風力發電篇名風力發電在台灣的發展性作者陳建信。國立中興高中。二年四班陳建帆。國立中興高中。二年四班PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion==壹●前言==風力發電是一乾淨的再生能源能量是豐富,、無盡的、廣泛分佈、乾淨、和緩和溫室效應，自1973年世界石油危機以來，在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發展。在現今有許多的國家都在使用風力發電，而丹麥則是已經很成功的把風力能源變成國家的主力能源，這點對於同樣身為世界小國的我們而言是很好的學習對象，而且當白色的風車在山之顛、水之湄，隨著風速轉動時，也算是件美麗的藝術品啊！==貳●正文==ㄧ、可再生能源的重要性在過去，台灣在能源的規劃上主要是以能源穩定供應及經濟發展為考量，在現在，則是以追求所謂的3E均衡發展努力著〈能源；Energ、經濟；Economy、環境；Environment〉。只是根據IEA〈InternationalEnergyAgency；國際能源署〉指出，現今地球上化石能源中開採最年長者的是煤碳能源，但其所謂的最長也不過155年而已，可想而知，在這未來的近幾年內，地球的資源都將見底，而在台灣這塊能源缺乏的土地上，其所受的影響將會更大，因此我們必須在最短的時間內，找出一套可替代能源發電的發電方法才行。二、現今的發電方法在各國所使用的再生能源的發電也不外乎那幾項：火力、太陽能、水力跟風力等，可是很遺憾的，台灣想要有效利用這些能源的障礙實在太多了，共同的主要問題都是因電價太低，加上提高再生能源轉變效率及設備利用率都很困難，能源穩定度相對較低，因此存在與其他競爭能源相比成本較高，雖然這些問題在科技的發展之下已漸漸的被克服了，但台灣是個地狹人稠的海島型小國家，在裝置這方面就有諸多的困難，這種先天失調的情況之下則是是很難去補救的，所以往後的發展應該就是換成了陸離式的發電，而適合這種裝置方法的就是風力發電了。只是討論到風力發電的供電穩定性問題時，常引發正反雙方的聲音。反對者則認為，我國夏天風力發電條件很差，尤其是夏天的白天，風力發電機組常常不能運轉，因此在最需要用電時，等於風力發電機組完全無用武之地。例如以台電而言，其身為綜合電業，因為要負責全國供電義務，對於無法穩定供電的風力發電機組，已經將之視為完全沒有淨尖峰能力的發電設備。但是支持風力發電者主張，因為風力發電機組設置地點將分散於不同地區，從國外有關風力發電的探討資料可以知道，如果風力發電機組散布夠廣時，由於不同地點存在不同的風力條件，因此在任何時間點，電力網中的所有風力發電機組不會全部都停止，此種「參差PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion率」，將使任何時候的所有風力發電機組的發電量總和，都能達到一定數量，因此風力發電仍具有部分淨尖峰供電能力。(註一)三、以丹麥及美國兩國的風力發電與台灣之比較丹麥風力發電經驗丹麥是目前全球風力發電比重最高的國家，全國面積4萬3千平方公里（境內共有406個島嶼，比臺灣大6千平方公里），圖一是丹麥西部一九九七年夏季六月將近1週的風力發電情況，當月是丹麥風力條件最差的月份。圖二則顯示丹麥風力發電機組在不同季節的發電情況，由圖二可知，即使在風力條件較差的夏季，其各月份風力發電量也還有冬季風力發電量的45.6%，顯現丹麥風力發電不會因為季節不同而產生落差相當大的發電結果。此外，丹麥在冬季有較高的風力發電量，剛好丹麥地區的冬季電力需求量高於夏季，所以電力可以有效被利用。更特別的是，冬季的龐大電力需求來自室內暖氣系統，當風力強的時候，室內溫度低，對暖氣用電力需求高，此時強風剛好使風力發電發出更多的電力；而在風力弱的時候，室內較不冷，暖氣用電力需求小，恰好此時風力發電系統發電量少。因此風力發電的季節風力變化，非常巧妙的配合丹麥地區不同季節與氣候的電力需求，所以丹麥的風力發電有相當不錯的利用價值。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion美國米尼蘇達州的案例，就不像丹麥風力發電如此使人滿意了總計103.5MW的138座風力機組為例.