專案評估：高雄市推動成為太陽能城的可行性

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(1)國立高雄大學高階經營管理碩士(EMBA)在職專班碩士論文. 專案評估：高雄市推動成為太陽能城的可行性 Project Evaluation: the Feasibility of Promoting Kaohsiung Become a Solar City. 研究生：王家盛撰指導教授：李亭林博士. 中華民國一百年七月 1.

(2) 謝誌二年的研究所生涯，在職場與學校間雖說生活緊湊，現在回想起來，還真令人回味。若有再一次的重新選擇，我會毫不猶豫的說，我還是會選擇念 EMBA，二年的研讀下來，對我在職場實務上有著明顯的助益。首先要感謝指導老師李亭林博士的悉心指導，在瞭解我職場背景的專業後幫我選定題目，從研究架構的建立到研究方法的選定，給予我莫大的起發和指導，讓本論文能順利完成，在多次的研討中給予多方建議，並對本論文細心的審閱及修正，得使此次的研究內容能更加充實與完善，在此我由衷的感謝我的恩師。另外特別要感謝口試委員李博志教授與趙建雄博士在論文口試期間，悉心的指導與諸多寶貴的建議，使本論文能更加的完善，老師；謝謝你們！還有要感謝楊輝雄董事長及蔡堂宜老師，由於你們的鼓勵與幫助，使得我能順利完成研究所的學業。二年的研究所生涯是令人懷念的，同學來自不同的職場背景，讓我有更多的機會學習到不同領域的知識與文化，授課老師精心準備的課程，讓我在實務與理論間有了更好的融合，也更幫助我在職場上的精進。感謝在高大這二年的求學其間，同學們在分組研討中建立起來的情感，同學們共同完成專業研討的作業，讓我更加學會從不同角度思考問題，視野更加廣闊，現在一一回想起來，種種的點點滴滴，令我感念在心。謝謝！. I.

(3) 中文摘要在目前能源需求量日益增加，世界能源礦產存量快速減少的環境下，再生能源的發展受到重視。且環保意識的興起，世界各國政府都提出許多的政策來投入再生能源的研究發展，以找出替代目前世界主要透過石化燃料發電的方式，太陽能是最被看好的替代能源之一。. 本研究透過文獻探討，藉著收集、分析各國發展太陽能的策略與目前全世界已發展太陽能城的狀況來了解未來高雄發展太陽能城的情景。更進一步藉由比較世界與其他城市的狀況以高雄市發展太陽能城的總體環境作出相關 SWOT 分析，再透過專案評估來分析高雄市目前若建立太陽能城的可行性。最終結果發現以目前的太陽能發電技術、裝置成本、市電電價等條件下，高雄市發展太陽能城的相關設施的建設可行性不高，但若在政府補助或是在相關的環境改變下，該專案有投資的可行性。根據此分析結果寫出本研究的結論與相關建議。. 關鍵字：太陽能、專案評估、高雄市. II.

(4) Abstract Under the situation that the energy demands are growing rapidly, while the stock of world’s energy minerals are reducing as well, the development of the renewable energy caught much attention. Also, because of the rising environmental consciousness, governments around the world propose various kinds of policies to focus on the development of the renewable energy research, so as to find out other alternatives to substitute for the world’s major electric power generation, which is generated by fossil fuel; solar energy is one of the most promising alternative energy.. Through literature review, this study tried to understand the picture of the future development of solar energy city in Kaohsiung by collecting and analyzing the strategies of other countries’ development on solar energy as well as the current condition of the developed solar energy cities worldwide. This study made the related SWOT analysis by further comparing the situation of other developing solar cities around the world through the overall environment of developing solar city in Kaohsiung. Then, the author analyzed the project’s feasibility of building a solar city in Kaohsiung through the project evaluation. The result showed that the feasibility rate is not high enough for Kaohsiung City to develop the related construction of solar cities based on the current solar energy technology, equipment costs, electricity price and other condition. However, the project would have its feasibility if the government starts to offer the subsidy to encourage building the solar system or the circumstances change (such as the rise of technology or electrical price). Based on the outcome of the analysis, the author wrote the conclusion and recommendations of this study.. Keywords: Solar Energy, Project Evaluation, Kaohsiung III.

(5) 目錄謝誌 ...................................................................................................................... I 中文摘要 ............................................................................................................ II Abstract ............................................................................................................III 目錄 ................................................................................................................... IV 圖目錄 ............................................................................................................... VI 表目錄 ............................................................................................................. VII 第壹章. 緒論 .................................................................................................. 1. 第一節. 研究背景 ............................................................................................................. 1. 第二節. 研究動機 ............................................................................................................. 3. 第三節. 研究目的與研究問題 ......................................................................................... 4. 第四節. 研究流程 ............................................................................................................. 5. 第貳章. 文獻探討 .......................................................................................... 7. 第一節. 再生能源發展概況 ............................................................................................. 7. 第二節. 各國太陽能產業發展概況 ................................................................................. 9. 第三節. 台灣太陽能產業發展概況 ............................................................................... 16. 第四節. 外國太陽能城發展概況 ................................................................................... 20. 第五節. 高雄市發展太陽能城分析 ............................................................................... 21. 第參章. 研究方法 ........................................................................................ 27. 第一節. 概念性研究架構 ............................................................................................... 27. 第二節. 專案評估 ........................................................................................................... 27. 第三節. 淨現值法 (Net Present Value, NPV) ................................................................ 30 IV.

(6) 第四節. 回收年限法 (Payback Period Method) ............................................................ 32. 第五節. 均化基本成本法 (Levelized Bus-Bar Cost) .................................................... 32. 第六節. 本研究基本假設與參數說明 ........................................................................... 34. 第七節. 資料收集 ........................................................................................................... 38. 第肆章專案可行性分析................................................................................. 39 第一節. 住宅太陽能系統 ............................................................................................... 39. 第二節. 路燈太陽能系統 ............................................................................................... 44. 第三節. 小結 ................................................................................................................... 46. 第伍章情境分析............................................................................................. 48 第一節. 模擬情境一：相同設置成本下，裝置容量加倍。 ....................................... 48. 第二節. 模擬情境二：市電費用增加。 ....................................................................... 51. 第三節. 小結 ................................................................................................................... 53. 第四節. 二氧化碳計算 ................................................................................................... 54. 第陸章結論與建議......................................................................................... 57 第一節. 結論 ................................................................................................................... 57. 第二節. 建議 ................................................................................................................... 59. 第三節. 研究限制與未來研究 ....................................................................................... 61. 參考文獻 ........................................................................................................... 63. V.

(7) 圖目錄圖 1- 1 研究流程圖 ...................................................................................................... 6 圖 2- 1 市電併聯型系統圖 ........................................................................................ 18 圖 2- 2 獨立型系統圖 ................................................................................................ 19 圖 2- 3 緊急防災型系統 ............................................................................................ 20 圖 3- 1 本研究概念性架構圖 .................................................................................... 27 圖 3- 2 專案可行性分析方法過程 ............................................................................. 28 圖 3- 3 經濟可行性分析方法及流程 ........................................................................ 29. VI.

(8) 表目錄表 2- 1 德國太陽能發展方案 .................................................................................... 10 表 2- 2 日本太陽能發展方案 ..................................................................................... 12 表 2- 3 其他各國太陽能發展政策 ............................................................................ 16 表 2- 4 台灣太陽能產業相關政策 ............................................................................ 17 表 2- 5 台灣日照統計 ................................................................................................ 22 表 2- 6 高雄發展太陽能之 SWOT 矩陣策略分析表 ............................................... 26 表 4- 1 政府不補助住宅裝設太陽能發電系統之現金流量計算 ............................ 40 表 4- 2 政府補助住宅裝設太陽能發電系統之現金流量計算 ................................ 41 表 4- 3 住宅太陽能系統回收年限 ............................................................................ 43 表 4- 4 路燈裝設太陽能發電系統之現金流量計算 ................................................ 46 表 4- 5 住宅太陽能系統裝置在容量加倍情況下之現金流量計算 ......................... 49 表 4- 6 路燈太陽能系統裝置在容量加倍情況下之現金流量計算 ......................... 50 表 4- 7 住宅太陽能系統在不同環境下之模擬結果彙總 ........................................ 53 表 4- 8 路燈太陽能系統在不同環境下之模擬結果彙總 ........................................ 53. VII.

