研究方法

3-1 二氧化碳排放基線資料庫

3-1-1 二氧化碳排放基線資料庫之建立

一個完整之二氧化碳氣體排放基線資料庫應包含三大部分：社會 經濟、減量技術及相關政策。社會經濟部分是指有可能影響二氧化碳 氣體排放量之層面。減量技術是指二氧化碳氣體排放量資料（歷史、

現況與未來），管末控制(end-of-pipe control)、再生能源(renewable energy)、各種節能方案等由經濟面與技術面等相關推估資料。而相關 政策則是代表內容應有國家二氧化碳減量目標及各種減量措施和所 需成本等。

本研究在減量工具選擇部份，考量到時間及人力有限，只考量採 用再生能源及碳稅對二氧化碳減量之經濟誘因、技術層面所預估能達 到之表現及其成效。

圖3.1 是本研究之二氧化碳排放基線資料庫建立流程圖，本研究 主要分為三大部分：第一部份，先以IPCC 法估算二氧化碳排放量、

建立二氧化碳排放歷史排放基線，及藉由歷史排放量推估未來（2003

～2030）之二氧化碳排放量趨勢，以利後續進行之針對二氧化碳排放 減量有減量空間之依據；第二部份則是蒐集本研究擬定之再生能源及 碳稅等兩種二氧化碳減量工具資料，並分別進行成本分析及未來可能 情境假設；第三部份即是進行碳稅和再生能源於二氧化碳減量之可行 減量空間評估，以及欲達到本研究之二氧化碳減量目標時，再生能源 之發電可行性評估。最後將以上三部份資料彙整並建立一資料庫網站

供對再生能源於二氧化碳減量有興趣者參考、查詢。

3-1-2 本研究之方案選定研擬及假設

本研究主要分為歷史二氧化碳排放量之建立及其未來排放量之 推估和利用再生能源進行二氧化碳減量。以下將說明本研究針對二氧 化碳排放估算所作出之假設以及再生能源減量方案選擇與其所作之 假設。

1. 二氧化碳排放量估算：

在估算二氧化碳排放量未來趨勢時，本研究以常見簡易之二次迴 歸、對數迴歸及指數迴歸分別求取 2003 年~2030 年之未來二氧 化碳排放量。

2. 再生能源方案選擇：

(1) 再生能源能源價格走勢假設：

對於太陽能發電成本趨勢擬定兩種情境假設：成本速降情境及成 本緩降情境。成本速降情境是預估太陽能發電系統價格自 2003 年至2007 年每年有降價 20%之幅度，2008 年至 2030 年每年降價 幅度5%；成本緩降情境則是預估太陽能發電系統價格自 2003 年 起每年逐漸調降5%。

對於風能發電成本則因風力發電之單位發電成本已經漸趨穩 定，故以蒐集到之台灣風力發電示範系統發電成本作為後繼之價 格估算值。

(2) 欲使再生能源具備與傳統能源競爭之經濟競爭力時所需課徵 之碳稅最小值估算：

本研究在研擬碳稅徵收方案有兩個不同目標方案，分別是二氧化 碳排放最小或減量成本最小等兩種。以第一種二氧化碳排放最小 為目標式時，本研究假設在以再生能源取代傳統能源時，三種傳 統能源被取代順序依序為是燃煤發電，燃油發電及天然氣發電，

優先順序是從其每度電所排放之二氧化碳排放量大小考量；第二 種目標式是以減量成本最小，則其傳統能源被取代順序與第一種 相反。

3-2 二氧化碳排放量之建立

3-2-1 歷史二氧化碳排放量（1980~2002）之建立

3-2-1-1 IPCC 方法及資料選用

本研究採用 IPCC 準則中第一種方法“Reference Approach＂

及第二種方法“by Main Source Categories＂為二氧化碳排放量推估 基 準 ， 並 以 台 灣 經 濟 部 能 委 會 出 版 之 「 台 灣 地 區 能 源 平 衡 表 」

（1980~2002）作為化石燃料使用資料依據，以統計出台灣地區 1980~2002 全國和各部門之二氧化碳排放量，並進行能源部門及發電 部門之二氧化碳排放量估算，以供做後續應用再生能源於發電部門二 氧化碳排放量空間之基本情境假設。IPCC 提供一二氧化碳排放量估 算軟體下載，本研究將其中計算能源部門二氧化碳排放量所用 Excel 詳細製作成表於附錄二，以供未來對估算二氧化碳研究者參考。

