2016/08/05
經濟部能源局
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整理／李茗家
資料提供／International Renewable Energy Agency、SolarPower Europe
隨著科技進步的腳步越來越快，再加上全球氣候變遷效應的影響，風能與太陽能的技術快速提升，此2大主力將帶動再生能源產業的發展。
風電發展趨勢：持續成長、大型化
風，移動的空氣，是因空氣冷熱對流所形成。從馳騁於海上的帆船、聳立於田園的風車，我們知道人類很早就懂得善加利用風能，但是以風力來發電，要到1887至1888年間，才由英國及美國成功發明出來，當時的發電效率並不高。1891年，丹麥氣象學家開始研發、改良風力機，並於1897年開發出1座22.8公尺高的風力發電機組並完成測試，為現代風力發電的雛形。風力發電從19世紀末開始從英國與美國發源，逐步推動到全球。
風力發電機藉由空氣轉動螺旋槳，將風的動能轉換成電能。而風能的功率與葉片面積及風速三次方成正比，理論上風速愈大，產生的風能就愈高。當然，實際的輸出功率仍有其他需要考量的因素，除場地的風量外，諸如葉片、傳動機械、發電機與電力轉換器等設備因素亦相當重要。而且能量轉換的過程中，會發生些許損耗，以致於無法將全部風能轉換成電能。
即便風力發電機很早就完成雛形，但是其技術發展或是設置的情形也相當有限，尤其是百萬瓦（MW）等級的大型風力發電機，直到1995年才正式問世，也因為風力發電效率主要受到葉片面積和風速等因素影響，觀察各國風力發電技術的設計趨勢，均有朝大型化機組規格的方向發展。目前風力發電機組裝置容量，陸域以2MW為主流，離岸則介於3～5MW之間，未來可以達10MW之多。
儘管風力發電的成本受到其他因素影響而有所波動，諸如安裝成本如材料、人力及土木工程等，以及規模擴大和渦輪機改善等費用，不過電力成本或發電均化成本（Levelised Cost of Electricity, LCOE）卻沒有增加。而所謂的LCOE涵蓋資本成本、營運和維護成本、預計年發電量等因子，其中資本成本包括風力渦輪機組、電網連接、建造及其他雜項費用。
對於陸域風力發電系統而言，資本成本以風力渦輪機組占比最高，即便風力渦輪機組於1980年代進入量產階段，成本有所下降，不過在2004至2009年間，受到金屬原料價格上漲，導致其隨之增加，而後因市場競爭與原物料價格下跌，成本才再次下降。根據資料顯示，2014年風力渦輪機組在中國大陸及美國的價格分別為676美元／kW 和931～1,174 美元／kW。
雖然離岸風力發電系統的風力渦輪機組亦占整體成本一大部分，但卻不到一半，反而電網連接與建造的費用相對地提高。2014年離岸風力發電的資本成本為2,700～5,070 美元／kW。至於營運和維護成本則包含保險、維修、零件、電網管理等費用，受到海洋環境條件較難以掌握，因此離岸的維運成本較陸域來得高。若是以歐洲為例，其成本相差2倍之多。
太陽光電發展趨勢：前景看好，亞歐居首
2016年全球太陽能產業的表現，如同正在綻放燦爛光芒的太陽，前景一片光明。根據SolarPower Europe的報告指出，今年（2016）第1 季的太陽能裝置容量，光是中國大陸就已經安裝超過7GW，達到去年全球整體（50.6GW）的14％。而歐洲的太陽能裝置容量也超過100GW，在其他地區，發展太陽能的聲浪越來越高。
太陽光電是利用太陽光照射於太陽電池上，使吸收的光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。由於太陽電池產生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直／交流轉換器，將直流電轉換成交流電，才能供電至家庭用電或工業用電。
太陽光電系統主要是由一系列單獨的元件所組成，如太陽電池組列、電力調節器（Power Conditioner，即包括直／交流轉換器（Inverter）、系統控制器及併聯保護裝置等）、配線箱、蓄電池等所構成。根據IRENA分析報告的內容，主要將其分為模組、直／交流轉換器和系統周邊（Balance of System, BOS），其中BOS又可以分為非模組硬體、安裝成本和軟成本等。就去年（2015）各國太陽光電BOS成本來看，政策扶持、競爭壓力及市場成熟度等因素會影響其發展。
由於太陽光電模組具有高學習率（18～20％）和迅速部署的優勢，再加上整體裝置容量於2015年有所成長，使得其模組價格下降80％（與2009年相比），落於0.52～0.72 美元／W之間。目前太陽光電系統用的直／交流轉換器可分成3類，分別為中控型（Central）、串接型（String）以及微型（Micro）等，其中又以微型直／交流轉換器價格最為昂貴。另外，由於中國大陸業者的生產價格遠低於全球平均值，如持續投入市場，將會造成其他國家業者的壓力。
至於其他成本方面，安裝費用於2010至2015年期間受到競爭壓力的影響，已下降56％，以期望開拓更多的客源。另外，維運費用從不被認為是一個問題，不過隨著其他成本下降，反而於LCOE中的占比顯著增加，如德國和英國分別占LCOE的20～25％。
而LCOE與太陽光電系統整體成本之走勢成正比，於2010至2015年期間下降約58％左右。值得注意的是，中南美洲之LCOE（0.12美元／kW）低於全球平均值，2015年新增裝置容量卻僅有2％。
對於未來的可能性發展，該報告指出未來隨著太陽光電系統的增加，全球公用事業規模之太陽光電系統整體成本將會於2025年下降至0.8 美元／W（ 相較於2015 年1.8 美元／W，減少57％），若加上其他不確定性因素的話，預計落於43～65％之間，其中BOS部分就占70％。
2015年12月在聯合國巴黎氣候會議（COP21）上，195個國家一致通過《巴黎協定》（Paris Agreement），太陽光電與風電不僅成為因應氣候變遷議題的關鍵要素，也影響未來能源使用的發展趨勢。COP21 期間，國際太陽能聯盟（International Solar Alliance）宣布成軍，超過120個國家簽署，全球太陽能理事會（Global Solar Council）也在巴黎正式成立，以推動全球太陽能市場共同發展。正因為各國積極發展再生能源的現在與未來，太陽能將持續蓬勃發展。
關鍵字：風力發電,太陽能發電,IRENA