(9) 第壹章. 緒論. 第一節研究背景美國能源資訊局(EIA)2010 年 5 月發表了 2010 年國際能源展望報告 (IEO2010)，預估 2007-2035 年全球能源消費量將增加 49%。能源一直以來是世界上所有國家重視的問題，近年來科技興起與擴散也帶動了新興國家蓬勃發展，其代價為越來越多的能源需求。具 EIA 調查經合組織(OECD)以外國家能源消費將增加 84%，OECD 國家則增加 14%。能源需求量越大，也使有限的能源供給更加緊迫，能源供給問題始終被提出，卻尚未找出完美的解決方案。. 全球所蘊藏的能源存量有限，根據 2000 年 EIA 過去的評估報告顯示，若以過去石油開採及使用速度，全球原油存量將在 41 年後枯竭殆盡，天然氣為 63 年，存量最多的煤礦也僅有 218 年。另外英國石油公司與美國能源部等能源機構也曾作過類似的能源統計報告，其結果並無太大差異，且增加了核能發電的鈾礦存量預估，也僅能供應全球再使用 64 年(吳銀泉, 2006)。但在最新的報導中指出，全球的能源使用快速上升，十年前的預估數據至今還剩多少殘留量是世界各國所擔心的，且積極的推動研發未來的替代能源。. 雖然在全球的能源庫存量堪憂的情況壟罩下，全世界都不斷地研發、尋找新的替代能源來取代目前的發電方式，但那畢竟是數十年後才會真正面對的問題，最迫切區要解決的問題是「溫室效應」。石油、煤礦與天然氣，作為三大主要能源供給的來源不論是用作發電、動力來源、或是日常使用都會帶來大量的二氧化碳(燃燒後二氧化碳產生量比較－煤礦大於石油大於天然氣)。前美國副總統高爾為此不餘遺力的巡迴演講，不斷地試圖說服人民正視且重視二氧化碳含量升高對 1.

(10) 地球環境造成的威脅，並以明確的數據掀開全球暖化的慘痛真相。EIA 預估至 2035 年全球來自燃燒煤、石油與天然氣的二氧化碳排放量將增加 43%，由 2007 年的 297 億公噸增加至 2035 年的 424 億公噸。主要的排放量增加將是來自於中國與印度等發展中國家，因其電力需求預估將大幅攀升。EIA 預估全球煤消費量也將增加 56%。. 在全球能源存量逐漸短少、價格持續上漲及京都議定書廢氣減量壓力下，大部分國家主要的發電方式－石油、燃煤等火力發電－未來將受很大的限制。因此世界主要國家近一、二十年積極設法開發新的發電方式，期望以潔淨的再生能源取代石化燃料發電，以減輕傳統發電方式所產生的污染問題與溫室效應。雖然目前有許多新的再生能源發電方式但大部分受限於技術上的瓶頸，尚無法突破高額的製造費用或有效的轉換率來實際應用發電。現今科技已將傳統能源轉型，研發更多樣化的再生能源形式，其中主要已發展出的技術進入應用階段的再生能源如太陽能、風能、氫能、生質能、地熱能與海洋能等(唐震宸, 2002)。在實際應用的再生能源中，地熱能與海洋能受限於各地區地理因素影響無法普及使用，而生質能需要大量的糧食作物供給才能有效應用，受到的發展限制較大，而太陽能、風能與氫能受限較少，最具有發展潛力。. 根據以上敘述，最具發展潛力的再生能源中已可以實際商業化應用的為太陽能與風力發電，但最適合於台灣發展作為未來主要能源供給的發電方式－太陽能較風力發電更適合台灣的地理環境。當然，太陽能發電仍無法克服陰雨天發電出力的問題，故在規劃開發太陽能發電時，亦必須同時投資興建其他傳統電源，以確保電力穩定供應。. 2.

(11) 第二節. 研究動機. 台灣屬於海島型國家，地狹人稠，而且工業生產與經濟活動密集，活躍於世界，但繁榮背後的代價是龐大的能源消耗。單以國土面積耗能來說，台灣單位面積耗能排名世界第一，是美國的十倍、日本的兩倍、德國的三倍、荷蘭的 1.3 倍(黃秉鈞, 2008)。能源消耗量龐大，但台灣本身能源資源缺乏，98%以上的能源需靠進口滿足，在此條件限制下，在能源礦產日益缺乏的未來，台灣的能源發展必須要有不同的作法，且對於替代性能源發展必須長期耕耘、投資。. 台灣有很好的半導體與光電產業基礎，對於太陽能的推行發展有著很好的利基，加上本土業者在創新能力、製程管理、人才培育、技術研發等方面有效投入，使台灣太陽能產業在國際上具有舉足輕重的地位。若依專業太陽能研究調查機構 PHOTON 所統計出的 2010 年全球前十大太陽能電池廠排名中，年產能達 15.85 億瓦的大陸尚德奪冠，大陸晶澳以 14.63 億瓦取得亞軍，美國 First Solar 以 14.11 億瓦居第三，大陸天合光以 10.5 億瓦達第四、德國 Q-Cells 以 10.14 億瓦達第五。第六名為大陸英利產能達到 9.8 億瓦，台灣茂迪 2010 年擠身第七名年產能達 9.45 億瓦，日本龍頭廠夏普(Sharp)以 9.10 億瓦取得第八大，台灣昱晶維持 2009 年的第九名產能達 8.27 億瓦、日本京瓷則以 6.5 億瓦居第十名(台灣電池協會, 2011)。台灣的兩家公司分別佔據第七、第九名位置；另外，2010 台灣的太陽能產業供應鏈在全球市佔率由 2009 年的 12.1%提升到 12.7%，擠下日本首次成為全球排名第 2 大供應鏈。. 台灣兩大世界級太陽能廠一個位於新竹縣，另一個位於台南市鄰近高雄。雖然高雄市給人的第一印象是工業都市，擁有南科高雄園區(含路竹科學園區)、南區環保科技園區、高雄加工出口區、楠梓加工出口區、臨海工業區、高雄多功能經貿園區等，產業用地不於缺乏，但無太陽能產業專業用地，現有廠商與太陽 3.

(12) 能產業關聯性也不高。雖然如此，若於高雄發展太陽能城，倚靠台灣便利的交通運輸系統也可妥善運用台灣的太陽能產業優勢(財團法人工業技術研究院產業經濟與趨勢研究中心, 2010)。. 高雄市政府雖然這幾年大力投入資源、捷運系統、辦世界運動賽…等，但對於整體經濟活絡現象並無助益，而且中油、中鋼、台船與緊臨小港區的林園工業區石化公司林立，工業城市、污染企業…這都是高雄給人的印象。且觀察高雄地區的產業發展趨勢，無論農、工、服務業登記公司家數近年呈現減少的趨勢，顯示高雄地區雖然以製造業為主體，但是整體工業的產業成長力道不足，新興企業規模的成長也呈現停滯狀態。若是高雄市推動太陽能城計畫，除了可將高雄市朝向綠色城市發展，擺脫高汙染城市之名，也可帶動高雄市的經濟發展，甚至在台灣南部太陽能產業蓬勃發展形成一個太陽能產業的群聚部落，對地區發展、台灣國際競爭力都將有很大的影響。. 根據中央氣象局統計資料顯示，台灣日照平均時數高雄市為日照時數最高的都市，2001-2010 年的年平均日照時間約為 2400 小時，且除了高日照時數為本研究以高雄市最為評估發展太陽能城的原因外，高雄市本身因高雄縣市合併後擁有更多的工業區，以大量的產業群聚的優沃條件來發展太陽能城，也將比其他都市擁有優勢。. 第三節研究目的與研究問題本研究主要目的為透過專案評估方法來評估高雄市發展太陽能產業是否有其可行性，並透過情境分析更進一步探討若在不同環境或是政策的變化下，太陽能城的發展是否更具可行性。 4.

(13) 根據上述本研究之研究目的，此節將之清楚描述為本研究之研究問題。本研究範圍之研究問題如下：. 1.. 世界各國發展太陽能產業的主要政策為何？各國有哪些已成功發展太陽能城的城市？其狀況如何？城市發展太陽能城的主要發展項目？. 2.. 高雄市相對於其他城市發展為太陽能城的優勢、劣勢、機會與威脅為何？有哪些實施計畫？對二氧化碳的減量有何成果？. 3.. 高雄市發展太陽能城計畫透過專案評估分析是否可行？在加入不同的情境分析狀況下，高雄市透過專案評估分析後，發展太陽能城是否可行？. 第四節研究流程根據上述本研究之研究背景、動機、目的與問題，作者繪出未來研究流程圖如下圖 1- 1。本研究一開始闡述本研究背景與動機，在全球能源資源缺乏與人民環保意識興起的環境下，再生能源的發展受到鼓舞，且經研究分析太陽能是較適合台灣發展的再生能源發電系統。接著本研究透過文獻探討，藉著收集、分析各國發展太陽能的策略與目前全世界已發展太陽能城的狀況來了解未來高雄發展太陽能城的情景。更進一步以高雄市發展太陽能城作出相關 SWOT 分析，藉由比較世界與其他城市的狀況做出分析表，將清楚闡述高雄市發展太陽能城的優勢、劣勢、機會與威脅。文獻探討的最後將說明台灣目前的太陽能產業發展概況與太陽能產品介紹，以作為專案評估之用途。. 在找出高雄市發展太陽能城的情景後，本研究將進一部介紹專案評估方法， 5.

(14) 並分析高雄市發展太陽能城的可行性。其後透過不同情境分析，用以了解與找出最適發展情境。最終形成本研究之結論，以撰寫本論文，期望對未來高雄發展有其貢獻。. 圖 1- 1 研究流程圖. 6.

(15) 第貳章. 文獻探討. 第一節再生能源發展概況針對能源需求與環境保護的問題，世界各國均投入再生能源的開發，期望研發出最佳的替代性能源。而在眾多的再生能源形式中，最具潛力的三種主要能源為氫能、風力與太陽能，以下為此三種能源稍作介紹。. 1. 氫能：氫能是指氫氣所含有的能量，而燃料電池是氫能利用最理想的方式。有別於傳統的發電方式，燃料電池的運用能直接把燃料的化學能轉換成電能，減少了許多傳統發電的轉換步驟使燃料電池發電的總能源使用效率可達 70%以上(王革華, 2008)。更重要的是，氫能在進行能量轉換後的產物是水，可實現真正的零排放。雖然氫氣製作的來源不於缺乏但目前氫的主要來源為石油產品提煉、煤的氣化和水的分解，生產成本較高不利於大量生產與推廣運用，若能克服成本問題，建造一個無碳的氫能社會是可以預期的(張嘉修, 2002)。. 2. 風力：風力發電在近年來科技發展下發電技術日新月異，其發電成本已下降至低於傳統火力發電成本，且風力發電堪稱為最乾淨、低碳的電力來源，使世界各國爭相發展。台灣為海島地形，每年約有半年以上的東北季風期，許多地區年平均風速超過每秒 4 公尺，非常適合發展風力發電。唯一缺陷為風力發電的發電高峰期，恰在東北季風活躍的冬季期間，其用電需求較低；而夏季用電高峰的期間，風力發電的發電出力反而大幅減少，甚至處於停止運轉的狀態。在目前電能無法有效 7.

(16) 儲存的狀況條件下，風力發電只能扮演輔助性能源的角色(台電電源開發處, 2011)。. 3. 太陽能：太陽能發電，是利用太陽電池吸收陽光，再將光能透過光電效應直接轉變成電能輸出。由於太陽光電系統的電力輸出受到太陽輻射強弱變化影響，故需要額外的電力系統調節，以提供負載穩定運轉(唐震宸, 2002)。使用太陽能每發一度電約可使 CO2 排放量較傳統能源平均排放量下降 525 公克，且具有永續、潔淨、安靜、低汙染、安全性高、壽命長等諸多優點(林江財, 2007)。太陽能發電之產品壽命長達 20 年以上及可採用太陽光以外之其他光源的優點且相較於風力發電須設置在適當的地點，太陽能電池模組之設置則無太大限制。雖然目前太陽光電轉換效率仍然偏低，且初期投資與裝設成本較高，故整體發電成本仍較傳統發電方式為高，造成市場誘因不足，產品競爭性不若傳統電力。但目前國內的太陽能發電系統的發電成本高出台灣一般住宅用電價 2.3 元~3.1 元/度電甚多(吳銀泉, 2006)，因此現階段太陽光電產業之發展必須仰賴政府的政策輔導與補貼。太陽光電的利用對於減緩尖峰用電、環境保護等都有極大助益，雖然目前發電成本仍高，但是世界各國仍卯足全力投入研發與獎勵推廣，其將視為明日之星的產業(陳景生, 2008)。. 根據上述三種能源介紹中發現，氫能雖有最佳的轉換效率與達到零排放的環保效果，但高額生產成本是其無法克服的問題，使氫能始終無法實際商業化應用。而風力發電雖在技術發展下，其發電成本已下降至可實際運用的狀況，且低碳低汙染，但其發電的時間點與台灣最需要電力的巔峰時刻無法配合，故只能扮演輔助性能源的腳色。. 8.

(17) 太陽能發電雖在技術上尚未成熟，使其發電成本可與傳統的發電成本相比較，但其發電的巔峰期與台灣的用電顛峰時段相同，可以有效供應巔峰時段的電量，其諸多優點最終成為高雄市為何選擇太陽能作為發展再生能源項目的原因。. 第二節各國太陽能產業發展概況本節將詳細介紹各國政府發展太陽能產業的各種獎勵政策與方案，特別是德國與日本已有個別城市發展成為太陽能城，且國家很早便已重視太陽能發展，有詳細的推廣計畫與方案，本章將對該國家與城市發展情況做詳細介紹。. 1.. 德國德國自工業革命以來即為世界上的工業強國之一，但其國內並未擁有大量. 的能源礦產，大多數能源也必須仰賴國際貿易來進口(邱怡慧, 2009)。在經歷 1974 年的石油危機與 1986 年車諾比核爆事件後另德國當局對於德國能源的來源與使用方式有所警惕。且歐洲國家對於環境保護的意識很早便已形成，經歷許多環境事故後更加高漲，促使德國政府積極的研究開發使用新型的再生能源作為國內主要的發電來源，期望能有效替代石化能源及核能發電(賴如蘋, 2009)。. 德國為鼓勵發展再生能源(尤其太陽能)提出很多鼓勵方案，本研究將之整理如下表 2- 1。自 2004 年 8 月德國針對原績效不顯著的獎勵方案，重新提出修正實施之新再生能源法案(REL)後，該修該方案則是成為其太陽光電產業高速成長最成功的鼓勵方案，造就了德國太陽能產業的榮景。另外，在德國的許多城市也由地方政府開始推動太陽能城的建設，甚至更進一步各地區發展出太陽光電產業聚落，帶動地方快速發展，例如德勒登斯(Dresden)、萊比錫(Leipzig)、弗萊堡 (Freiburg)等(財團法人工業技術研究院產業經濟與趨勢研究中心, 2010)。 9.

(18) 表 2- 1 德國太陽能發展方案時間. 計畫內容. 1990. 立法通過發展再生能源工業，鼓勵企業發展再生能源。. 1991. 通過實施電力回購法案(Electricity Feed Law)。. 1999. 開始實施「十萬屋頂計劃」，其目標期望在 2003 年底完成安裝十萬套太陽能發電屋頂系統，總發電容量 300MW，使用者可取得十年 1.9%的低利貸款，且前兩年免償還本金。但其推廣安裝太陽能發電系統過程並不如預期順利。. 2000. 通過頒布再生能源法(REL)，以固定優惠收購電價鼓勵提供綠色電力的再生能源事業，對再生能源電廠以 20 年期提供 0.99 馬克/KWh 優惠收購價（即併網系統）。此法案適用標的為民間私人建築物，政府除補助民間裝置太陽能電池模組外，並以保證費率收購民間所產生的電力。. 2002. 頒布「停止核能商業發電運轉法」，並強化減少二氧化碳，保護環境的理念。. 2004. 德國通過再生能源法(REL)之補充修訂，德國政府將進行長達二十年固定補貼太陽能發電系統的裝設，基本補貼額度為 0.457 歐元/KWh，這項補助方案每年會減少 5%，以刺激業者努力降低成本，並將適用範圍擴及政府機關。另外也大幅放寬電力優惠收購方案，透過再生能源法之補充修訂，使德國太陽能系統裝設大幅增加，並一舉超越日本成為全球最大太陽能發電系統裝設地區。. 2009. 進一步修正再生能源法(REL)，調降德國太陽能年度收購電價稅率(Feed-in Tariffs)，由降幅 5%改為降幅 8%，2011 年更將把降幅改為 9%。資料來源：本研究整理. 2.. 日本日本的能源主要來自化石燃料進口。2010 年，全日本約有 46%的動力來自. 石油，21%來自煤，17%來自天然氣。核能是最主要的非碳能源，供應日本 11% 能源總消耗量，其他應用的再生能源水力發電所佔比例最高，但也僅佔日本總能源消費量的 5%。2001 年日本便提出修正長期能源供需的規劃方向，強調必須減. 10.

(19) 少二氧化碳排放量。日本政府認為透過增加能源使用效率及發展核能為其最佳改善方法；此策略在接著的數年也獲得很好的成效，但經歷過 2011 年日本 8.9 級大地震，日本福島第一核電廠在經歷強烈地震與海嘯破壞下發生重大事故後，日本政府也重新評估核能的發展前景。. 太陽能產業在日本的未來能源發展上受到很大的重視，日本政府在研發、生產與應用均提供更為優惠的長期並定時更新的獎勵政策與方案，此措施的實施是使日本廠商產能與用戶安裝容量(供應與需求)均是全球領先者之主因(吳銀泉, 2006)。下表表 2- 2 為日本過去太陽能發展方案。. 11.

