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 两家公司共同发布的研究报告“future renewable energy costs: offshore wind – how technology innovation is anticipated to reduce the cost of energy from european offshore wind farms”。本研究报告发布于 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，如果日后有更准确的情报，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，故不予以采用。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，单一场址的设备容量介于 166-1,311mw(使用 8-10mw/km2 估计)。总面积 3084.5 平方公里，总设备容量 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)、每年的营运与计划内的维护(operations & planned maintenance)、每年的计划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。

(source：bvg associates, kic innoenergy，2014)

　　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

　　营运与计划内的维护 us$32k/mw-y

　　计划之外的维护与其他营运支出 us$60k/mw-y

　　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

　　营运与计划内的维护 us$902m

　　计划之外的维护与其他营运支出 us$1,654m

　　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 合计占 41%，离岸风机占比 30%，第三名是固定式基座占 14%，第四名才是安装时的海事工程占 11%。

　　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

　　营运与计划内的维护 us$25k/mw-y

　　计划之外的维护与其他营运支出 us$40k/mw-y。 

　　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

　　营运与计划内的维护 us$691m

　　计划之外的维护与其他营运支出 us$1,112m

　　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 合计占 38%，离岸风机占比 36%，第三名是固定式基座占 15%，第四名才是安装时的海事工程占 7%。

　　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。各项成本的占比如下：

　　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%

　　营运与计划内的维护 14-15%

　　计划之外的维护与其他营运支出 23-27%

　　这么大的市场规模，将吸引岛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。