第一章 全球與亞太地區離岸風電市場概況與展望
四、 離岸風電的成本結構與趨勢
與陸上風電或太陽光電等其他較為成熟的再生能源技術相比，離岸風電因為 其發電的變異程度較低，因此具有某種程度上能提高供電安全穩定性的優勢存在，
然而不可諱言的，它仍然比這些替代方案昂貴。為此，政策制定者與市場的參與 者必須掌握離岸風電技術的當前和未來成本的正確資訊，才能據以決策，不過這
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些信息並不容易獲得。
大多數的研究係先透過傳統的工程方法，採納離岸距離、深度與風機大小等 不同參數後，來估計離岸風電專案的資本投入(Capital Expense)，最後再估計離岸 風電的「均化發電成本(Levelized Cost of Electricity, LCOE)15」。不過，LCOE 雖是 政策制定者評估某項發電技術是否具有市場競爭力的主流方法，但因為LCOE 應 用到再生能源技術選項時，面臨了諸多的假設限制16，因此對於市場參與者來說，
也不能忽略估計 LCOE 所需要的離岸風電資本投入(或總安裝成本)與其後續衍生 的運轉維護成本(Operation and Maintenance, O&M)。
美國國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)於 2020 年發布的《2019 風力發電成本(2019 Cost of Wind Energy Review)》報告，圖 1-18 與 1-19 則分別呈現固定基座式與浮動式離岸風電在 25 年的運轉期間的 LCOE 成本結構；另外，表 1-3、1-4、1-5 分別整理了固定基座式與浮動式離岸風電的資 本投入、運轉維護成本及兩者加總後的估計結果。
15 均化發電成本用於評估不同發電技術的發電成本，以某發電技術之生命週期總成本除以其生 命週期總發電量而得。其成本項目可粗分為初始設置成本、燃料成本(再生能源無此項)、運轉 維護成本、利息費用、除役費用等。其假設參數亦多，包含年限、容量因子、轉換效率、利 率、折現率、物價膨漲率、碳稅稅率等
16 Joskow P., 2011, “Comparing The Costs Of Intermittent And Dispatchable Electricity Generating Technologies,” The American Economic Review: Papers & Proceedings 2011, 100:3, 238-241.
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資料來源：2019 Cost of Wind Energy Review, National Renewable Energy Laboratory.
圖 1- 182019 年固定基座式離岸風電運轉 25 年 LCOE 的成本結構
資料來源：2019 Cost of Wind Energy Review, National Renewable Energy Laboratory.
圖 1- 192019 年浮動式離岸風電運轉 25 年 LCOE 的成本結構
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表 1- 3 2019 年離岸風電的資本投入與 LCOE
固定基座式 浮動式
CAPEX LCOE CAPEX LCOE USD/kW USD/MWh USD/kW USD/MWh 渦輪發電機成本 1,301 17.7 1,301 22.7 Development 138 1.9 165 2.9 Engineering & Mgt. 70 1.0 85 1.5 Substructure & Foundation 817 11.1 1,438 25.1 Port & staging, logistics, trans. 58 0.8 44 0.8 Electrical infrastructure 761 10.4 979 17.1 Assembly and installation 198 2.7 439 7.7 Lease price 88 1.2 88 1.5 電網平衡成本 2,131 29.0 3,237 56.6 Insurance during construction 44 0.6 52 0.9 Decommissioning bond 58 0.8 76 1.3 Construction financing 183 2.5 221 3.9 Contingency 316 4.3 389 6.8 Plant commissioning 44 0.6 52 0.9
Financial (Soft) Cost 645 8.8 790 13.8
總計 4,077 55.6 5,328 93.1
資料來源：2019 Cost of Wind Energy Review, National Renewable Energy Laboratory, 本研究重製
表 1- 42019 年離岸風電的運轉維護成本與 LCOE
固定基座式 浮動式
OPEX LCOE OPEX LCOE USD/kW/Yr USD/MWh USD/kW/Yr USD/MWh
Operation 29 6.8 28 8.5
Maintainance 95 22.2 102 30.6
總計 124 29.0 130 39.1
註：在原報告中，其LCOE 的單位表示為 USD/kWh，應為誤植，故修正之。
資料來源：2019 Cost of Wind Energy Review, National Renewable Energy Laboratory, 本研究重製
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表 1- 5 2019 年離岸風電 LCOE
固定基座式 浮動式 USD/MWh USD/MWh Fixed charge rate (real) (%) 5.8% 5.8%
Net annual energy production (MWh/MW/yr) 4,270 3,328 Net capacity factor (%) 48.7% 39.2%
1. Turbine capital cost 17.7 22.7 2. Balance of system 29.0 56.6 3. Financial costs 8.8 13.8
CapEx 小計 55.6 93.1
A. Operation 3.8 8.5
B. Maintainace 22.2 30.6
OpEx 小計 29.0 39.1
LCOE 總計 85.0 132.0
註：在原報告中，其LCOE 的單位表示為 USD/kWh，應為誤植，故修正之。
資料來源：2019 Cost of Wind Energy Review, National Renewable Energy Laboratory, 本研究重製
在固定基座式部分，渦輪發電機的資本投入約為 1,301 USD/kW，電網平衡 成本則約為 2,131 USD/kW，財務成本約為 645 USD/kW；運轉與維護成本則在 25 年的運轉期間中，分別為每年平均 29 與 95 USD/kW。若以 LCOE 法估計，渦輪 發電機、電網平衡、財務、運轉與維護成本的占比則約為 21.0%、34.3%、10.4%
及 34.3%。故加總後可得其 LCOE 為每度電 0.085 USD。
至於浮動式離岸風電，雖然其渦輪發電機的資本投入與固定基座式一樣，但 由於離岸風電必須在惡劣的海洋環境中進行安裝、運轉與維護，使得交付時間 (Lead Time)更長、成本更高，再加上離岸風電裝機位置遠離電網，也造成更高的 電網連接和建設成本(Grid Connection and Construction Costs)。因此，在 NREL 的 報告中，浮動式離岸風電的電網平衡成本則提高為3,237 USD/kW，財務成本亦提 高至790 USD/kW；運轉與維護成本則在 25 年的運轉期間中，分別為每年 28 與 102 USD/kW。這也使得其 LCOE 的成本結構變成，以電網平衡成本為最高，占 42.8%，其次為運轉與維護成本的 29.5%、渦輪發電機的 17.2%、電網平衡、財務 成本的 10.4%居末。故加總後可得浮動式離岸風電的 LCOE 為每度電 0.132USD。
另外，為了解離岸風電的成本走勢，以想像未來成本的可能變化，本小節亦 整理國際再生能源總署(International Renewable Energy Agency, IRENA)的《2020
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再生能源發電成本(Renewable Power Generation Costs in 2020)》報告的相關內容如 下。
根據IRENA 的報告，受惠於 2020 年離岸風電新增裝置容量達 6 GW 所帶來 的學習效果，2019-2020 年離岸風電新專案的全球加權 LCOE 下降了 9%，電力價 格從0.093 降至 0.084 USD/kWh，此降幅比 2019 年更大(詳見圖 1-20)，亦與前述 的 NREL 報告的數值相當。此外，IRENA 也根據 2018 年與 2019 年荷蘭與德國 的離岸風電無補貼(Subsidy-free bids)競標結果，以及法國敦克爾克的離岸風電專 案後，估計離岸風電新專案的的平均競標價格大概在 2023 年可降到 0.084 USD/kWh 的水準。
註：藍線為該項再生能源發電技術的LCOE；橘線為該項再生能源發電技術的競標價值 (Auction Value)；陰影區則為化石燃料發電成本範圍。
資料來源：Renewable Power Generation Costs in 2020, International Renewable Energy Agency.
圖 1- 20 各類再生能源全球加權均化發電成本與競標價格趨勢
不過，隨著近年離岸風電部署的增加，成本降低的狀況已經顯現。隨著技術 改進、規模經濟以及開發商和發電渦輪機製造商經驗的增加，發電渦輪機和基礎 設計已逐步標準化，也出現專為離岸風電設計的專用船舶。這種種因素使得 2010 年至 2020 年期間，離岸風電的全球加權平均總安裝成本下降了 32%，從每千瓦 裝置容量 4,706 美元降至每千瓦 3,185 美元(詳見表 1-6)。不過值得注意的是，上 述的離岸風電成本降低的趨勢主要發生在 2015 年之後，也是中國大陸開始大量 部署離岸風電的期間。在這段期間離岸風電全球加權平均總安裝成本下降了 40%。
(詳見圖 1-21)
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表 1- 62010~2020 年離岸風電全球加權平均總安裝成本
單位：以2020 年美元計價
第五百分位 加權平均 第95 百分位
2010 3053 4706 6504
2011 3049 5390 6864
2012 3087 4770 5971
2013 2170 5041 5911
2014 2260 5308 6563
2015 3073 5323 6493
2016 2825 4100 4587
2017 2808 4710 5547
2018 2188 4628 5667
2019 2948 3723 6001
2020 2689 3185 5590
資料來源：IRENA Renewable Cost Database, 本研究整理。
註：以2020 年美元計價；紅色為中國大陸，藍色為歐洲，灰色為其他地區。
資料來源：Renewable Power Generation Costs in 2020, International Renewable Energy Agency.
圖 1- 212000~2020 年離岸風電專案總安裝成本散佈圖
至於運轉維護成本的部分，IRENA 的報告指出，因為離岸風電的運營經驗有 限，可用的數據不足(尤其是遠離海岸線的風場)。加上運轉維護成本往往取決於 在地運維服務提供者的能力、風場群聚(Wind Farm Zone Clustering)帶來的協力效 果，甚至是開發商在渦輪發電機廠商保修期結束後所採取運維計畫的不同。所以 運維成本的波動甚大，其變化也充滿不確定性。
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不過，有鑑於容量因素的改善、專門用於離岸風電維修的船舶供應的增加，
以及運維服務的提供者數量的增加(例如獨立的運維服務供應商、渦輪發電機廠商 的運維服務部門、開發商自有的運維服務部門、海事承包商等)，導致市場競爭的 加劇，均使運維成本有進一步降低的機會。
也因此，IRENA 整理過去五年的離岸風電項目，發現離岸風電的運轉維護成 本大約在 0.017 至 0.030 USD/kWh 之間(前述的 NREL 估計的固定基座式運轉維 護的LCOE 成本為 0.029 USD/kWh)。其中，越成熟的市場(例如歐洲與中國)成本 越低；較不成熟的市場(如南韓)則有較高的運維成本。