3-2-1-2 IPCC 制訂之估算溫室氣體準則

IPCC 制訂之估算溫室氣體準則架構圖如圖 3.2。IPCC 估算溫室 氣體分為三種方法：Reference Approach、by Main Source Categories 及Tier 3 等三種。這三種方法之差別在於其將化石燃料使用分為全國 使用、各部門使用分類粗細。這三種計算方法原理相同，步驟如下。

1. 估計各種化石能源之使用量（

X

ori），並以原始單位表示，例 如原油以桶表示、煤以公噸表示、天然氣以立方米表示；

2. 根據不同之熱含量（

∆ h

），將能源消費量由原始單位轉換成 熱值單位（

X

cal）；亦即

ori

cal

h X

X = ∆ ×

3. 將各種能源之使用量乘上其各自之碳排放係數（

C

ce），得到 各化石能源之碳含量（

X

carbon）；

cal ce

carbon

C X

X = ×

4. 扣除碳固定化部份（

X

stored）；

stroed carbon

X X

X

₁

= −

5. 考慮到燃燒不完全，乘上碳氧化率（

C

oxi）；

1

2

C X

X =

_oxi

×

6. 乘 上

₁₂ ⁴⁴

， 亦 即 將 排 放 之 碳 轉 會 成 相 等 之 二 氧 化 碳 之 量

（

X

net），即得所求。

3-2-1-2-1 Reference Approach

Reference Approach 是由各種化石燃料最終使用量計算出能源排 放之二氧化碳排放量。其將化石燃料依燃料型態分為固態、液態及氣 態三類，固態及液態再細分為初級燃料及次級燃料。IPCC GHG Inventories Software 之 Reference Approach 化石燃料與能源平衡表之 化石燃料平衡式列於附表1；碳固定化步驟所用到之平衡式列於附表 2。將能委會出版之能源平衡表中各化石燃料之最終使用量代入附表 1 及附表 2 之平衡式中並經由上面所提到之六步驟運算可得到台灣地 區之二氧化碳總排放量。

3-2-1-2-2 by Main Source Categories

by Main Source Categories 是各種化石燃料之最終使用部門計算 出使用能源所排放之二氧化碳排放量。部門細分為七種部門：能源工 業部門、製造業與建築業部門、運輸部門、商業與公共部門、住宅部 門、農林漁牧部門及其他部門；IPCC GHG Inventories Software 之各 部 門 與 能 源 平 衡 表 之 部 門 平 衡 式 列 於 附 表 3 。 by Main Source Categories 亦將化石燃料依燃料型態分為固態、液態及氣態三類，固 態及液態再細分為初級燃料及次級燃料，IPCC GHG Inventories

Software 之 by Main Source Categories 化石燃料與能源平衡表之化石 燃料平衡式列於附表4。在 by Main Source Categories 方法中，僅有製 造業與建築業部門中有部份化石燃料會成為石化原料來源，需考慮到 碳固定化步驟，其所用到之平衡式列於附表 5。在運輸部門中，需要 考慮國際航運會使用到之化石燃料所產生之二氧化碳，其所用到之平 衡式列於附表6。將能委會出版之能源平衡表中各部門使用之化石燃 料最終使用量代入附表 3、附表 4、附表 5 及附表 6 之平衡式中並經 由上面所提到之六步驟運算可得到台灣地區各部門二氧化碳排放量。

3-2-2 未來（2003~2030）二氧化碳排放量之建立

3-2-2-1 全國二氧化碳排放量之建立

本研究以 1980 年~2002 年之歷史二氧化碳排放量基本資料分別 以二次迴歸、對數迴歸及指數迴歸求取 2003 年~2030 年之未來二氧 化碳排放基線量之預測均值、最大值及最小值。

若以Reference Approach 方法或 by Main Source Categories 方法所 得到之全國二氧化碳排放量資料求取於不同年份之二氧化碳排放量 二 次 推 估 式 ， 可 得 其 方 程 式 為

^{y = ax}

²

^{+ bx + c}

， 對 數 推 估 式 為

( ) x b aLn

y = +

，指數推估式為

^{y = be}

^ax ，其中 y 為二氧化碳排放量（單 位：公噸），x 為西元年份，a、b、c 為參數。

3-1-2-2 能源次部門中之發電部門未來二氧化碳排放量之建立

發電部門之二氧化碳排放量估算係由能源平衡表中”發電”項目 所使用之化石燃料使用量代入IPCC 方法所訂定之六步驟求得。

本研究以 1980 年~2002 年發電部門之歷史二氧化碳排放量資料 分別以二次迴歸、對數迴歸及指數迴歸求取 2003 年~2030 年之未來 二氧化碳排放量之預測均值、最大值及最小值。未來排放量推估分別 以二次推估式、對數推估式及指數推估式進行之。

3-3 應用再生能源進行二氧化碳減量可行性評估

3-3-1 再生能源能源價格整理及估算

本研究依據各種再生能源發展成熟度、台灣適宜發展條件及發電 經濟層面等考量後，評估太陽能及風力為目前最適台灣發展及對二氧 化碳排放減量最有助益之再生能源，故本研究以這兩項再生能源為應 用於二氧化碳減量之主要工具。本小節研究流程如圖 3.3，先進行傳 統能源發電、再生能源發電成本及目前台灣再生能源示範系統發展條 件及其目前發電情形等資訊蒐集，繼而以國外再生能源發展中其發電 成本趨勢為借鏡作為台灣再生能源發電成本可能之成本情境假設，最 後將再生能源與傳統能源發電成本比較以進行再生能源對於傳統能 源之經濟競爭力評估。分別就太陽能及風力兩種不同之再生能源價格 整理及估算分述如下：

3-3-1-1 太陽能

因為目前之太陽能發展仍在實驗室規模，尚未發展至大量模版化 生產，故發電成本價格設定在定值並不合理，應隨時間變動而達到可 預期之往下滑落並期逐漸具備可與傳統發電之價格具競爭力。本研究 參考日本及德國太陽能發電成本趨勢擬定兩種情境假設：

| 情境一：成本速降情境

根據日本2001 年資源能源廳預估資料，2003 年至 2007 年太

solar

UCost

UCost

，

^{2003 ≤ X < 2007}

；

(

,

) ^{0 . 95}

1

,_X+

=

_solarX

×

solar

UCost

UCost

，

^{2008 ≤ X ≤ 2030}

。

其中 UCost_solar,X表示在X 年時之太陽能單位發電成本（單 位：元/度），

UCost_solar,X+1表示在（X+1）年時之太陽能單位發電成本（單 位：元/度），

X 表示年份。

| 情境二：成本緩降情境

根 據 德 國 2000 年 四 月 實 施 之 再 生 能 源 法 （ Renewable Energy），太陽能收購電價逐年調降 5%。故本研究之成本緩降情 境即是預估太陽能發電系統價格自2003 年起每年逐漸調降 5%。

(

_,

) 0 . 95

1

,_X+

=

_solarX

×

solar

UCost

UCost

，

^{2003 ≤ X ≤ 2030}

。

其中 UCost_solar,X表示在X 年時之太陽能單位發電成本（單

位：元/度），

UCost_solar,X+1表示在（X+1）年時之太陽能單位發電成本（單 位：元/度），

X 表示年份。

3-3-1-2 風能

目前台灣致力於風力發電系統發展之機構主要是台電。在所有再 生能源中除了水力之外，就屬風力發展最為成熟並可以大規模化量 產，同時風力發電之單位發電成本已經漸趨穩定，在國外已具備可與 傳統能源發電之價格競爭，故本研究以蒐集到之台灣風力發電示範系

目前台灣致力於風力發電系統發展之機構主要是台電。在所有再 生能源中除了水力之外，就屬風力發展最為成熟並可以大規模化量 產，同時風力發電之單位發電成本已經漸趨穩定，在國外已具備可與 傳統能源發電之價格競爭，故本研究以蒐集到之台灣風力發電示範系

在文檔中 能源部門二氧化碳排放基線資料庫之建立與以再生能源進行排放減量之潛力分析 (頁 28-45)