，其二000年七月至二00一年六月一整年的平均小時電力輸出約為36MW，相當這些機組有35%的容量因數，而最低月份（二000年七月）為18MW，最高月份（二00一年四月）為48MW，最低月份發電量約為最高月份的37.5%。但是如果看各月統計資料，則各月的最小小時值都低到0MW，各月最大小時值都超過86MW以上。以二000年十月為例（參見圖三），其最高小時值達96.5MW，但是最小值卻低到0MW。顯現在米尼蘇達州西南部地區的風力發電，沒有像丹麥存在「參差率」所帶來的部分淨尖峰供電能力，往往沒風的時候，全部風力發電機組都停擺。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion而我國自己統計來的數據，夏季風力的發電量明顯偏低，我國風力發電系統全年容量因數可達33.5%及42.1%，平均約37%，和國外容量因數相近；但是我國風力發電發展條件和國外不能相比的是，我國風力發電系統在夏季用電尖峰期時的供電能力非常差，僅不到冬季的一成或一成多，不像丹麥地區的夏季風力發電量為冬季發電量的四成多，或是美國米尼蘇達州的三成多。此外，單從月發電量來看，冬季容量因數可達70%以上，但是夏季八月容量因數都只有6%上下，顯示風力發電機組明顯無法在我國電力需求高峰的夏季擔當供電重任。(註一)所以如果推動風力發電將造成未來全國發電成本的上漲，從而將使全國電價上漲，而風力發電造成全國發電成本增加則來自兩部分。第一部分是政府現有政策購買風力發電的成本，另一部分則來自風力發電不穩定所增加額外成本。四、我國於風力發電上之阻礙由於風力發電等再生能源發電成本仍略高於我國平均發電成本），因此在政府所提出的「再生能源發展條例（草案）」中，規定綜合電業要以每度2元收購，以我國二0二0年全國預估平均發電成本約每度1.48元，則隨著政府的再生能源發展政策，二0二0年風力發電每發一度電將增加0.52元的成本。以未來150萬瓩、容量因數約37%的風力發電發展目標計算，這些風力發電機組每年發電量約達131.4億度，以風力發電每發一度電將增加電業0.52元的成本計算，二0二0年我國購買風力發電將比平均發電成本多付出68.3億元。(註二)PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion關於第二部分風力發電不穩定的額外成本部分，因為風力發電不穩定的額外成本每度0.765元，以未來150萬瓩、容量因數約37%的風力發電發展目標計算，這些風力發電機組每年發電量約達131.4億度，等於每年我國應為風力發電不穩定性額外付出101億元。(註二)上述二種成本合計達169億元。以台灣二0二0年概估電費收入約5,263億元計算，則150萬瓩風力發電機組僅占二0二0年我國總電力裝置容量5,746萬瓩的2.6%，電價將因而上漲3.21%。如我國風力發電裝置容量也像德國一樣，達電力系統總裝置容量的一成，則我國電價將可能因而上漲達近12%，而且這和德國今年只是暫時電價上漲兩成不同，我國屆時將面臨全年電價都上漲12%的情況。(註二)如果使用風力電力系統的話將造成營運成本上漲，而這些上漲的成本必然要轉嫁給全國用電戶，電價將因此而上漲，對於國家整體經濟發展也會帶來相當衝擊。由我國現有風力發電示範計畫實績值顯示，我國全年平均風力發電平均容量因數約為37%，但是夏季八月時風力發電系統平均容量因數只有6%左右，且最高的時候容量因數達60%左右，最低的時候竟只有0.01%，穩定性非常差，且八月有超過五分之一天數的單日容量因數低於1%，因此政府規劃之150萬瓩風力發電發展目標是否合宜，有再商榷的必要。(註三)==參●結論==或許現在實施風力發電的話真的是很不符合經濟成本的，只是跟我們持續性的破壞這個地球所要付出的代價來相比的話則真的是小巫見大巫而已，而且這些問題只要我們用心去想總是會有辦法的，但是並不是站在人類的立場去想，而是站在地球的立場，因為地球不是我們的物品，而是我們唯一的一個家啊!==肆●引註資料==註一、國改分析。我國天然環境限制風力發電發展。永續發展組092-009號。註二、台電公司。臺灣電力公司九十年年報。91年3月號。註三、我國風力發電目標150萬瓩。自由時報。92年6月5日。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion