投資營運中太陽能發電廠之評估研究 - 以H產險公司為例 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學. 企業管理研究所(MBA 學位學程). 碩士學位論文. 立. 政治大. 投資營運中太陽能發電廠之評估研究. ‧ 國. 學. - 以 H 產險公司為例. ‧ er. io. sit. y. Nat. n. Assessment Research onvInvesting al i n Ch e n g cPower h i U Station Operational Solar --- H Insurance CO., LTD.. 指導教授：李易諭博士研究生：羅祥恩民國一百零四年七月.

(2) 謝誌本論文得以定稿付梓，由衷感謝李易諭博士在求學與撰寫論文期間給予指導與協助，讓我在研究過程中不斷成長並彌補自己的不足。除了在論文上的幫助，更在未來人生方向上給予提點，老師的諄諄教誨，我將永記於心，在此學生獻上最誠摯的感恩與謝忱。在論文撰寫上，十分感謝林若蘋學姊的大力相助，讓我對論文產業的概念更加熟悉，更點醒我每個產業的精隨並非一、兩天就能全盤了解，而是要深入. 治政探究才能真正知道一個產業的 know-how。還要感謝許國棟學長的資訊提供，大立讓我在論文分析上能更加準確。. ‧ 國. 學. 在學習路上，感謝方瑜的陪伴，不管是在撰寫論文時或者求學期間都給予. ‧. 我最大的鼓勵與支持，這也是我研究所期間最大的支柱與力量。感謝正邦的一. sit. y. Nat. 同努力與督促，互相激勵與打氣，更謝謝他在口試的最後期間協助不在學校的. n. al. er. io. 我，使我節省許多南北奔波的時間。感謝宜睿、新慧在求學碰到瓶頸時，陪我. i n U. v. 討論並給予我紓解壓力的管道。感謝懿信在研究所期間的照顧，不僅教導我許. Ch. engchi. 多職場的須知，使我能未雨綢繆；更指導我呈現報告的方法，讓我能從毫無組織的報告到有邏輯的論述。感謝所有一路走來的同學與朋友，是你們的關心與鼓勵才使論文順利完成。能夠順利完成求學的路，最要感謝是家人的支持，讓我能在無後顧之憂的條件下完成學業。最後，謹以此份論文獻給我所摯愛的家人，以及關心我的長輩與朋友們。祥恩謹致 2015 年 7 月 I.

(3) 中文摘要近幾年再生能源蓬勃發展，全球新增的太陽能發電裝置量也持續上升，擁有高太陽能技術的台灣，更是在太陽能電池上不停成長及擴張，使台灣在太陽能產業有高度前景。但由於太陽能成本高且產業鏈冗長，許多太陽能源公司紛紛想售出發電廠或尋求投資者。另一方面，國內保險業受到市場趨於飽和及利率偏低等因素影響，獲利難以成長，保險業的另一部份獲利來自於投資，穩定的投資獲利讓保險業者可以脫離低利率的險境，但由於台灣法令對保險業者的投資. 政治大. 限制，使保險業者欠缺投資管道。基於營運中太陽能電廠需要資金，而保險業. 立. 者需要新投資項目的情況下，如何讓保險業者更明白太陽能產業之營運方式及. ‧ 國. 學. 潛在風險，給予保險業者更明確的方向做為評估模式，將是本研究之重點。. ‧. 投資績效的準確度有賴於評估模式的準確性，而評估模式的準確性則取決於影響因子之準確性。故要算出較為準確的投資績效，理解與抓出適當之影響. sit. y. Nat. io. er. 因子為本研究的研究基礎。最後，本研究將太陽能電廠之營運風險評估方式分. al. 為「營收面」與「成本面」兩個面向，「營收面」中包含環境因素、系統因素. n. v i n Ch 與太陽光電躉購費率三大類的影響因子；「成本面」則包含投資成本、租金成 engchi U. 本、維修與管理成本與清潔成本四類影響因子。由以上影響因子來評估一間營運中太陽能發電廠的價值，並以 20 年來計算內部投資報酬率(IRR)作為評判基準。. 關鍵字：太陽能發電、保險業、投資項目、太陽光電躉購費率、內部投資報酬率. II.

(4) Abstract Due to the rapidly growth in renewable energy nowadays, the quantity of solar power systems rises sustaining. Taiwan, which has high solar technology, is still expending its capability on solar power systems. It makes Taiwan have a bright prospect of solar industries. However, the high cost and lengthy industrial chain of solar industries let solar power companies try to sell out their power systems or find investments. On the other side, based on the domestic saturated market and low interest rates, insurance industries in Taiwan are hardly to earn profit on their operation. Another way for insurance companies to obtain profit is investment. Therefore, a stable investing profit. 政治大. makes insurance companies out of the low-rate situation. But due to the investment. 立. restriction in Taiwanese laws, insurance companies are always lack of investment. ‧ 國. 學. projects. Based on the short of capital funds in solar power system and the lack of investment projects in insurance companies, how to let insurance companies know. ‧. more on solar industries and their potential risks, and how to assessment solar power system will be the key point in this paper.. y. Nat. sit. The accuracy of investment performance depends on accuracy of assessment. er. io. model, and the accuracy of assessment model hinges on accuracy of impact factors.. al. n. v i n C be the key process U the appropriate impact factors will h e n g c h i in this paper. Finally, to assess. Therefore, in order to find an accurate investment performance, to realize and choose. operational solar power station, this paper divided all the impact factors into two main categories: revenue and expense. Revenue includes 3 impact factors: environment factors, systems factors and feed-in tariff. Expense includes 4 impact factors: initial. investment cost, rent expense, repair and managing cost and cleaning cost. According to these impact factors, we can assess the value of operational solar power station and evaluate internal rate of return (IRR) in 20 years.. Key words: Solar Power, Insurance Company, Investment Project, Feed-in Tariff, Internal Rate of Return (IRR) III.

(5) 目錄. 謝誌................................................................................................................................ I 中文摘要....................................................................................................................... II 英文摘要...................................................................................................................... III 目錄............................................................................................................................. IV 圖目錄......................................................................................................................... VI. 政治大第一章緒論.................................................................................................................. 1 立. 表目錄....................................................................................................................... VIII. ‧ 國. 學. 第一節研究背景 .................................................................................................................. 1 第二節研究動機 .................................................................................................................. 6. ‧. 第三節研究問題與目的.................................................................................................... 9. sit. y. Nat. 第四節研究流程 ............................................................................................................... 10. io. al. er. 第五節論文架構 ............................................................................................................... 12. n. 第二章文獻探討........................................................................................................ 13. Ch. engchi. i n U. v. 第一節太陽能簡介 .......................................................................................................... 13 第二節日照強度與日照量 ............................................................................................ 19 第三節轉換效率 ............................................................................................................... 30 第四節報酬率衡量 .......................................................................................................... 32 第五節太陽光電躉購費................................................................................................. 37 第三章研究方法........................................................................................................ 41 第一節太陽能發電廠的投資構面.............................................................................. 41 第二節訪談規劃 ............................................................................................................... 51 第三節資料收集 ............................................................................................................... 55 IV.

(6) 第四節分析工具 ............................................................................................................... 57 第四章個案分析與討論............................................................................................ 60 第一節 H 產物保險公司 ................................................................................................. 60 第二節 H 產險公司對於營運中太陽能發電廠之想法........................................ 65 第三節評估模式分析 ..................................................................................................... 68 第四節研究結果分析 ..................................................................................................... 76 第五章結論與建議.................................................................................................... 88 第一節研究結論 ............................................................................................................... 88. 政治大第三節建議 ........................................................................................................................ 93 立第二節研究限制 ............................................................................................................... 91. 參考文獻...................................................................................................................... 95. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. V. i n U. v.

(7) 圖目錄圖1-1 每年全球太陽能系統新增裝置量 .................................................................... 2 圖1-2 台灣太陽能電池產量圖 .................................................................................... 4 圖1-3 研究流程圖 ...................................................................................................... 11 圖2-1 太陽能電池發電原理 ...................................................................................... 13 圖2-2 太陽能電池材料種類圖 .................................................................................. 14 圖2-3 晶體結構之比較圖 .......................................................................................... 14. 政治大. 圖2-4 太陽能電池組裝示意圖 .................................................................................. 15. 立. 圖2-5 台灣太陽能電池產業鏈 .................................................................................. 16. ‧ 國. 學. 圖2-6 獨立型太陽能蓄電系統 .................................................................................. 18 圖2-7 反饋式太陽能發電系統 .................................................................................. 18. ‧. 圖2-8 市電併聯型太陽能發電系統 .......................................................................... 19. y. Nat. er. io. sit. 圖2-9 四季地球日照圖 .............................................................................................. 23 圖2-10 台灣四季的日照角度圖 ................................................................................ 23. al. n. v i n Ch 圖2-11 集熱器傾斜角對全年收集熱量之影響 25 i U e n g c h........................................................ 圖2-12 建築物高度與全年發電量關係圖 ................................................................ 26 圖2-13 建築物與模組之間距與全年發電量關係 .................................................... 26 圖3-1 影響因子、評估模式與投資績效之關聯圖 .................................................. 41 圖3.2 建築物高度與全年發電量衰降率................................................................... 43 圖3-3 太陽能發電廠投資分析模型圖 ...................................................................... 50 圖3-3 HOMER PRO的位址選定介面 ........................................................................ 58 圖3-4 HOMER PRO的GHI介面 ................................................................................. 58 VI.

(8) 圖3-3 IRR分析架構之假設圖..................................................................................... 59 圖4-1 H產物保險組織系統圖 .................................................................................... 63 圖4-2 T公司太陽能裝置維運系統異常統計 ............................................................. 66 圖4-2 台灣10年之平均每月GHI ............................................................................... 70 圖4-3 台灣台北、台中、台南與阿里山之日照時數歷年變化圖 .......................... 72 圖4-4 各地區94-103年全年日照時數 ....................................................................... 73 圖4-5 94年至103年懸浮微粒年平均濃度變化圖 ..................................................... 75. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. VII. i n U. v.

(9) 表目錄表1-1 保險公司依保險法第146條得投資項目及限制統整 ...................................... 7 表2-1 以矽為原料之太陽能電池種類比較表 .......................................................... 15 表2-2 太陽能發電系統相關設備介紹 ...................................................................... 17 表2-3 太陽能電池分類表 .......................................................................................... 31 表2-4 民國102年度太陽光電發電設備電能躉購費率 ............................................ 38 表2-5 民國103年度太陽光電發電設備電能躉購費率 ............................................ 39. 政治大. 表2-6 民國104年度太陽光電發電設備電能躉購費率 ............................................ 39. 立. 表2-7 民國104年度太陽光電發電設備競標對象電能躉購費率 ............................ 40. ‧ 國. 學. 表3-1 獲利面評估變數之取得管道 .......................................................................... 55 表3-2 成本面評估變數之取得管道 .......................................................................... 56. ‧. 表4-1 H產險公司資產負債比率 ................................................................................ 61. y. Nat. er. io. sit. 表4-2 H產險公司資產使用比率 ................................................................................ 61 表4-3 T公司裝置專案清單一隅(已防個資) .............................................................. 66. al. n. v i n C h.............................................................................. 表4-4 各地區每年日照下降比率 73 engchi U 表4-3 103年各行政區懸浮微粒(PM10)年平均濃度統計表 ...................................... 74 表4-5 T公司各子公司每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ............................................. 77 表4-6 T公司全發電廠每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ............................................. 78 表4-7 X公司每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ............................................................ 78 表4-8 X公司全發電廠每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ............................................ 79 表4-9 Y公司每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ............................................................ 79 表4-10 Y公司全發電廠每年日照下降率與粉塵遮蔽率 .......................................... 80 VIII.

(10) 表4-11 Z公司每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ........................................................... 80 表4-12 Z公司全發電廠每年日照下降率與粉塵遮蔽率 ........................................... 81 表4-13 20年後之各年總營收額 ................................................................................. 83 表4-14 20年後之各年總成本額 ................................................................................. 85 表4-15 20年後之各年稅後淨利 ................................................................................. 86 表4-15 20年後之各年股權自由現金流 ..................................................................... 87. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. IX. i n U. v.

(11) 第一章緒論第一節研究背景由於近幾十年各國工商業快速發展並大量消耗自然環境的資源，生產製造及人類活動所產生的大量溫室氣體，使大氣中的溫室氣體濃度急速上升，造成全球暖化、氣候變遷、溫度變化劇烈和南北極圈冰山融化水平線上升等問題。全球各國組織開始重視全球暖化的問題，並於1997年12月11日簽訂條約，. 政治大定書」正式生效(美國除外)，其中在第一階段硬性規定，全球35個工業國與歐立. 自2005年2月16日《聯合國氣候變化綱要公約》(簡稱UNFCCC)制定的「京都議. ‧ 國. 學. 盟必須在2008年至2010年間，把六種總溫室氣體的排放量，及二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化. ‧. 硫(SF6)，統一換算成二氧化碳約當量計，回復至1990年的水準，且平均再減少. y. Nat. io. sit. 5.2%，若違反此規定將遭受貿易制裁(楊森，2009)。. n. al. er. 由於太陽能資源取之不盡和清潔無污染的特性，已成為多數國家開發新能. Ch. i n U. v. 源的首選。由全球太陽能裝置量來看，2013年全球太陽光電新增裝置量為. engchi. 38GW， 2014年新增裝置量約為42GW，年成長率為10.5%。根據經濟部能源局 (2015)所說，2015年新增裝置量則預測約達44GW，年成長率為4.8%。近年來模組價格因中國大陸低價傾銷而大幅下滑，導致原先主導市場的歐洲大廠持續虧損而相繼退出。近期太陽光電市場需求由中國大陸、日本、美國等國拉抬，加上歐盟對中國大陸反傾銷協議採最低每瓦0.56歐元的價格限制，使得價格止跌，2013年全球前十大廠的市占率達48%。以國家來看，中國大陸產能占全球64%，其次是歐洲18%與日本5%，亞洲仍然是太陽能產業的發展重心。圖1-1為每年全球太陽.

(12) 能系統新增裝置量。. 全球新增系統裝置量 45. 系統ˋ裝置量(GW). 40 35 30 25 20 15. 政治大. 10 5. 立. 0 2008. 2009. 2010. 2011. 2012. 2013. 學. ‧ 國. 2007. 全球系統裝置量. 2014 年. 線性(全球系統裝置量). ‧. 資料來源：經濟部能源局(2015)，本研究整理. y. Nat. al. er. io. sit. 圖1-1 每年全球太陽能系統新增裝置量. n. 根據Gordon, Kinsey, Nayaak及Garboushian(2010)之描述，預計到2050年，. Ch. engchi. i n U. v. 全年光伏裝機容量將代表全球發電容量的11％，這將減少3千兆噸的二氧化碳排放量從大氣中，而歐洲在2011年新安裝電力設備機組共計38.3GW，佔其中太陽能發電佔21.5GW(56%)，風力發電9.4GW(25%)，綠色再生能源共佔81%，由此可見綠能為未來能源發展策略的首要選擇，其中又以太陽能發電為大宗。而台灣對於「京都議定書」的議題，2008年6月5日世界環境日，政府頒布《永續能源政策綱領》，目標為「節能減碳」，並於同年9月4日通過《永續能源政策綱領》的「節能減碳方案」，2009年4月15-16日，經濟部召開「第三次全國能源會議」，根據我國策略之定位，「經濟發展」、「能源安全」及「環 2.

(13) 境保護」稱為三贏原則，永續發展理念為 (1)有限資源做有「效率」的使用與管理 (2)開發對環境友善的「潔淨」能源 (3)確保有「穩定」與「具經濟競爭力」的能源供給，以理念建造低碳社會環境，藉此法制基石，研商推動能源科技發展策略並制定「再生能源發展條例(草案)」，此案於同年6月12日立法院第 7屆第3會期第17次會議通過。根據「再生能源發展條例」第7條、第10條、第11 條、第12條、第13條規定符合政府再生能源設置條件與規範者，將給予優先設置與獎勵補助(經濟部能源局，2014)。在第三次全國能源會議總結中，提及選定重點產業並加以扶植，其中太陽能產業為發展重點之ㄧ。. 治政大在2014年「綠色能源產業躍升計畫」中，經濟部將集中資源在太陽光電、立. LED照明光電、風力發電、能源資通訊等4項主軸產業，並結合我國資通訊、半. ‧ 國. 學. 導體、機電及材料等相關產業厚實基礎及優勢，促使綠色能源產業蓬勃發展(經. ‧. 濟部能源局，2014)。. Nat. sit. y. 2010年起至今，我國維持為全球第二大太陽能電池生產國，2012年電池產. n. al. er. io. 量達5.5 GW約占當年全球供應量之15%，2013年電池產量再成長至7.3GW，約. i n U. v. 占當年全球供應量之18%，且具備高效率產品量產能量但仍可保持低成本(經濟. Ch. engchi. 部能源局，2014)，而2014年台灣電池產量已達8.7GW，圖1-1為整理之全球太陽能電池產能。以上皆突顯我國在全球綠色能源產量與產值的競爭力不容小覷，在全球市場佔有一席之地。. 3.

(14) 台灣電池生產量 9 8. 電池生產量(GW). 7 6 5 4 3 2 1 0 2007. 2008. 2009. 立. 政治大 2010. 2011. 2012. 2013. 2014. 年. 台灣電池生產量. 線性(台灣電池生產量). ‧ 國. 學. 資料來源：經濟部能源局(2014)，本研究整理. Nat. y. ‧. 圖1-2 台灣太陽能電池產量圖. io. sit. 但根據陳凡(2013)指出，發電用太陽能電池價格，自2011年以來下跌幅度達. er. 三分之二。事實上，由上游的矽晶圓到中游的電池與模組，再到下游的裝置與. al. n. v i n 系統，整體產業鏈均呈現殺聲震天的價格大戰，更有多家廠商被迫退出這個紅 Ch engchi U. 海市場，如在2011年，曾經是全球太陽能產業指標的Q-Cells黯然下台，產生的骨牌與輻射效應，牽連到歐洲整個產業，近日負債已久的Conergy也終於宣布破產，甚至於連家大業大的GE都放棄此領域，將相關技術售予First Solar，太陽能光電看來已從夢幻的綠金產業，變成名符其實的「慘業」。從此可看出，太陽能產業並非絕對會成功的產業。根據股魚(2014)在財務方面之分析指出，太陽能在 2011 之問題有兩大點：「中國政府過度補貼」與「金流危機」。中國大陸大量補貼，創造過度的供給， 4.

(15) 讓其他國家的太陽能產業不敵競爭而倒閉。而相對台灣，因為台灣電力公司的專業技術著重於核能與火力發電，在太陽能發電上也因技術不同，造成對太陽能的不了解，故在補助上相對中國明顯弱勢，應付中國大陸的大量補貼，台灣也因此更改補貼方案，造成入不敷出，下游的營收滑落造成上游紛紛跌價賣出；另外，陳凡(2013)也指出，太陽能發電的成本高，技術成熟度低，距離妥適穩定的應用，仍有一條很長的路需要努力，可見儘管台灣在太陽能上的成本以相對他國來的低，但還是有很大的發展空間。. 政治大現金回收周期長的產業，雖然太陽能未來前景看好，但在資金不足情況下，各立成本尚未壓低加上太陽能產業鏈冗長，太陽能產業形成一個投資成本高但. ‧ 國. 學. 太陽能公司開始希望能賣出太陽能發電廠將讓現金落袋為安，或者找尋願意投資的對象來度過這過渡期。. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 5. i n U. v.

(16) 第二節研究動機近年來，國內保險業受到市場趨於飽和以及利率偏低等因素影響，保業者長期與低利率奮鬥超過十年，造成保險業資產負債管理上的困難以及利差損問題日益嚴重。保險業的另一部份獲利來自於投資，穩定的投資獲利讓保險業者可以脫離低利率的險境，但由於保險法第一百四十六條中對保險業可運用資金之投資項目及投資上限有諸多限制，依照現行法規嚴格限制保險業者資金運用的項目、金額，國內投資工具的不足讓保險公司陷入收益困難之窘境。. 政治大. 保險業可運用資金依照保險法第一百四十六條規定，除存款或法律另有規. 立. 定者外，以下列各款為限：. ‧ 國. 學. 一、有價證券。二、不動產。. ‧. n. al. er. io. 五、國外投資。. sit. Nat. 四、辦理經主管機關核准之專案運用及公共投資。. y. 三、放款。. Ch. 六、投資保險相關事業。. engchi. i n U. v. 七、經主管機關核准從事衍生性商品交易。八、其他經主管機關核准之資金運用。前項所稱資金，包括業主權益及各種責任準備金。同時，保險法也於同條各款針對保險業各項可運用資金之額度、投資標的更進一步加以規範。表1-1為保險法第146條得投資項目及限制之統整。. 6.

(17) 表1-1 保險公司依保險法第146條得投資項目及限制統整1 可投資項目及種類. 投資金額限制. 存定期存款. 投資總額無限制，但存放於每一金融機構隻金額，. 款. 不得超過保險公司資金 10%。活期存款. 有公債、庫券、儲蓄券. 投資總額無限制. 價證券. 金融債券、可轉讓定期存單、投資總額不得超過保險公司資金 35% 銀行承兌匯票、及金融機構保證商業本票及其他經主管機關核准之有價證券公開發行之公司股票. 立. 政治大. 購買每一公司之股票總額，不得超過二項投資總. ‧ 國. 學. 保險公司資金 5%及發行股票之公司額之合計，不實收資 10%。. 得超過保險公司資金. ‧. 公司債(包括公開發行有擔購買每一公司債總額，不得超過保險. 35%。. Nat. 收資 10%。. io. sit. 當等級以上之公司債). y. 保之公司債，及經評等為相公司資金 5%及發行公司債之公司實. al. n. 及共同基金受益憑證不自用不動產. er. 公開發行証券投資信託基金投資總額不得超過保險公司資金 5%及每一基金已. i n U. v. 發行受益憑證總額 10%。. Ch. engchi. 購買總額不得超過業主權益之總額。. 動產. 投資用不動產. 放銀行保證之放款款. 1. 投資總額不得超過資金的 30%。每一單位放款金額不得超過資金 5%。三項放款總. 額不得超過不動產或動產為擔保之放款每一單位放款金額不得超過資金 5%。. 資料統整來源：[DOC]保險公司依據保險法第 146 條得投資項目及限制如下表：. https://www.google.com.tw/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCQQFjAB&url=htt p%3A%2F%2Finsurance.vincent-chen.com%2Ffiles%2Fregulation%2Finvestment%2Finsurance-act146.doc&ei=MeZlVeKOF5Pj8AXp1IKwAg&usg=AFQjCNHBWk1VW2B5mvYpN5ot0rlxx2BcA&sig2=6WMyy6GjxGTDwL3YUpdwuQ&bvm=bv.93990622,d.dGc. 7.

(18) 每一單位放款金額不得超過資金 5%。資金 35%。. 有價證券為質之放款國外投資. 投資總額不得超過資金 5%；投資範圍及限額依『保險業辦理國外投資準則』之規定辦理。. 專案投資及公共投資. 投資總額不得超過資金 10%；投資對象依『保險業資金專案運用及公共投資審查要點』規定辦理. 投資保險相關事業. 投資總額不得超超過保險公司實收資本額減除累積虧損餘額之 40%。. 從事衍生性商品交易. 經主管機關核准. 政治大. 其他經主管機關核准之資金運經主管機關核准用. 立. ‧ 國. 學. 依照保險公司資產與負債存續期間必須互相配合的原則，投資項目以長天期的固定收益金融商品為主。在投資收益變得日益為重要的情況下，如何在穩. ‧. 定的經營下，創造出更好的獲利，其投資報酬率將是重要的評估指標。. y. Nat. er. io. sit. 目前H產物保險公司規定，當投資項目有高於3.5%的報酬率才可以投資；而現階段已投資的項目平均報酬率為7%。H產物保險公司正評估營運中太陽能. al. n. v i n Ch 電廠的投資可行性，若營運中太陽能電廠之投資報酬率有高於7%，且風險合乎 engchi U 預期，營運中太陽能電廠將會是H產物保險公司下個投資項目。在目前國內保險公司投資工具的不足的狀況下，是否能在太陽能產業多做投資，並達到良好的投資收益為本研究之目標。. 8.

(19) 第三節研究問題與目的本研究為探討國內保險公司如何衡量是否投資營運中太陽能發電廠，以供保險業成為未來投資項目。任何投資皆是希望在最佳投資安全保障下來做投資，而企業商業風險事故的發生很少是由單一的風險因子所構成，故要有效地規避風險須找到合理的風險評估。葉長齡(2013)表示風險因子的評估，主要是對企業內、外部相關資訊進行水平式(Lateral)及垂直式(Vertical)的風險引因、風險衍因與風險聯因評估，. 政治大投資，除了要探討被投資公司的管理績效與管理風險，還需探討營運時的績效立. 在評估任何風險，任何相關資訊的揭露皆是必要的。故要評估太陽能發電廠的. ‧ 國. 學. 與風險。. 因保險公司以在企業管理風險上已有一定的標準化決策與計算模型，故本. ‧. 研究僅以太陽能發電廠在營運中會產生的績效、成本與風險做討論，再給予保. y. Nat. io. sit. 險公司做整合型風險管理之搭配。. er. 本研究期望達成以下之目的：. al. n. v i n (一) 提供保險業者投資太陽能發電廠之評估模式，並做為未來投資太陽能 Ch engchi U 發電廠評估決策之參考。. 9.

(20) 第四節研究流程本研究之研究流程是從研究背景與動機開始，經過文獻探討與整理後，擬定一個評估的架構，進而經由實務的驗證與資料蒐集之驗證，最終將形成一個可執行之投資分析模型。實務驗證方面，為了解投資公司在本投資案的需求與實務上的做法來補強架構的不足，本研究將由兩部分著手，訪談研究及資料收集驗證。訪談研究上，以投資公司及太陽能相關營運公司來執行訪談，皆將做多次的聯繫，包含. 政治大的準確性，除了投資公司與太陽能相關營運公司所給予的資料，也將從相關企立會議訪談與電話、Email 詢問；而在資料驗證上，為多方資料來驗證分析架構. ‧ 國. 學. 業之財務報告及日照測量之相關網站(如：中央氣象局)及軟體(如：HOMER PRO)取得，並做分析。. ‧. 最後依此兩面向之數據做分析及調整，並形成投資分析模型。圖 1-3 為本. n. al. er. io. sit. y. Nat. 研究之流程圖。. Ch. engchi. 10. i n U. v.

(21) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖1-3 研究流程圖. Ch. engchi. 11. i n U. v.

(22) 第五節論文架構本研究之論文架構：第一章先探討研究的背景與動機，說明研究的目的與研究探討之方向。第二章為文獻探討，以他人之研究為理論基礎，了解各個可能影響太陽能發電廠的因素。第三章為研究方法，將文獻探討之因素整理後，擬定一個評估的架構，並經由規劃訪談細項及使用研究之工具，使架構能與實務上接軌。. 政治大. 第四章為個案分析與討論，是將評估的架構套入個案公司中，並加以驗證. 立. 分析。. ‧ 國. 學. 第五章為結論與建議，為本研究之統整，並給予保險業者在投資太陽能發電廠時的建議及使用條件限制。. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 12. i n U. v.

(23) 第二章文獻探討第一節太陽能簡介本節為太陽能的基礎介紹及探討，其中包含太陽能電池與太陽能系統的簡介與應用。. 一、太陽能電池簡介太陽能電池(Solar cell)亦稱作太陽能晶片，是一種以太陽光為能量來源的光. 政治大型與N型半導體。當受到日光中某些波長的光照射時，會產生光生伏特效應立. 電半導體薄片，在高純度的矽基材中，掺入部分3A與5A族元素，便形成P. ‧ 國. 學. (Photovoltaic effect)使得電池內部產生電位差，驅使電池內的電子移動而產生電流(莊嘉琛，2008)。. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 資料來源：國立台灣科學教育館圖2-1 太陽能電池發電原理 13.

(24) 太陽能電池可用多種材料製成(圖2-2)，最主要的材料是矽(Silicon)，佔有約96%以上的市場，矽電池分為三種，按照其轉換效率由大至小依序是單晶(Mono-crystalline)、多晶(Multi-crystalline)與非晶(Amorphous)，差別在於矽原料內部晶體排列形式的不同(如圖2-3所示)，三種不同矽電池的比較如表2-1所示。. 立. 政治大. er. io. sit. y. ‧. ‧ 國. 學. Nat. 資料來源：工銀投顧(2008). n. a圖2-2 iv l C太陽能電池材料種類圖 n hengchi U. 圖2-3 晶體結構之比較圖資料來源：張子文(2000) 14.

(25) 表2-1 以矽為原料之太陽能電池種類比較表. 資料來源：經濟部能委會(2014)，本研究整理. 二、太陽能發電系統簡介. 立. 政治大. 單一太陽能電池所輸出的發電量畢竟有限，為了提高發電量，將許多太陽. ‧ 國. 學. 能電池經過串並聯組合封裝後，就成了太陽能電池模組(Solar module)，再. ‧. 將多個太陽能電池組合而成更大的方陣或列陣(array)，如圖2-4，配上蓄電. sit. y. Nat. 池、變壓器、控制器與換流器等設備，即形成一套太陽能發電系統. io. al. n. 太陽能電池的產業鏈及各階段的太陽能公司。. Ch. engchi. er. (Photovoltaic system, PV system)，又稱光伏打系統(莊嘉琛，2008)。圖2-5為. i n U. 圖2-4 太陽能電池組裝示意圖資料來源：張子文(2000) 15. v.

(26) 整個太陽能電池的分類主要為基板式與薄膜式兩種為主，而依工銀投資 (2008)的報告指出，目前台灣以矽晶圓式太陽能電池為主流，2007矽晶圓式太陽能電池安裝量佔整體太陽能電池安裝量九成。在台灣的太陽能價值鏈中，因成本考量與發展考量，目前以基板式的多晶矽為主，故本論文以多晶矽來探討台灣太陽能電池的價值鏈。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. 資料來源：工研院IEK(2010) 圖2-5 台灣太陽能電池產業鏈. 16. v.

(27) 1. 太陽能發電系統相關名詞簡介以下簡介幾個太陽能發電系統之相關設備，將名稱與功能整理如下：. 表2-2 太陽能發電系統相關設備介紹. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學 y. Nat. io. sit. 2. 太陽能發電系統種類介紹. n. al. er. 目前台灣地區常見的太陽能發電系統有以下三種：. Ch. (1) 獨立型太陽能蓄電系統. engchi. i n U. v. 顧名思義為單一獨立發電系統，未與其他電力系統聯結，將太陽光產生的電力經由控制電路，儲存到聯結蓄電池組內，再視需要經由逆轉變流器，將蓄電池內的直流電轉變為交流電，通常設置於市電不易運輸的偏遠地區，見圖2-6。. 17.

(28) 政治大資料來源：工研院太陽光電資訊網立圖2-6 獨立型太陽能蓄電系統. ‧ 國. 學. (2) 反饋式太陽能發電系統. ‧. 概念上是一種電力輸送為雙向的發電系統，當用電負載較大，太陽能. sit. y. Nat. 供應的電力不足時，就向電力公司(市電)購買電力，而負載較小或不. n. al. er. io. 使用電器時，可以將多餘的電力賣回給電力公司，見圖2-7。. Ch. engchi. i n U. v. 圖2-7 反饋式太陽能發電系統資料來源：工研院太陽光電資訊網 18.

(29) (3) 市電併聯型太陽能發電系統此類型的發電系統特色是，透過換流器將發電系統輸出的直流電轉為交流電，並與市電系統互接使用，太陽能充足時使用太陽能發電系統輸出的電力供應，在太陽能電力不足時，瞬間改由市電供應，因此不會影響一般電器的正常使用，並可達到節約用市電的目的，見圖2-8。. 立. 政治大. sit. y. ‧. ‧ 國. 學. Nat. 圖2-8 市電併聯型太陽能發電系統. n. al. er. io. 資料來源：工研院太陽光電資訊網. Ch. engchi. i n U. v. 第二節日照強度與日照量 Beyer & Schumacher(1996)指出，日照強度指的是單位面積上，太陽輻射的瞬時強度，以功率/單位面積為單位，而日照量(或日射量)則計算為單位時間內，單位面積上所接收之累積太陽能輻射量，以能量/單位面積為單位，太陽輻射 (Solar radiation)係指太陽進行核融合反應所產生的能量，經由電磁波傳遞到地球，而地表所接受的太陽輻射可分為直達輻射(Direct radiation)、漫射輻射 (Diffuse radiation)與反射輻射(Reflected radiation)。 19.

(30) 而本研究所使用的日照量為水平輻射總量(Total horizontal radiation)，係指水平面上接受各類型輻射之累積總合，故又稱「地表日照量」。能源部門管理援助規劃 Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP)又將「地表日照量」稱為「水平地表太陽輻射量(Global horizontal insolation, GHI)，而將其運算式列為： (2– 1). GHI = DNI × 𝑐𝑜𝑠𝜃 + DHI. 其中，DNI 為「直接日照( Direct normal insolation, DNI)」或可稱直達輻射；θ 為日照角度；DHI 為「水平太陽漫射量(Diffuse horizontal insolation,. 治政大 DHI)」或可稱為漫射輻射。蔡進譯(2005)也指出，在一般的情況，直接日照立 (DNI)約佔太陽電池入射光的 80%。. ‧ 國. 學. 根據中央氣象局，評估「地表日照量」主要以「日照時數(Duration of. ‧. Sunshine)」為標準，日照時數定義為觀測地點日照強度≥120w/𝑚2 的日照時間。. sit. n. al. er. io. 圍。. y. Nat. 故在評估「地表日照量」除了日照時間外，日照強度的改變因子也是其考量範. i n U. v. 2009年SolFocus公司McDonald，發表於24th European Photovoltaic Solar. Ch. engchi. Energy Conference。太陽光電源由於特定的現場日照改變而受衝擊，部份由於工作溫度、污漬(Soiling)、防護位置的限制、太陽光譜、遮蔽和電氣連接。發電功率計算如下。. 𝑃𝐷𝐶.𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑃𝐷𝐶.𝑅𝑎𝑡𝑒𝑑 [𝑡] × (. 𝐷𝑁𝐼[𝑡] ) × S[t] × F[t] × O[t] 𝐷𝑁𝐼𝑅𝑎𝑡𝑒𝑑. (2– 2). 其中，S[t]為遮蔽係數，F[t]為環境因素，O[t]為其他因素，環境因素，以環境模型估算，提供在當時的環境條件下，瞬時變化的估計最大發電功率。故由式(2-2)可知，太陽能板之發電效益，除了「直接日照時間」外，其在「氣候 20.

(31) 環境」和「遮蔽」上皆有影響。在「直接日照時間」方面，本研究以「儒略日」為計算標準；而在「日照強度」上，本研究以「日照角度」與「氣候」兩因素來做考慮。在「遮蔽」上，本研究以「周圍建築」、與「粉塵遮蔽率」為遮蔽基礎作探討。. 一、儒略日介紹與計算原理「儒略日」為目前天文學中最重要的時間基準。Joseph Justus Scaliger(1540~1609)是一位法國學者，在當時每個國家或是民族都各自擁有. 政治大. 自己的曆法規則，沒有統一的紀年制度，因此Joseph Justus Scaliger 自己研. 立. 究歷史並發明一套記日法，並將這套記日法用來紀念他的父親(Julius Caesar. ‧ 國. 學. Scaliger)而取名為儒略日(Julian Date)又稱Julian Day。在Joseph Justus. ‧. Scaliger 研究歷史過程，發現最早的日曆出現在西元前4713年，因此他將西. io. al. er. 日第零天(JD=0)(台北市立天文科學教育館，2015)。. sit. y. Nat. 元前4713年一月一日世界時中午12點整，訂定為時間基準，這天稱為儒略. v. n. 吳志剛(2003)也表示，儒略日記日法又稱儒略日流水計日法，它對天文. Ch. engchi. i n U. 學的計算有相當大的幫助，所以獲得天文界一致的認同並採用。以下將依沈仲晃(2005)所列出之計算模式，討論儒略日的計算原理，儒略日計算式如 (2-3)式， JD = B + C + D + d − 1524.5. (2–3). 𝐴 B = 2 − A + Int ( ) 4. (2– 4). 𝑦′ A = Int ( ) ；Int ∶ 取整數 100. (2– 5). 其中，. 21.

(32) C = Int[365.25 × (y ′ + 4713)]. (2– 6). D = Int[30.6001 × (m′ + 1). (2– 7). 以下以一個實例來說明上述方程式內的符號y'和m'的計算方法，例如公曆(又稱西元) y年m月d日想換算成儒略日，計算方式如下。若m為1月或是2 月時，則代號y'和m'方程式如下， y′ = y − 1. (2– 8). m′ = m + 12. (2– 9). 政治大. 其餘月份，代號y'和m'方程式如下，. 立. (2– .10). 學. m′ = m. 儒略日( JD )轉換為時間( JD1)之方程式如下，. Nat. (2– 12). n. al. er. io. sit. y. JD1 = JD − J 2000. 其中. (2– 11). ‧. ‧ 國. y′ = y. i n U. v. J 2000：西元2000年1月1日世界時零時儒略日. Ch. engchi. 相對儒略世紀(Julian Century， JC )的計算如下， JC =. JD1 36525. (2– 13). 其中 36525：一個儒略世紀的天數. 22.

(33) 二、日照角度根據中央氣象局所述，地球繞日運轉，因地軸傾斜，黃道與赤道相交大約 23.4度，故每當春分秋分時，太陽經過黃道赤道交點；夏至冬至，黃道與赤道則成23.4度角，如圖2-9所示。也因此，季節的不同，各地的日照角度也會不相同，圖2-10依北緯25度畫出太陽出沒，仰角及方位圖。當太陽由地平升起後，太陽的方位角與仰角隨時間而改變。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學 sit. y. Nat. io. er. 圖2-9 四季地球日照圖. n. a資料來源：中央氣象局(2015) iv l C n hengchi U. 圖2-10 台灣四季的日照角度圖資料來源：中央氣象局(2015) 23.

(34) 而日照的角度對太陽日照強度的影響，除了上述ESMAP所提及的水平地表太陽輻射量(GHI)外，「太陽照射進地球的角度」亦為探討之重點。. 1. 太陽照射進地球的角度太陽光到達地表前，會經過大氣層的吸收與散射，故太陽光的照度和量測的位置與太陽相對於地表的角度有關，一般以空氣質量(air mass，AM) 來表示。而空氣質量定義為光入射路徑與地球大氣層垂直方向所夾角度的餘弦值倒數，即 air mass(1/cosθ)。光譜照度與量測位置與入射和地表. 政治大射。而位置與角度的這二項因素，亦是以大氣質量(air mass，AM)來表立的夾角有關，這是因為太陽抵逹地面之前，會經過大氣層的吸收與散. ‧ 國. 學. 示。例如：AM 1 代表著在地表上，太陽正射的情況，及太陽垂直入射到地表上，而 AM 1.5 則代表在地表上，太陽以 42.8 度角入射的情況，而. ‧. AM 1.5 一般被用來代表地表上太陽的平均照度(蔡進譯，2005)。. sit. y. Nat. n. al. er. io. 最後，依台灣電力公司即多方研究證實，日照直射在物體上的強度會. i n U. v. 比斜射來的高，且斜射角度越高，日照強度越低。由圖2-11更可說明，太陽. Ch. engchi. 能板在照射太陽光時所收集到的能量，會依斜射角度越大其收集到的能量越低。故日照之角度對於太陽能裝置是有十分顯著的影響的。. 24.

(35) 政治大. 立. 資料來源：台灣電力公司(1998). 學. ‧ 國. 圖2-11 集熱器傾斜角對全年收集熱量之影響. ‧ sit. y. Nat. 三、太陽能模板被遮蔽率. io. al. er. 太陽能模板被遮蔽有多種因素，而McDonald(2009)在其論述中以「陰影遮. n. 蔽」與「粉塵遮蔽」兩大因素為主要考量。其中「陰影遮蔽」在現今社會. Ch. engchi. 以「周圍建築遮蔽」為主要因素。. i n U. v. 1. 周圍建築遮蔽根據錢家宏(2009)之研究數據顯示，當建築物與太陽能模組之間距離與建築物高度不同時，各自對太陽能模組發電量與發電價值的影響，結果如圖 2-12、2-13 所示。. 25.

(36) 治政大圖2-12 建築物高度與全年發電量關係圖立資料來源：錢家宏(2009). ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖2-13 建築物與模組之間距與全年發電量關係資料來源：錢家宏(2009). 26.

(37) 由圖 2-12 可知，當建築物高度為 7 公尺時，可明顯得知全年發電量與全年發電價值影響較大，原因為建築物的陰影遮蔽到達太陽能模組驟降點。由圖 2-13 得出而當建築物與模組之間距為 5 公尺與 9 公尺時，建築物的影響也漸漸轉弱，故當建築以遠離太陽能裝置於 5 公尺外之建築可不估計。. 2. 粉塵遮蔽根據力學原理，粒徑為 1μm，密度為 1 g/cm3 的顆粒在空氣中大約以每 5. 政治大以累積的方式聚集於平板上，造成遮蔽效果。立. 分鐘 1 公分的速度沈降，且沈降速度約略與粒徑成正比。這些粉塵將會. ‧ 國. 學. 根據周崇光(2010)之論述，隨著工業發展及都會區車輛密度增加，國內主要都會區的空氣品質受到明顯的衝擊，其中又以懸浮微粒及臭氧. ‧. 的污染情況最為嚴重。懸浮微粒是指懸浮在空氣中的細小顆粒，其來源. y. Nat. io. sit. 可分為自然產生及人為排放兩類. er. 自然產生的懸浮微粒早已存在於環境中，是生態系統運作的重要環. al. n. v i n 節之一，但是人為污染所產生的懸浮微粒卻是生態系統的入侵者，這些 Ch engchi U. 人為的粒狀污染物對於環境的影響十分廣泛，作用機制則極為複雜，其中由於其對於日光的遮蔽作用，地表的太陽輻射因而減少；由於其對可見光的散射和吸收作用，可以導致大氣能見度的降低。這些種種皆造成日照強度的下降。 (1) 懸浮微粒標準因此對於懸浮微粒空氣的品質發展了許多的定義及標準，「粒徑分布」是在描述懸浮微粒的各種物理及化學性質時最重要的特徵參數， 27.

(38) 一般大氣中懸浮微粒的粒徑範圍可由數個奈米(Nanometers, nm)至數十微米(Micrometers, μm)，故在懸浮微粒空氣品質檢測標準中以懸浮微粒(Suspended particulates, PM10)與細懸浮微粒(Suspended particulates； PM2.5)為兩個標準最為常見。 A. 懸浮微粒(Suspended particulates, PM10) 根據行政院環保署(2014)之定義，PM10係指微粒氣動粒徑小於等於10微米的懸浮微粒，單位以微克／立方公尺表示之。. 政治大根據行政院環保署(2014)之定義，PM 係指微粒氣動粒徑小於2.5 立. B. 細懸浮微粒(Suspended particulates, PM2.5) 2.5. ‧ 國. 學. 微米，單位以微克／立方公尺表示之，由於PM2.5較PM10更容易深入人體肺部，對健康影響更大，若細微粒又附著其他污染物，將. ‧. 更加深呼吸系統之危害。. sit. y. Nat. io. al. er. 雖然在環保署的資料兩種數據皆測量及公布，但PM10與PM2.5皆僅. n. 是評判空氣是否有危害人體之標準，故須採何標準做為太陽能裝置的. Ch. engchi. 粉塵遮蔽率評估，需再多做考量。. i n U. v. (2) 懸浮微粒區域劃分行政院環保署(2014)的空氣品質監測報告中，將空氣品質的區域分配以3種形式分別做統計，「測站類型」、「空氣品質區」和「行政區」。 A. 測站類型監測站依不同監測目的，分為一般空氣品質監測站、交通空氣品 28.

(39) 質監測站、工業空氣品質監測站、國家公園空氣品質監測站及背景空氣品質監測站等五種類型。(行政院環保署，2014) 此劃分是為了瞭解台灣不同環境狀況的空氣品質。 B. 空氣品質區因為空氣污染的流通具有流域性質，會跨越縣市界，因此環保署將台灣地區依地形、氣候、風向及污染擴散情形劃分為七大「空氣品質區」(以下簡稱空品區)，分別為北部、竹苗、中部、雲嘉. 政治大. 南、高屏、宜蘭、花東。(行政院環保署，2014). 立. C. 行政區. ‧ 國. 學. 以各縣市為劃分，因劃分較為細部，可以知道各地區的空氣狀. ‧. 況，及汙染的可能擴散方向，但因空氣污染具流通性，無法以此. sit. y. Nat. 數據作為汙染源依據。(行政院環保署，2014). n. al. er. io. 行政院每年會依據此3個區分類型作為統計報告主軸，且會依各. i n U. v. 類型的準確性，增設監測站，以強化每筆數據的真實度。. Ch. engchi. 因本研究以 H 產險公司為例，其預投資之太陽能之公司大多集中在台灣中南部的太陽能發電廠，雖然集中卻還是跨了 3 個空氣品質區；且粉塵遮蔽大多因粒徑越大而影響越大，故本研究在分析時以懸浮微粒 (PM10)作為粉塵量的使用標準；而以行政區作為粉塵量的區域劃分。. 29.

(40) 第三節轉換效率馮垛生(2008)指出，照射到太陽能發電系統模組(即太陽能板)上的太陽光能，經由發電系統將光能轉換成電能，因此系統的轉換效率定義為輸入太陽能與輸出電能之比，即. 轉換效率(𝜂)(%) =. 系統最大輸出功率𝑃𝑀𝐴𝑋 (𝐾𝑊) × 100% 日照強度E(𝐾𝑊⁄𝑚2 ) × 模組總面積A(𝑚2 ). (2– 14). 功率的定義是每單位時間內可輸出或轉移的能量(P=E/t)，即能量轉移的速. 政治大物理量，會隨著時間不斷的改變，根據功率的定義可知立. 度，因此相同時間內，功率較高的系統可轉移較多的能量，然而功率為一瞬時. ‧ 國. 學. 能量(E) = 功率(P) × 時間(t) = ∫ 𝑝(𝑤)𝑑𝑡. (2– 15). 𝑡. ‧. 將功率函數p(w)對時間t積分，則為時間t所轉移的能量，因此將(2-14)式中. y. Nat. n. al. er. io. 入，即. sit. 的分子和分母同時對時間t積分，可分別得出單位時間t內的電能輸入與光能輸. Ch. i n U. v. e n電能輸出 g c h i× 100%. 轉換效率(η)(%) =. 光能輸出. (2– 16). 又光能輸入為太陽能發電系統模組面積與地表日照量的乘積，因此. 轉換效率(η̅)(%) =. 系統發電量(𝐾𝑊ℎ) × 100% 日照量(𝐾𝑊ℎ⁄𝑚2 ) × 模組總面積(𝑚2 ). (2– 17). 事實上，(2-17)式得出的轉換效率是一種平均的概念，因為功率是瞬時物理量，故轉換效率一樣會隨時間而改變，計算單位時間內的平均轉換效率，對於發電系統的研究而言較有實質上的意涵。在本研究中，計算轉換效率是以月或 30.

(41) 年為時間單位，因此本文後續提及之「轉換效率」一詞，皆是以(2.17)式計算某段時間內，系統之「平均」轉換效率。套回本研究之公式是希望算出總發電量，故總發電量 = 日照量 × 模組總面積 × 轉換效率. (2– 18). 由表 2-3 可得知各種類的太陽能電池其轉換效率皆不相同，故分析時須找好所屬電池再作分析。. 政治大半導體材料. 表2-3 太陽能電池分類表. 立. 種類. ‧ 國. 學. 單晶矽 (晶圓型). 結晶矽矽. 轉換效率. 多晶矽 (晶圓型、薄膜型). 10-17%. ‧. 非晶矽. a-Si、a-Si 微晶矽(薄膜型). y. Nat. 半導體. II-VI 族. al. n. (聚光型). GaAs(砷化鎵)(晶圓型). 多元素. 5-10% 25-38%. er. io. 化合物. sit. III-V 族. 15-14%. CCdTe(碲化鎘) hengchi. i n U. v. CuInGaSe(銅銦鎵硒)(薄膜型). 10-14% 10-12%. 染料敏化 TiO2(薄膜型). 5-8%. 有機半導體(有機薄膜太陽能電池). 3-5%. 資料來源：ITIS 智網(2010). 31.

(42) 第四節報酬率衡量報酬率始終是投資人關注的焦點與彰顯投資績效的重要指標，然而並非每個人均能了解報酬率背後之意涵及衡量方法(謝劍平，2006)。因本研究為探討太陽能電廠的投資決策，為公司固定資產之投資，故本研究先理解投資公司資本預算決策(Capital budgeting)2後，再衡量投資項目之報酬率。報酬率的衡量亦可能因不同的投資方式採用不同的衡量方式而發生偏誤的情況，因此本文將報酬率的衡量方式加以說明。根據謝劍平(2006)之論述，報酬率的衡量方式共分兩大類：單期報酬率與多期報酬率。. 立. 學. ‧ 國. 一、單期報酬率. 政治大. 1. 期間報酬率(Holding-Period Return, HPR). ‧. 在一固定期間內，投資人僅進行一次交易所獲得的報酬率。. sit. y. Nat. 假設： t 為期數，r 為報酬率，P 為價格，D 為其他收益. io. n. al. Ch. 𝑟𝑡 =. i n U. 𝑃𝑡+1 + 𝐷𝑡 −1 𝑃𝑡. engchi. er. 則 HPR 之數學式可寫為. v. (2– 19). 或以累積財富指數(Cumulative Wealth Index, CWI)推算第 t 期的期間報酬率(HPRt)。 CWI 是指在一段長時間的累積之後會提升到何種水位，其公式為 CWIt = 𝑊𝐼0 × (1 + 𝐻𝑃𝑅1 ) × (1 + 𝐻𝑃𝑅2 ) × … … × (1 + 𝐻𝑃𝑅𝑡 ). 2資本預算決策(Captial. (2– 20). budgeting)，指分析不同投資計畫，近而決定哪些計畫是可接受的投資，. 並列入資本預算內[19]。因太陽能廠的備選選取為投資公司所執行，故本研究不再深入探討。 32.

(43) WI 為累積財富指數的初始值，亦即期初投入金額。若投資人已知 CWI t 及. CWI t −1 ，即可推算第 n 期的期間報酬率(HPRt)。. 其公式為. 𝐻𝑃𝑅𝑡 =. 𝐶𝑊𝐼𝑡 −1 𝐶𝑊𝐼𝑡−1. (2– 21). 二、多期報酬率 1. 累積報酬率(或稱總報酬率). 政治大. (1) 簡單加總法(Simple Sum of Return). 立. 此法為假設投資人過去各期所得的報酬不會再滾入本金繼續投資，原. ‧ 國. 學. 始投入的金額亦不會隨著時間經過而改變，故不考慮再投資的問題。. ‧. 故將單期報酬率累加即成累積報酬率。. sit. y. Nat. (2) 時間加權法(Time-Weighted of Return, TWR). n. al. er. io. 係考慮前期收益再投資之問題，亦即假設投資人會將過去各期所得的. i n U. v. 報酬滾入本金繼續投資，原始的投資金額會隨著時間經過而改變，是. Ch. engchi. 為複合報酬率之觀念。此法的基本要求是必需均為正數的資料，其公式為 𝑇. ∏(1 + 𝐻𝑃𝑅𝑡 ). (2– 22). 𝑡=1. 由公式可知，TWR在於捕捉的是每期本金的變化，(1+HPR t)即每期本金的簡化表示，與前述之累積財富指數(CWI)相類似。. 33.

(44) 2. 平均報酬率 (1) 算術平均報酬率(Arithmetic Mean of Return) 此法所對應之累積報酬率為簡單加總法所得之累積報酬率，其計算方式為簡單加總報酬率，再除以期數所獲得的報酬率。其公式為. 𝑟̅𝐴 =. ∑𝑇𝑡=1 𝐻𝑃𝑅𝑡 𝑛. 𝑟̅𝐴 ：算術平均報酬率 T：總期數. (2– 23). 算術平均報酬率計算容易，但若應用於在各期收益滾入本金繼續. 政治大際發生的變化，特別是在一連串具波動性之單期報酬率下，其中含有立投資之投資方式，亦即時間加權累積報酬時，實未能補捉資產價值實. ‧ 國. 學. 負報酬之情況時，其所衡量之報酬率與資產價值會產生較大的偏誤。舉例來說，若某資產期初價值為100元，第一期報酬率50%，第二. ‧. 期獲報酬率10%，則實際期末資產價值為165元，若以算術平均數來計. y. Nat. io. sit. 算，(50%+10%)/2=30%，則期末資產價值為169元，差距為4元。若第. er. 一期報酬率50%，第二期獲報酬率 -10%，則實際期末資產價值為135. al. n. v i n 元，若以算術平均數來計算則為(50%-10%)/2=20%，則期末資產價值 Ch engchi U 為144元，則差距將拉大為9元。當期數愈多或資產價格的波動性愈大. 或樣本報酬型態存在偏態情況時，其產生之偏誤愈大，因此運用此法衡量平均報酬率，易高估其績效表現，產生誤導之情況。 (2) 幾何平均報酬率(Geometric Mean of Return) 其對應之累積報酬率為時間加權累積報酬率，將時間加權累積報酬率予以總期數的開方後減1即得。其公式如下. 34.

(45) 𝑇. 𝑇. 𝑟̅𝐺 = √∏(1 + 𝐻𝑃𝑅𝑡 ) − 1. 𝑟̅𝐺 ：幾何平均報酬率. (2– 24). 𝑡=1. 幾何平均報酬率可反應在複利觀念下，每期平均可獲得之報酬率。因此幾何平均報酬率為一筆資金併同前期收益重覆投入市場之多期報酬率的近似值，在長期或期間報酬率波動大的情況下愈能衡量資產實際價值。 (3)內部報酬率(Internal Rate of Return, IRR). 政治大 weighted rate of 立 return)或現金加權報酬率(the money-weighted rate of 內部報酬率運用在投資領域亦可稱為金額加權報酬率(the dollar-. ‧ 國. 學. return)。Scott & Eugene(2004)表示，IRR的基本觀念在於貨幣具有時間價值。通常此法多運用於企業評估資本預算決策之衡量方法。王坤龍. ‧. (2002)也指出，其基本原理在於利用現金流量法，以一連串之現金流. y. Nat. io. sit. 入現值等於期初原始投資金額的折現率，此折現率即所謂內部報酬. n. al. er. 率。若套用在投資學領域，則可衡量考慮貨幣時間價值因素，投資人. Ch. 過去一段期間的平均報酬率水準。令. engchi. i n U. v. 𝑃0 ：期初原始投入金額. CFt ：投資人在第t 期所能獲得之淨現金流入依據Scott & Eugene(2004)，可得公式為，. 𝐶𝐹0 +. 𝐶𝐹1 𝐶𝐹2 𝐶𝐹3 𝐶𝐹𝑡 + + + ⋯ + =0 (1 + 𝐼𝑅𝑅)𝑡 (1 + 𝐼𝑅𝑅) (1 + 𝐼𝑅𝑅)2 (1 + 𝐼𝑅𝑅)3. (2– 25). IRR 的計算方式可利用試誤法求得，以不斷代入不同的折現率直至未來之現金流入折現後之總和等於期初投入金額為止。 35.

(46) 最後，因本研究以H產險公司為例，而太陽能產業為一個長期投資收益、可長期折舊攤銷的資產之產業，故以多期報酬率計算。而雖內部報酬率法(IRR) 計算較為複雜，卻能貼切表現資金在長期投資下，未來的收益在今日的時點之貨幣價值，並利於比較具有投資時點差異之不同的投資方式之績效，適合用於投資決策孰優之評估(王坤龍，2002)。故本研究以內部報酬率法(IRR)作為後續研究分析之基礎。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 36. i n U. v.

(47) 第五節太陽光電躉購費根據劉致峻(2010)之研究指出，台灣於98年7月8日頒布「再生能源發展條例」。該條例藉由要求經營電力網的電業應併聯、躉購再生能源所生產之電能，並使躉購費率不得低於國內電業化石燃料發電平均成本，以提供再生能源設備設置者合理利潤的獎勵，並規範電業按非再生能源發電之總發電量繳交再生能源基金，提供電價、設備與示範推廣等之基金來源，再由立法院通過相關預算的方式，以推動達成再生能源發電設備獎勵總量目標。而太陽能發電即為. 政治大局，則太陽能發電廠之總營收應為(2-26)式：立. 「再生能源發展條例」之一環。若太陽能發電廠皆要以電能躉購費率售予能源. ‧ 國. 學. 總營收 = 總發電量 × 電能躉購費率. (2– 26). 根據經濟部公告(2014、2013、2012)之資料整理，太陽光電發電設備之設. ‧. 置，符合「再生能源發展條例」第九條第四項規定，其設備未運轉者，其電能. y. Nat. io. sit. 依下列規定費率躉購二十年：. er. (一)、設備曾取得經濟部能源局提供全額設備補助者：. al. n. v i n 自中華民國102年1月1日起至中華民國102年12月31日止，與電業簽訂購 Ch engchi U. 1.. 售電契約，電能躉購費率為每度新台幣2.4652元。 2.. 自中華民國103年1月1日起至中華民國103年12月31日止，與電業簽訂購售電契約，電能躉購費率為每度新台幣2.5053元。. 3.. 自中華民國104年1月1日起至中華民國104年12月31日止，與電業簽訂購售電契約，電能躉購費率為每度新台幣2.6338元。. (二)、屬免競標適用對象，其設備未曾取得經濟部能源局提供設備補助者： 1.. 於中華民國102年1月1日起至中華民國102年6月31日止完工運轉併聯提 37.

(48) 供電能(以下簡稱完工)者，躉購費率適用表2-4之第一期上限費率。 2.. 於中華民國102年7月1日起至中華民國102年12月31日止完工者，躉購費率適用表2-4之第二期上限費率。. 3.. 於中華民國103年1月1日起至中華民國103年6月30日止完工者，電能躉購費率適用表2-5之第一期上限費率。. 4.. 於中華民國103年7月1日起至中華民國103年12月31日止完工者，電能躉購費率適用表2-5之第二期上限費率。. 5.. 於中華民國104年1月1日起至中華民國104年6月30日止完工者，電能躉. 6.. 於中華民國104年7月1日起至中華民國104年12月31日止完工者，電能躉. 治政大購費率適用表2-.6之第一期上限費率。立 ‧ 國. 學. 購費率適用表2-6之第二期上限費率。. ‧. n. al. er. io. sit. y. Nat. 表2-4 民國102年度太陽光電發電設備電能躉購費率. Ch. engchi. i n U. 資料來源：經濟部公告(2012) 38. v.

(49) 表2-5 民國103年度太陽光電發電設備電能躉購費率. 立. 政治大. ‧ 國. 學. Nat. y. ‧. 資料來源：經濟部公告(2013). n. al. er. io. sit. 表2-6 民國104年度太陽光電發電設備電能躉購費率. Ch. engchi. i n U. 資料來源：經濟部公告(2014) 39. v.

(50) (三)、屬競標適用對象，以其得標折扣率及容量與電業簽訂購售電契約者： 1.. 於中華民國102年1月1日起至中華民國102年3月30日止完工者，其電能躉購費率為表2-4之第一期上限費率乘以(1－得標折扣率)。. 2.. 於中華民國102年7月1日起至中華民國102年12月31日止完工者，其電能躉購費率為表2-4之第二期上限費率乘以(1－得標折扣率)。. 3.. 於中華民國103年1月1日起至中華民國103年6月30日止完工者，其電能躉購費率為表2-5之第一期上限費率乘以(1-得標折扣率)。. 4.. 於中華民國103年7月1日起至中華民國103年12月31日止完工者，其電能. 5.. 於中華民國104年1月1日起至中華民國104年12月31日止完工者，其電能. 治政大躉購費率為表2-5之第二期上限費率乘以(1-得標折扣率)。立 ‧ 國. 學. 躉購費率為下表2-7之上限費率乘以(1-得標折扣率)。. ‧. n. al. er. io. sit. y. Nat. 表2-7 民國104年度太陽光電發電設備競標對象電能躉購費率. Ch. engchi. i n U. v. 資料來源：經濟部公告(2014) (四)、免競標與競標之適用對象及其容量由經濟部另定之。. 40.

(51) 第三章研究方法本研究最終希望能算出投資後的績效與報酬率。投資績效的準確度有賴於評估模式的準確性，而評估模式的準確性則取決於影響因子之準確性，圖 3.1 為影響因子、評估模式與投資績效之關聯圖。故若要能算出準確的投資績效，理解與抓出適當之影響因子為本研究架構之基礎。依據第二章的文獻探討，來了解太陽能發電廠之可能影響因子，本章將這些影響因子整理及分類，並統整成本研究之評估模式，再經過專家訪談及個案. 政治大. 公司訪談加以補強及驗證。最後以此評估模式來做投資績效評估之依據，了解. 立. 該營運中太陽能電廠是否有投資之可能性。. ‧. ‧ 國. 學. 圖3-1 影響因子、評估模式與投資績效之關聯圖. er. io. sit. y. Nat. 第一節太陽能發電廠的投資構面. al. n. v i n Ch 根據葉長齡(2013)的論述，在評估任何風險時，任何相關資訊的揭露皆是必要 engchi U 的，故本研究試圖將太陽能發電廠以管理須考量的面向著手，透過第二章的文獻探討及統整，大致理解太陽能發電廠的營運模式，並一一拆解達成資訊的揭露，來降低對投資太陽能發電廠時承擔風險上的不確定性。而本研究將太陽能發電廠之營運影響因子拆解成兩大考量面向：「營收面」、「成本面」。. 一、營收面之分析架構由文獻探討(2-1)式與(2-18)式做整合歸納，可將每年的總發電量以公式表示之，故可得(3-1)式： 41.

(52) 總發電量 = 直接日照量 × 模組總面積 × 遮蔽率 × 轉換效率 × 氣候因子 (3– 1) 再依(2-26)式轉換成總營收，可得(3-2)式：總營收 = 電能躉購費率 × (直接日照量 × 模組總面積 × 遮蔽率 × 轉換效率 (3– 2). × 氣候因子 ). 依公式(3-2)及第二章文獻探討所得的資料，發電廠每年總發電量之影響因子可分為「環境因素」、「系統因素」與「太陽光電躉購費率」三大類。. 1. 環境因素. 立. 政治大. 「環境因素」主要為「地表日照量」的計算，根據第二章第二節之探. ‧ 國. 學. 討，「地表日照量」可分成「日照強度」、「周圍建築高度」與「氣溫、氣. ‧. 候」三個影響因子。. y. Nat. io. sit. (1) 日照強度. er. 日照強度主要歸屬於「直接日照時間」，在本研究第二章第二節有指. al. n. v i n 出，「直接日照時間」是日照時間與日照角度所衡量。 Ch engchi U. 「日照時間」即是一個地區其一年內可以被太陽照射的時間，可. 依所在之緯度，以儒略日之計算，算出該緯度的日照時間。「日照角度」則可依緯度算出不同時節的所受直接日照之角度，而在本研究第二章第二節更指出，日照角度將會因空氣質量(AM)影響太陽進入地表的光強度與照射在太陽能模組的角度。故在計算日照角度之影響時，除了「地表日照的衰降率」，還可依圖2-8 的太陽能模組傾斜角對全年收集熱量之影響還計算衰降率。 42.

(53) (2) 周圍建築高度根據第二章第二節所描述，SolFocus公司的McDonald(2009)指出太陽能裝置的遮蔽率，為發電量的主要變因之一，而影響遮蔽率最高的，即是現今社會的高樓。而又依錢家宏(2009)之研究，可知若建築以遠離約7公尺，影響幅度並不大；而建築之高度影響可依圖2-9推算出各建築之高度可計算出影響發電量的衰降率。圖3-2為建築物高度與發電量之影響關係圖。. 政治大. 建築物高度與全年發電量衰降率. 立. 30.0%. ‧ 國. 學. 25.0% 20.0%. y. 1.4%. io. al. n. 0.0%. 5.8%. sit. 5.0%. 11.6%. 1. er. 10.0%. ‧. 15.0%. Nat. 發電量衰降比率. 28.3% 26.1%. i n Ch e n g c周圍建築高度 hi U 3. 5. v. 7. 9. 資料來源：錢家宏(2009)，本研究整理圖3.2 建築物高度與全年發電量衰降率 (3) 氣候與溫度如第二章第二節所描述，McDonald(2009)指出氣候及溫度也為影響發電量的重要指標。雖然可以直接計算出直接日照時數，但卻沒有計算出陰天或雨天所導致的日照遮蔽，使地表所受到的日照降低。故氣候 43.

(54) 也為太陽能發電量的重要指標之一。 (4) 面板粉塵遮蔽率第二章第二節所描述，SolFocus公司的McDonald(2009)指出太陽能裝置上之污漬(soiling)，為發電量的主要變因之一；又根據專家訪談，D 君之論述，影響太陽能發電廠之發電效率，最會被忽略的就是太陽能模組的清潔。「面板粉塵遮蔽率」為太陽能模組上的累積粉塵量，本研究將此. 政治大「天氣環境的粉塵量」而定。因中國大陸地區塵霾害普及，故此指標立定義為這些粉塵所導致太陽能發電廠發電量衰降的程度，其影響因. ‧ 國. 學. 之影響用在大陸地區特別顯著。. 根據第二章第二節之論述，「空氣的粉塵指標」在環境保護署下. ‧. 有多個指標，本研究以懸浮微粒(PM10)濃度作為「面板粉塵遮蔽率」. y. Nat. io. sit. 的評斷標準。其原因考慮細懸浮微粒(PM2.5)主要為影響人體肺的疾病. n. al. er. 之微粒，其顆粒較小；而PM10的顆粒相對較大，對於太陽能模組的遮蔽能力較強。. Ch. engchi. i n U. v. 2. 系統因素「系統因素」則是發電廠內部設備之可能因素，根據第二章第三節之探討，「系統因素」又可分為「發電效率」與「模組總面積」兩個影響因子。 (1) 發電效率依第二章第三節所統整，發電效率即是整個太陽能裝置之轉換效率， 44.

(55) 其中變因包含晶圓、太陽能電池、太陽能模組，甚至到換流器 (Inverter)皆有各自的轉換效率，本研究以整個太陽能裝置的最終轉換效率為基礎。而根據專家訪談研究，D君指出通常轉換效率會在10年後開始以每年0.5%下降，故在評估時也須了解此太陽能發電廠以營運之時間，因而可以調整其轉換效率(D君訪談整理，2015/5/28)。 (2) 模組總面積. 政治大陽光下的大小。根據專家訪談研究，D君指出目前的面積事實上皆有立. 依第二章第三節所統整，模組總面積即是整個太陽能模組板會曝光在. ‧ 國. 學. 標準化大小，而裝置商會再依各能使用的佔地面積大小來去規劃模組總面積(D君訪談整理，2015/5/28)。. ‧ sit. y. Nat. 3. 太陽光電躉購費率. n. al. er. io. 「太陽光電躉購費率」為與電業簽訂購售電契約時之電能費率，根據第. i n U. v. 二章第五節之統整，電業會依「契約簽訂日期」、「競標適用對象」、「發. Ch. engchi. 電廠類型」與「裝置容量級距」來訂定發電廠之電能售價費率。 (1) 契約簽訂日期經濟部每年會訂定一次售價費率，根據該年度訂定之電能躉購費率來決第20年後之電費售價。根據第二章第五節之資料顯示，通常半年會有一個間隔，故6月與7月之電能躉購費率會不相同。 (2) 競標適用對象「競標適用對象」又分為「政府有無投資」與「是否為免競標對象」。根據第二章第五節之數據顯示通常有政府投資者，其售價價格 45.

(56) 會較低；而若非免競標對象，則會須扣除一筆「得標折扣率」。 (3) 發電廠類型「發電廠類型」又分為「屋頂型」與「地面型」。屋頂型為將發電模組架設於房屋屋頂上方；而地面型則為地面空地，如農地、停車場等。 (4) 裝置容量級距「裝置容量級距」為發電機組可容許的最大電力輸出量。. 政治大. 根據經濟部(2014)「再生能源發電設備設置管理辦法」第四條規. 立. 定，各同類再生能源發電設備設置於下列地點之一者，裝置容量應合. ‧ 國. 學. 併計算，其電能躉購費率適用合併後裝置容量之級距：. ‧. 一、同一用電場所之場址。. sit. y. Nat. 二、非用電場所同一地號之場址。. io. al. er. 三、太陽光電發電設備所設置之土地地號於同一小段或無小段之同一. n. 段，且土地所有權人同一。但設置於住宅建物、科學工業園區、. Ch. engchi. i n U. v. 經濟部加工出口區、其他政府機關開發園區、政府機關所有或管理之土地，或土地共有人依契約於其管理之土地設置者，不在此限。同一申請人設置之同類再生能源發電設備，其設置場址之土地或建物為相鄰或相同者，裝置容量應合併計算，其電能躉購費率適用合併後裝置容量之級距。但設置於住宅建物，經直轄市、縣(市)政府專案核准者，裝置容量免予合併計算。. 46.

(57) 二、成本面之分析架構因本研究基於投資時所需之架構，故將成本面分為四大因素：「投資成本」、「租金成本」、「維修與管理成本」與「清潔成本」。. 1. 投資成本「投資成本」為取得投資時實際支付的全部價款，包括稅金、手續費等相關費用，通常僅以第 0 年為基準做投資。但若是逐年支付，也可依投資者之需求在每年做投資成本之計算。. 政治大. 2. 租金成本. 立. 台灣大多太陽能裝置皆設置在建築之屋頂，而建築的屋頂因不動產之價. ‧ 國. 學. 值過高，故大多以承租方式進行。. ‧. 「租金成本」為每年所須負擔的固定金額，依各太陽能發電廠之合. sit. y. Nat. 約價格計算，當然必要時還需考慮合約是否有 20 年期，中途是否須重立. io. n. a. er. 合約來評估未來金額。. 3. 維修與管理成本 l. Ch. engchi. i n U. v. 「維修與管理成本」為整個太陽能發電廠之維修費用及管理費用，又分為「薪資成本」與「損壞成本」兩個因子。 (1) 薪資成本「薪資成本」為管理人員與維修人員之固定薪水，管理人員為統籌及計畫太陽能發電廠營運之各級相關人員；維修人員則是公司內部及外部所會參與的各及相關人員。「薪資成本」的高低，也攸關被投資方在營院時的資金運用合理 47.