(20) 表 2- 2 日本太陽能發展方案時間. 計畫內容. 1974. 提出「陽光計劃」（Sunshine Program），由通商產業省工業技術院進行新能源相關技術的開發，設定了「潔淨能源」(Clean Energy)的供給目標，以太陽、地熱、煤及氫能源為研究重點，並補助企業發展替代能源。. 1980. 日政府通過「石油替代能源之開發與導入相關促進法(替代能源法)」，以確保能源安定且適切地供應，同時設立產業技術總合開發機構(NEDO)及新能源財團(NEF)。前者主要是進行新能源技術與海外石化資源的開發，後者為民間出資的財團法人，除了進行新能源、地區能源與未利用能源調查研究外，同時對政府提出新能源政策建言，並補助推廣日本住宅使用太陽能發電。. 1981-1992. 展開與節能相關的「月光計劃」(Moonlight Project)，是日本首度進行的燃料電池開發計畫。. 1993. 整合陽光計劃與月光計劃為「新陽光計劃」，以新能源、省能源及維護地球環境為導向。. 1997. 通過「促進新能源利用特別法(新能源法)」，對使用新能源的事業予以財務支援。. 1999. 成立新能源部會－總合能源調查會，從事單層低價矽薄膜太陽能電池與化合物太陽能電池之研究，開發循環再使用之處理技術，並進行區域高密度併聯系統對配電系統影響之評估。. 2001. 展開第二期新陽光計畫，主要分為兩部分發展。(1)非晶系太陽能電池、薄膜太陽能電池與超高效率結晶化合物太陽能電池之研究。(2)系統長期可靠度、降低成本及太陽光電與建材一體成型技術之研究開發。. 2001.04. 通過「綠色採購法」，所有公務機關及公共設施率先導入太陽能發電系統，公務車導入低公害車。. 2003. 通過「再生能源組合標準法」(RPS: Renewable Portfolio Standard)，進一步規定電力業者在其販售電力中，需使用一定比例之新能源，目標在 2010 年前使再生能源供應全國 1.35%用電量。. 2009. 日本政府實施太陽能補助計畫，啟用家用太陽能發電設備補助金制度，預計約有 12 萬戶家庭可使用該補助金。. 2012. 日本政府將首創非住宅型發電全量購回，除太陽能發電外，其餘風力發電、地熱發電等再生能源發電也都會全量購回。甚至也立法規定電力公司必須使用新能源，促其將水力、火力改成省能源發電方式，並以全量購回。資料來源：本研究整理 12.

(21) 3.. 中國 2006 年中國開始實施「中華人民共和國再生能源法」，該法的實施為太陽能. 利用產業的發展提供了政策的保障。而京都議定書的簽定，環保政策的公布與對國際的承諾，給大陸太陽能的相關產業帶來機遇。西部的大開發，為太陽能利用產業提供巨大的國內市場，原油價格的上漲，中國能源戰略的調整，使得政府加大對可再生能源發展的支持的力度，所有的這些都為中國太陽能利用產業的發展帶來極大的機會。. 中國大陸太陽能發電市場以應用加以區分，分為離網（Off- grid）及併網（On-grid）兩個市場，目前應用上仍以離網（Off-grid）的獨立型太陽能發電系統為主，主要應用包括農村電氣化所需的獨立太陽能發電站、家用太陽能發電系統和太陽能發電水泵與通信應用的光纖通信、微波通信、農村通信、衛星電視接收站等，併網（On-grid）市場則尚處於萌芽階段，但已引起業者高度關注(吳銀泉, 2006)。中國大陸西北地方地處邊遠但擁有豐富的太陽能資源，由於拉設電網並不符合經濟效益，因此太陽能發電產品在西北地方具有巨大的潛在市場。就大陸業者的估計來看，西北地方約占全國太陽能發電市場的 6 0%，但是隨著太陽能發電系統朝向建築一體化發展，未來經濟發達的華東及華南地區對住宅用太陽能發電系統的需求亦將快速成長。. 過去大陸太陽能發電市場主要需求，在於西部開發所建設的通信、鐵公路交通、石油管道及氣象國防等基礎設施所需的電源，市場規模每年僅約 3MW。中國大陸離網太陽能發電市場在 2002 年有了飛快的成長，其原因為中國政府推動了「送電到鄉」的計畫，2002 年投資 26 億多人民幣，於西北地區七個省份的 699 個無電鄉鎮，建設 585 座離網的太陽能發電站，僅 2002 年一年新增的設置容量達 20MW，將近全部設置容量之一半。2003 年國家計委將繼續投資 20 多億 13.

(22) 元，為剩下的 362 個無電鄉鎮帶來電力，這是至今全球最大規模農村無電地區的太陽能發電建設計畫。目前在中國西北的居民用太陽能發電市場所銷售的系統，以小型、獨立型系統為主。此外大陸政府積極利用全球環境基金、世界銀行、聯合國開發計劃署和亞洲開發銀行等國際組織和有關國家政府的資金和技術，加速中國太陽能電池產業與太陽能發電商業化發展，代表性的國際合作計畫為「中國可再生能源商業化發展促進項目」，目的為利用風力發電和太陽能發電技術向西部無電地區供應高質量的電力。. 另外，中國不只西北部電力資源較落後地區專注在太陽能的開發上，其他重點發展地區的太陽能發展也受到重視，如火如荼的展開中。如上海「九五計畫」以來住宅建設進入了高速成長期，住宅能耗也隨之增長，對於 1/3 電力仰賴外電輸入的上海而言，住宅的節能與能源的來源將成為上海城市發展的重要課題，使得國外太陽能業者與太陽能房地產廠商，把眼光一致瞄準了上海新興的潔淨能源市場(陳婉如, 2004)。整體而言，深圳、北京、上海三大城市，分別搭上舉辦園林博覽會、奧運會與世博會的機會，進行一場綠色能源的使用與展示會，如太陽能等可再生能源，都被規劃進入活動場館與突顯城市形象的大型建設中，展示中國在開發太陽能發電系統上所得到的成果。. 4.. 美國 2006 年加州議會通過「百萬戶太陽能住宅」法案，預計以政府補助方式，. 將目前太陽能電池發電量在 10 年內提高 30 倍(發電量相當於 10 座火力發電廠)。另外準備在將來 10 年中斥資近約 30 億美元，對安裝太陽能電力設備的用戶實施補貼，這一計畫預計在未來 10 年中為加州 100 萬所居民住宅、商家或公共建築帶來 3000MW 的太陽能電力。2006 年實施每千瓦 0.39 美元的投資補貼，並會隨著時間和階段逐漸降低補貼標準，每年減少約 10%，至 2016 年為止。州政府提 14.

(23) 供 20 億美元投資生產民間可自行安裝之太陽能板、企業安裝太陽能屋頂可獲獎勵補助、一般住家可獲 1/3 工程款補助等優惠措施(吳銀泉, 2006)。. 另外，美國總統布希於 2006 年初宣佈的先進能源草案，規劃在 2007 年編列 1.48 億美元預算；美國太陽能產業協會(SEIA)也發表全美企業與家庭太陽能裝置架設租稅抵減方案。雖然並沒有像日、德等國有具體的投資計劃與補助方案，而且美國隊於推動太陽能發電系統的普及多半是來自各州政府的支持，雖然也已經開始重視太陽能發電的開發與推廣，但其成效終究無法與日、德為政府直接鼓勵推動太陽能，快速帶動產業發展來的好。. 5.. 其他. 歐盟西班牙、義大利、奧地利與亞洲韓國等國均大力發展太陽能產業；法國、希臘等國家也已經通過補貼的方案；澳洲也以政策補貼在 2003~2004 年間裝設太陽能模組的民間機構，並開始太陽能發電系統打造綠色城市。. 15.

(24) 表 2- 3 其他各國太陽能發展政策國家. 時間. 計畫內容. 西班牙. 19992006. 實施的「城市太陽能法令」，該法令要求凡超過 22 戶的新建建築，如果每天的熱水消耗量超過 2500 公升以上，均必須安裝太陽能熱水器。. 2006. 更進一步實施「國家建築技術法令」，此法令規定西班牙全國在法令規範內的相關建築須強制安裝太陽能。. 義大利. 2016 年預計目標達到 3,000MW。並擁有太陽能發電系統安裝與電力補助案。. 法國. 20 年的補助計畫，針對太陽能發電系統給予補助。. 希臘. 20 年的補助計畫，針對太陽能發電系統給予補助。. 澳大利亞. 2006. 「陽光伏城計畫」(Solar Cities initiative)，目前已有聖地愛麗絲泉、阿得雷德、湯士維爾與布萊克頓四個城市獲取政府補助打造太陽能發電系統城市。. 韓國. 20082011. 安裝太陽能發電系統每度電依其安裝裝置容量不同給予補助。. 資料來源：本研究整理. 第三節台灣太陽能產業發展概況隨著世界各國把焦點放在再生能源的開發上，太陽能的發展性受到世界的注目。台灣太陽能產業的發展也受到世界趨勢的影響快速發展，2004 年台灣太陽能產值約 26 億，全球市佔率約 3%，產值僅為 38.14MW。2005 年產能規模快速上升，擴產後產能達到 111.62MW。至 2010 台灣的太陽能產業供應鏈在全球市佔率更進一步由 2009 年的 12.1%提升到 12.7%，擠下日本首次成為全球排名第 2 大供應鏈。. 政府計劃於 2020 年將再生能源比重由現在的 5.5%提升到 10%，而台灣政府對太陽能裝置系統補助政策為 1KW 補助 15 萬元，目前台灣裝置成本仍高，一般家庭規格 3~4KW 之系統裝置約 90~120 萬元，使用壽命約 20 年；台灣電價低， 16.

(25) 住宅用電每度 3.0 元遠低於太陽能每度 15 元之發電成本(王啟秀, 2008)，雖 2010 年也已通過優惠再生能源躉購補助辦法，但目前尚未能看出成效。而以建築物來看，台灣缺少安裝的空間且易被鄰近大樓遮住太陽光線，所以目前台灣尚無太陽能裝置系統之需求市場，故產出之太陽能電池 95%皆外銷，以歐洲、中國及日本為主要市場。. 表 2- 4 台灣太陽能產業相關政策時間. 計畫內容. 2000-2004. 經濟部能源局頒佈實施「太陽能熱水系統推廣獎勵辦法」. 2000.05. 經濟部發佈「太陽光伏特發電示範系統設置補助辦法」。. 2005.12. 通過「再生能源發展條例草案」. 2009.06. 通過「再生能源發展條例」. 2010.04. 經濟部通過再生能源躉購補助辦法. 資料來源：本研究整理. 設置太陽光電系統時應考慮設置地點與面積。 1KW 太陽光電系統所需使用的設置面積約為 10 平方公尺。併聯型系統 1KW 設置成本約新台幣 25 萬元，平均一天發 3 度電以上，系統耐用年限 20 年以上。而獨立型系統需加裝蓄電池故成本較高，但可應用於緊急防災、救難及偏遠地區之供電。目前太陽能發電系統主要有三大種類如下：. 1.. 市電併聯型(Grid-Connected) 併聯型系統與一般電力系統以併聯的狀態連接在一起，平時透過太陽能發. 電，供應電力需求，若發電量不夠將由一般發電系統提供所需要的電量。具有維護容易、不須安全係數設計、系統簡單、發電效率高等優點；缺點是若停電時將自動關機，無法使用故無防災功能。. 17.

(26) 圖 2- 1 市電併聯聯型系統圖圖資料來來源：太陽光光電資訊網網 (http://sollarpv.org.tw w). 2.. 獨立型(Sttand-Alone)) 獨立型發發電系統使用用蓄電池做做為夜間太太陽能系統無無法發電時時的供電來源源，. 白天天由太陽能能系統發電以以供給日間間使用及幫蓄蓄電池充電電。適用於高高山、離島等等市電無無法到達之之處。缺點為為系統設計須須考慮許多多因素像是蓄蓄電池容量量、每日發電電時數等等係數以確確定發電系統統得以持續續使用，但蓄蓄電池壽命短短，且最佳佳化系統設計計複雜，，故目前已有有加入柴油油發電機、風風力發電等等作為混和系系統改善其其使用效率的的獨立型型太陽能發發電系統。. 18.

(27) 圖 22- 2 獨立型型系統圖資料來來源：太陽光光電資訊網網 (http://sollarpv.org.tw w). 3.. 緊急防災型型(獨立/併聯聯混合型) 由於併聯聯型與獨立型型太陽能發發電系統均均有其缺點所所在，而緊緊急防災型改改善. 了它它們的缺點點所在。緊急急防災型將市市電與蓄電電池搭配。在在一般狀態態下，日間由由太陽能能發電系統統發電供應電電能的使用用，夜間則由由市電供應電電力需求，若遇到電力力中斷的的情況，也能能透過蓄電電池維持發電電持續運作作的狀態。但但包含兩種種系統故建置置成本較較高。. 19.

(28) 圖 2-- 3 緊急防防災型系統統資料來來源：太陽光光電資訊網網 (http://sollarpv.org.tw w). 第四四節外國國太陽能能城發展概概況 1.. 德國－弗萊萊堡(Freibu urg) 德國著名名的綠色都市市中，弗萊萊堡(Freiburrg)是其中相相當具有特特色的城市，有. 綠色之都」的的美稱，以以環保與太陽陽能技術聞聞名。弗萊堡堡當地政府府積極鼓勵太太陽「綠能系系統的應用，不論是地地方上的公共共設施或是是居民的居家家設備。當地地的許多住住宅，一部部份原有的的建築物屋頂頂加裝太陽陽能設備，另另一部分近期期新建的房房屋直接採用用太陽能能發電板作作為建材，最最終目標是使使整個都市市屋頂通通覆覆蓋太陽能能設備。為了了推動居居民裝設太太陽能設備，，該地區市政政府與銀行行業者合作，提供太陽陽能設備裝置置者 10 年年至 20 年不不等的低息息貸款補助。當然，完工工後的太陽能能設備只要要一投入發電電，便可可享受德國國政府的優惠惠電價補助助政策，大大大鼓勵該地地區居民的裝裝設意願。. 此外，弗弗萊堡市政府府更進一步步吸引太陽陽能廠商進駐駐，並設立立太陽能信息息中心，，該中心主要要業務為技技術轉移與培培育太陽能能相關廠商在在當地扎根根。經過一系系列的政政策輔助下，該市開始始聚集大量的的太陽能相相關廠商進駐駐，形成具具有強大競爭爭力的太太陽能光電電產業聚落。。. 20.

(29) 2.. 日本－北社市日本在再生能源發展上有很大的潛力，不論是在太陽能、風能或是地熱能. 上。日本政府提供了太陽能發電強大的政策支持使其快速成長，不只是在日本人民自宅使用上，也鼓勵企業大力發展、研發太陽能。位於日本東京都西邊的北社市便是一個受到太陽能發展而快速起的小城市，當地日照穩定(平均日照 2020 小時)、鄰近東京都會區且土地成本低，種種優勢使北社市成為(NEDO)設置太陽能發電系統大型示範驗證場的最佳地點。以大規模電力供給用太陽能發電系統安定化實證研究場為主題，並導入全球多家廠商的產品於此實驗展示場中，不只吸引了企業界的進駐研究，學術界的研究機構也陸續進駐北社市，將整個地區發展成全球獨特的太陽能發電系統示範園區，也大幅提升該地區的地區形象與觀光價值。. 第五節高雄市發展太陽能城分析過去有許多研究針對台灣太陽能發展產業的優劣勢做出相關研究(Merritt, 2008; 吳銀泉, 2006; 財團法人工業技術研究院產業經濟與趨勢研究中心, 2010)，本研究統整並更新相關新資訊彙整成表 2- 6，並在其後詳加解釋高雄發展成太陽能城的內部的優勢、劣勢與外部的機會、威脅。. 1.. 優勢台灣的工業技術具有一定的水準，且在半導體、平面顯示器產業上面都具. 有一定的優勢，這使得台灣在發展太陽能光電產業具有很大的潛力。若高雄發展太陽能城更進一步帶動地區發展，以產業群聚與學術上的合作，進一步帶動太陽能技術的研發，突破太陽能發展上的瓶頸。因此未來更可期待太陽能產業會更加 21.

(30) 地蓬勃發展，為台灣能源科技發展開拓新發展方向。. 除卻工業上的優勢外，高雄地區發展太陽能產業的天然優勢「日照」為全台最高(如下表 2- 5)。此天然優勢使高雄太陽能發電效率為全台最高，得以成為台灣太陽能城發展的試驗地區，作為台灣新能源的發展與推廣的第一站。. 表 2- 5 台灣日照統計地區. 基隆. 台北. 新竹. 宜蘭. 台中. 花蓮. 2001-10 年平均日照時數. 1411.77. 1532.76. 1890.62. 1511.78. 2061.31. 1632.91. 地區. 日月潭. 澎湖. 阿里山. 台東. 高雄. 恆春. 2001-10 年平均日照時數. 1638.05. 2071.82. 1512.82. 1792.16. 2394.93. 2257.06. 資料來源：中央氣象局，作者自行整理. 2.. 劣勢台灣目前的太陽能發展狀況中台灣政府對太陽能發電系統發展所提出的激. 勵方案與政策相對缺乏，使台灣太陽能發電系統應用率並不高，僅侷限於小規模與家庭用能源。尤其更是目前的台灣電力公司所供應的電價相比較，太陽能發電的發電成本上遠高於目前台灣主要的火力發電成本，故有其推廣的困難度。. 另外，目前台灣主要的太陽能廠商聚落主要位於新竹科學園區與台南科學園區兩部分，目前台灣太陽能發展所需人才與資金均集中於此處。若高雄市有意發展太陽能城勢必吸引太陽能廠商進駐，建立新的產業聚落以促進高雄發展，而其太陽能產業聚落發展時間的落後使人才與資金均缺乏的狀況下，是高雄吸引廠商進駐的劣勢所在。. 22.

(31) 3.. 機會如優勢部分所述，台灣有足夠的太陽能發電相關技術與產量以供應高雄發. 展，其設備獲取成本相較於其他國家低。另外，台灣目前的太陽能技術已有國際大廠的水準，不論在品質、技術上，且受到國際上的認可，主要外銷國為歐洲、中國及日本。雖然目前台灣尚無足夠的內需市場因應太陽能裝置系統的發展，產出之太陽能電池 95%皆外銷，但也確立的台灣在太陽能產業的地位，對高雄太陽能的發展為一項利多。. 在目前全球能源礦產蘊藏量下降的情況下，世界各國均不斷地降低對石化燃料的依賴程度，且對於環境的重視、京都議定書的簽訂，使世界各國越發重視再生能源的研究開發上，台灣政府也是如此。政府正有意使高雄朝向綠能產業轉型與發展，也符合高雄地方政府不斷地推動與設立地方上的觀光景點與特色文化，對高雄市來說是一大機會。. 4.. 威脅太陽能雖然是世界上許多國家大力發展用以作為替代石油、煤等能源礦產. 的發電方式，也是最被看好其發展潛力、最乾淨、使用時間最長、最穩定的發電方式。但太陽能發電技術離完全取代能源礦物發電還需要很長的一段時間更進一步投入研發，做出技術上的突破。其他的替代性再生能源的研發也不斷的在進行，未來若研發出劃時代的能源產業，將完全改變現今的能源版圖。. 台灣四面環海為一海島型國家，自然資源缺乏，尤其是礦物資源。缺乏主要發展太陽能之原料，必須透過國際貿易獲得，在太陽能目前越來越受各國政府重視的情況下，各國爭相發展太陽能相關產業，使原料供應越趨吃緊，台灣的太陽能產業發展受到限制。 23.

(32) 另外，目前世界上擁有最多太陽能相關專利的廠商為佳能(Canon)、台積電 (tsmc)與三星(Samsung)，但這些廠商目前都尚未投入太陽能相關產業的生產製造，而目前許多家太陽能生產的大廠在專利數的持有數上，失去相對的優勢，未來這些廠商可能將面對擁有大量太陽能專利的競爭者強力的威脅，將對太陽能產業或是太陽能使用的推廣上添加許多變數。同時本研究也利用了 SWOT 矩陣策略配對法來找出最適策略(Weihrich, 1982)，主要策略分為四種如下所述，並將高雄市 SWOT 矩陣策略分析結果同樣顯示於表 2- 6：. 1.. 減少劣勢－減少威脅（WT：Min - Min）策略：此策略是使企業的威脅和劣勢達到最小，當公司面臨極困難的環境之下，有時便用此方案。以高雄市發展而言，最重要的是透過技術研發確立台灣在太陽能產業中的地位，以增強議價能力與原料來源穩定，目標在降低太陽能設備成本，使太陽能發電得以普遍運用。. 2.. 減少劣勢－利用機會（WO：Min - Max）策略：此策略是企業利用外在機會，來克服本身的劣勢，即所謂「因時造勢」。台灣本身的產業條件優良，且在高雄市府有意推動綠能產業的環境下，太陽能產業得以在高雄市形成產業聚落，加速太陽能發電技術的研發與應用，克服發電成本所造成的推廣障礙。. 3.. 利用優勢－減少威脅（ST：Max - Min）策略：此策略是在企業面臨威脅之時，利用本身的優勢來克服；例如，公司可利用本身強大的財力來進行價格競爭，以減弱新進廠商的威脅。此法較常用 24.

(33) 在規模較大、較具有市場地位的廠商。高雄市可以利用豐富的學術資源，透過太陽能產商與學術間的產學合作，加快太陽能發電技術的發展並獲取關鍵專利。如此不但加快了太陽能發電的發展行程，並確立太陽能發電在替代能源中的地位。高雄市便利的交通網絡涵蓋了陸、海、空運，使各地資源可以快速流動，且國際貿易發達使原料的出入順暢，面對目前原料需求量大增的狀況下，必須建立穩定的原料來源管道，與原料來源國保持良好的貿易關係。. 4.. 利用優勢－利用機會（SO：Max - Max）策略：此為最佳、最積極的策略，即是環境與企業恰能徹底配合，而形成所謂的. 利基；例如，公司可利用其技術領導的優勢，以提供新進廠商技術服務，擴大其業務領域。以高雄市來說，高雄市在原有的工業基礎上，由政府的政策推動，吸引各地廠商形成太陽能聚落，除卻帶動地區經濟，也將使高雄市太陽能發電系統使用量增加。並可利用高雄市適合發展太陽能的地理位置的先天優勢條件與便捷的交通，將高雄發展成太陽能發電的實驗與營運的中心地點，再以此中心向外發展。. 25.

(34) 表 2- 6 高雄發展太陽能之 SWOT 矩陣策略分析表劣勢(Weakness) 優勢(Strength) 1. 地方具有高度工業水準，且擁有許多工業 1. 太陽能發電成本相對區，具有發展太陽能設備與材料的能力。較高。 2. 日照條件優良，不只適合太陽能發電所需， 2. 高雄地區太陽能發展也可設計為實驗場，吸引相關太陽能廠進入。落後於竹科、南科， 3. 交通便利，具有高雄港與高雄小港國際機其人才、資金已聚集。場，進出口方便。 4. 學術資源豐富，可用以支援研發或問題解決。機會(Opportunity) 1. 政府的力量帶動發展高雄市的太陽能產業聚 1. 台灣有足夠的太陽能發電技術與產量供應高雄發展，落。(S1+O4) 其設備獲取成本較低。 2. 高雄市的先天環境，使高雄可以朝實驗與營 2. 台灣的太陽能技術已具有國際大廠水準。運中心的定位發展。(S2+S3+O1+O3) 3. 半導體產業群聚完整。 4. 政府有意將高雄朝向綠能產業轉型與發展。 5. 全球能源礦產蘊藏量下降。. 政府重視綠能產業的發展，吸引聚落形成，並加速太陽能的研發，降低成本。(W1+W2+O4). 威脅(Threat) 1. 透過產學合作加快太陽能發電技術的發展，以技術的研發來確立台 1. 若替代能源突破性技術出現，太陽能發電失去市場。並獲取關鍵專利，確立太陽能發電在替代能灣在太陽能發展中的地 2. 台灣缺乏太陽能生產原料，必須依賴國際貿易獲取原源中的地位。(S4+T1+T3) 位，目標在降低成本，使料。 2. 便利的交通可使資源快速流動，積極尋找原太陽能發電得以普遍運 3. 擁有最多太陽能專利的廠商並未投入相關生產。料來源，並與原料國保持良好的貿易關係。用。(W1+T1+T3) (S3+T2) 26.

(35) 第參章. 研究方法. 第一節概念性研究架構本研究之研究概念性架構如下圖 3- 1，以對國、內外文獻探討對高雄的太陽能發展做出評估，再透過淨現值法(NPV)、回收年限法、均化基本成本法作進一步的可行性分析，加上考慮到環境背景的差異或是政策的改變所造成專案的可行性改變輔以情境分析加以評估太陽能在高雄發展的可行性，最終將結果寫成本研究之結論與建議。. 圖 3- 1 本研究概念性架構圖. 第二節專案評估美國專案管理協會(Project Management Institute. PMI)定義：「專案管理是將管理的知識、技術、工具與方法綜合運用到一個專案活動上，使其能符合專案的需求，達成最終目標。」專案管理的方式被各公司組織廣泛的運用以達成他們的目標，用以提供了一個有力的工具去支持組織計畫的執行與控制，使組織的人力與資源均可有效的利用，獲得最佳化的發展。簡而言之，專案管理就是針對專案 27.

(36) 執行計畫中的相關細節做出研究，把失敗風險降到最小的一門學科。. 專案管理的出現是因為當今社會需要發展新的管理方式，像是(1)知識水平的提升 (2)對於廣泛複雜的領域、高度發展的客製化商品和服務 (3)面對產品和消費性產品與服務的全球化競爭市場，這些因環境變化而產生出的需求都是使專案管理的概念出現的主要因素(Meredith and Mantel, 2009)。. 專案評估源自於專案管理，用來評估在專案執行之前其實際執行的可行性如何。當在資源有限狀態下，針對各種不同的組織計畫必須透過專案的形式來分析處理，以決定資源的合理運用和計畫的取捨，這時便是專案評估主要使用的時機，用以進行專案可行性分析，其過程如下。. 圖 3- 2 專案可行性分析方法過程資料來源：李博志(2010). 另外，在專案評估中量化的分析比較重要，因為其分析結果是具體不具抽象性的，且有統計數字如成本和效益可做對照，對各類的專案抉擇可作為判斷的標準。故在專案評估中可透過經濟可行性分析(Economic Feasibility Study)來做出評比，其方法及流程可參考圖 3- 3。該分析主要考慮量化的成本與收益，需根據 28.

(37) 專案的特性來確立分析的基本原則，例如用什麼方法分析、年限的規範、利率的選擇等。一般常用的方法如淨現值法(Net Present Value, NPV)、內部報酬率法 (Internal Rate of Return, IRR)、損益平衡分析法(Break-Even Analysis)等方法。在執行經濟可行性分析之後，照其分析結果把效益大小、成本高低或是回收期限等數值做成結論與建議，更進一步選出最好的方案。. 圖 3- 3 經濟可行性分析方法及流程資料來源：李博志(2010). 根據上述說明，專案評估基本上是一種數量分析(Quantitative Analysis)，他針對各種不同的投資專案，應用資本預算(Capital Budgeting)裡的分析方法來評估優劣，提供給決策者做參考(李博志, 2010)。本研究透過三種評價模式：淨現值法(Net Present Value, NPV)、回收年限法(Payback Period Method)與均化基本成本法(Levelized Bus-Bar Cost)作為評估的工具，此三種均是在電源開發方案評估時， 29.

(38) 最常使用的分析工具。. 第三節淨現值法 (Net Present Value, NPV) 專案評估方法以淨現值法來評估專案的可行性，以一項專案執行後，未來有的一連串收益和支出計算出將收益與支出相減調整稅後再加上折舊金額會產生淨現金流量，在與現值的專案總成本相減後所得到的金額，其計算公式如下：. 上式中 TR=總收入. TC=總成本. T=邊際稅率. D=折舊. r=貼現率. i=專案壽命. =專案建造成本. 而專案若是民間推行，那就必須考慮政府稅率的問題；而如果是政府執行 30.

(39) 的專案，就沒有所得稅的問題。另外，折舊部分除非有特別提及折舊的方式，則一般以直線法來計算該專案的折舊。例如：專案壽命是 20 年，每年的折舊率便是 5% (=1/20×100)，若專案壽命為 35 年，折舊則是 2.86% (=1/35×100)。. 貼現率(r)是專案評估的一個關鍵變數，貼現率越大表示一項投資未來的效益低。而若是政府推行的投資方案會考慮到對廣大社會的影響，因此在折現時都會用比較大的貼現率來計算，即所謂的社會貼現率(Social Discount Rate)來做計算。另外，在一般民間推動的投資方案中便會使用較小的貼現率來執行折現計畫。. 專案壽命的長短不一致，例如本研究所研究之太陽能發電設備的有效壽命為 20 年，火力發電廠是 30 年，核能發電廠是 40 年，有些大型工程案甚至是 80~100 年。另外，有些小投資案可以用 5 至 10 年來評估，而其設備殘值可能還是很高，有其市場，不能隨便假設等於零。. 專案成本(Cp)包括基本成本和建造中利息，所以當專案建造完成時其總金額已經確定，從完成的時間點開始，專案壽命為第一年，與 Cp 有關的費用將是利息和維修支出。但小型專案其建造時間短，故專案成本僅需簡單的評估即可。. 將上述個變數之收益與支出(成本)依時間順序製成現金流量(Cash Flows)，然後以組織規定的貼現率獲利率將所有的收益和支出折現到目前的時間點(及專案建造完成時間)，便稱為淨現值(NPV)。NPV 大者為相對比較好的投資方案(李博志, 2010)。. 31.

(40) 第四節回收年限法 (Payback Period Method) 回收年限是指現金流量上所有效益和成本折現之後相加，當相加總值等於零時，也就是淨現金流量開始變為正值的年份，即為回收年限。其計算公式如下：. 式中：n = 回收年限 e = 通貨膨脹率 r = 貼現率 A = 第一年的剩餘(等於第一年效益減成本) C = 期初成本. 回收年限短者為相對比較好的方案，因為從頭開始將其效益與成本相加總後正值比較大者，成本回收較快。. 第五節均化基本成本法 (Levelized Bus-Bar Cost) 在電源開發方案中最常使用的是均化基本成本法，只需計算出在電廠生命週期中發一度電的基本成本(包括建造成本、維修成本和燃料成本)是多少，便可算出此發電方式的均化基本成本，決策者就有依據可以選擇生產成本最低的電廠。. 均化基本成本法的計算包含三個主要部分： 32.

(41) 1. 資本相關成本(Capital-Related Costs) 指固定成本，與發電量無關，即廠房本身。成本包含以下項目：. (1) 廠房建造成本，包括建造中需支付的利息。 (2) 電廠生命週期內主要零件翻修。 (3) 電廠生命週期內租稅和保險費用 (4) 關廠後清場費用除廠房建造成本外，其餘三項均必須用資本成本當作貼現率，把他們折現到電廠開始營運的時間，將這三項淨現值與廠房建造成本加總，即變成資本相關成本。而資本相關成本乘上固定費用因子(Fixed Charge Factor)，即可得到電廠生命週期內每年資本固定費用。舉例來說，若利率為 7%，折舊率為 2.5%(壽命年限 40 年)，零件翻修 0.5%，租稅和保險費 0.2%，清場費用 0.3%，則固定費用因子是 10.5%。算出其固定資本費除以每年發電量即得到均化資本成本。. 2.. 營運成本(Operations and Maintenance Costs, O&M) 營運成本包含該廠區所有與營運相關的支出成本與維護費用，將其加總後除以每年發電量即得到均化營運成本。. 3. 燃料成本(Fuel Cost) 在其他總類發電廠的評估中，如火力發電廠必須以燃煤、天然氣、油等方式發電，須把燃料的處理、購買費用計算加總，再除以每年發電量即求得均化燃料成本。 33.

(42) 將上述均化資本成本、均化營運成本和均化燃料成本加總，即可得到均化基本成本。在評估電源開發案時，即在比較均化基本成本，若某一電源開發方案具有最低的均化基本成本就是最經濟的電廠。. 本研究中所評估的太陽能發電系統，針對其均化基本成本所計算出來的數值將與目前的電費成本下去做比較，來比較其成本效益。. 第六節本研究基本假設與參數說明影響演算結果的因素很多，故在進行專案評估時須對所需的變數進行假設才能計算出結果，如何在合理的情況下設定各項參數是專案評估中的重點所在。本研究將計算所需的變數與環境做出合理的假設判斷，在此做出詳細說明。. 本研究所評估的高雄市太陽能城發展可行性評估，從其他國家過去發展的歷程來看，均有推廣並鼓勵客戶安裝太陽能發電系統，如加州的太陽能百萬戶住宅計畫，或是如德國弗萊堡(Freiburg)市政府，自發地推動太陽能發電，從公共設施的發電系統改造開始，如圖書館、政府辦公室等能源系統改裝或是路燈等號誌的太陽能系統安裝。故本研究依文獻探討提到的各國太陽能城市發展方式，以住宅太陽能系統與路燈的太陽能系統作為太陽能城發展所需做的投資，做出其安裝的可行性評估。且此兩種太陽能系統所做的單一假設均可推廣至其他相同的住宅或是路燈裝置上，所做出來的評估結果作為高雄市太陽能城推動可行性評估之計畫報告。. 34.

(43) 1.. 住宅太陽能系統. (1) 評估年限本研究以併聯型太陽能發電系統作為目前台灣家庭用的安裝基準，依工業技術研究院所有的太陽光電資訊網的內容指出，其裝置容量 1KW 所需使用的設置面積約為 10 平方公尺，適合高雄透天住宅戶安裝使用，且使用年限達 20 年以上。故本研究評估年限設為 20 年。. (2) 收益本研究探討之太陽能發電系統安裝完成並可順利運轉後，即可開始發電，供給日常生活所需，有多餘電量也可透過併聯系統供給其他地區的需要，在台灣電量最顛峰時，卻也是太陽能發電效率最佳的時刻。. 太陽能發電系統主要收益為發電，本研究有兩部分的收益計算方式，第一部分為普通計價方式，採用一般家庭用電的費率計算太陽能發電的收入，根據台灣電力公司發布的 2011 年最新電價表，加上台灣電力公司調查 99 年度夏日住宅用戶平均每月用電度數為 432 度，故本研究假設研究中太陽能安裝用戶均為非營業用戶，每月用電度數介於 330~500 度，其電價夏月為 3.02，非夏月為 2.68，採其加權平均為 2.756 元(3.02×0.25+2.68×0.75)；第二部分為政府補助後的收益計算，2010 年通過太陽光電躉售補助辦法，其內容表示若裝置容量小於 10KW，補助太陽能系統發電每度 11.1883 元，另補助安裝費 5 萬(每 1KW 裝置容量)。. (3) 成本裝置容量 1KW 所需使用的設置面積約為 10 平方公尺，其安裝費用與 35.

(44) 裝置成本約為 30 萬元，且安裝完成後不需使用額外人力操作，也不需投入其他燃料發電。另外，年維護(維修)費用約為 0.2%(太陽光電資訊網)。. 本研究假設安裝住宅太陽能系統用戶為年所得超過 41 萬未滿 218 萬之使用者，其所得稅稅率為 13%或 21%，在研究中以 15%假設其稅率。. 設備折舊率以太陽能發電系統使用年限 20 年下去以直線折舊方式進行計算，每年折舊 5%。. 折現率部分，一般民間推動的投資方案會使用較小的貼現率來執行折現計畫，本研究將以折現率 5%和 8%做為模擬分析的依據。. (4) 通貨膨脹率根據行政院主計處公布消費者物價上漲率，於 2006 年至 2010 年為止，每年的平均上漲率為 1.37%，而 2011 年累計至五月為止之消費者物價上漲率為 0.81%。本研究將此參數設定以每年 3%計算。. 2.. 路燈太陽能系統. (1) 評估年限高雄目前已有安裝新式共桿型路燈，其裝設有太陽能發電設備，除卻外型美觀、亮度較傳統路燈亮外，其使用壽命也較長，可有 15 年以上壽命(盧木林, 2006)。故本研究評估年限設為 15 年。. (2) 收益如住宅太陽能發電系統，可透過太陽能發電獲取收益。白天太陽能系統 36.

(45) 運作發電供應給做為附近地區的日常用電，晚間照明再使用台電所提供的市電。因為市政府財產不適用於太陽光電躉售補助辦法，故發電收益同住宅太陽能發電系統以非營業用戶，每月用電度數介於 330~500 度下去計算，其電價夏月為 3.02 ，非夏月為 2.68，採其加權平均為 2.756 元 (3.02×0.25+ 2.68×0.75)。. (3) 成本高雄市共桿路燈在不同路段設有不同樣式的路燈，其造價也不盡相同。且太陽能發電系統是採用緊急防災型發電系統，具備與市電併聯的功能，並裝設蓄電池可進行獨立發電，其設置成本較高，本研究將以此種太陽能發電系統下去做評估分析。. 另外，共桿式路燈其太陽能面板依路燈的樣式不同，而有許多不同的尺寸，如五福路為 16cm×200cm 與 16cm×100cm、六合路為 98cm×44cm、民生路為 35cm×75cm、新光路為 44.8cm×98.5cm、四維路為 35cm×75cm、九如路與民權路為 105cm×46cm、河東路為 18cm×200cm。其中以九如路與民權路太陽能發電系統裝置容量最大為 60.4W(盧木林, 2007)，故本研究以此尺寸之太陽能板作為路燈太陽能系統的統一尺寸，預估一片太陽能板 (105cm×46cm)成本為 15,000 元採用雙片式路燈評估，蓄電池 25,000 元，路燈的設置與安裝費用為 200,000 元。. 設備折舊率以使用年限 15 年下去以直線折舊方式進行計算，每年折舊 6.67%。折現率部分，一般民間推動的投資方案會使用較小的貼現率來執行折現計畫，政府推行的投資方案會考慮到對廣大社會的影響，故本研究將以折現率 8%和 10%做為模擬分析的依據。 37.

(46) 此外，太陽能發電系統的回收年限與均化基本成本已於住宅太陽能系統中計算並得知其結果，兩者太陽能發電系統之回收年限與均化基本成本並無太大差異，故在路燈太陽能系統評估中僅以淨現值法評估其可行性，不加以贅述其與兩種方法結果。. 第七節資料收集本研究透過過去學者在研究太陽能的相關文獻整理對各國過去對太陽能產業的推動、發展的相關策略做出描繪，用以找出高雄發展太陽能城的利基點。而專案評估的所有數字資料來源均為台灣的能源相關營運部門或是研究部門相關的次級資料，如台灣電力公司、經濟部能源局，高雄市政府工務局等，以政府所提供之數據做本研究專案評估所用。且本研究均採用最新的最接近目前時間點的相關數據來做評估分析，以確立研究結果的可信度。. 38.

(47) 第肆章專案可行性分析本章將運用淨現值法、回收年限法、均化基本成本法來評估是否高雄推動太陽能成有其可行性。將分別分析住宅太陽能系統設置與路燈太陽能系統設置的可行性。另外，發電設施全年發電量計算公式如下：. 發電量 = 裝置容量 × 發電時數× 容量因子. 第一節住宅太陽能系統根據上章所設定之本研究基本假設中的相關數據帶入本節住宅太陽能系統的可行性評估中，本研究所評估之太陽能發電系統其每年總發電量計算如下：. 發電量 = 1(KW) × 2394.93 × 0.75 = 1796.2(KWh). 1.. 淨現值法. 總收益(TR) = (1) 政府不補助：發電量(KW)×平均每度電費(2.765) (2) 政府補助：發電量(KW)×太陽光電躉售費率(11.1883). 總成本(TC) = 年維護費約 600 元. 稅率(T) = 15% 39.

(48) 折舊(D) = 300,000 × 5%. 折現率(r) = 5% 和 8%. 專案壽命(i) = 20 年. 專案建造成本(. ) = (1) 政府不補助：300,000 (2) 政府補助：300,000-50,000. 根據上述條列之淨現值公式所需數值計算出在政府不補助的狀態下，住宅裝設太陽能發電系統專案的淨現金流量。將之計算詳細列於下表：. 表 4- 1 政府不補助住宅裝設太陽能發電系統之現金流量計算每年發電收益(TR = 1796.2×2.765). $4,966.49. 減每年總成本(TC). $600. 稅前營運所得. 4,366.49. 減營運所得稅. 654.97. 淨所得. 3,711.52. 加折舊. 15,000. 每年淨現金流量. $18,711.52. 二十年淨現金流量值(PVF, 5%, 20) = 12.462. $233,182.96. 二十年淨現金流量值(PVF, 8%, 20) = 9.818. $183,709.70. 專案淨投資(Cp) 專案淨現金流量. (300,000) 折現率 5%. $-66,817.04. 折現率 8%. $-116,290.30. 如上表 4- 1 所示，在政府不補助太陽能發電系統設置與發電購回的情況下，住宅太陽能發電系統的淨現金流量為負，不論是在折現率為 5%或 8%情況下。此結果顯示太陽能的住宅發電系統在政府尚未補助時並不是個適合投資的好專 40.

(49) 案，但若考慮對環境的益處、節能減碳等利益，似乎這些損失也是可以接受的。. 另外，下表表 4- 2 為政府 2010 年實施再生能源躉購補助計畫後，住宅裝設太陽能發電系統專案的淨現金流量。將之計算詳細列出如下：. 表 4- 2 政府補助住宅裝設太陽能發電系統之現金流量計算每年發電收益(TR = 1796.2×11.1883). $20,096.42. 減每年總成本(TC). $600. 稅前營運所得. 19,496.42. 減營運所得稅. 2,924.46. 淨所得. 16,571.96. 加折舊. 15,000. 每年淨現金流量. $31,571.96. 二十年淨現金流量值(PVF, 5%, 20) = 12.462. $393,449.77. 二十年淨現金流量值(PVF, 8%, 20) = 9.818. $309,973.50. 專案淨投資(Cp). (政府補助五萬). 專案淨現金流量. 折現率 5%. $143,449.77. 折現率 8%. $59,973.50. (250,000). 由上表計算結果可得知，當政府實施再生能源躉購補助計畫後，住宅太陽能系統為一值得投資的方案，得以吸引許多用戶申請安裝。但太陽能系統運作發電買回給台電所獲得的收益是來自全民的稅收，對於補助太陽能的裝置與補助收購的電費對於其他納稅人來說有些不合理，政府補助裝設太陽能系統於環境面、經濟面均是有所需求且正確的，但補助的額度多寡是此政策成功於否的重要因素。. 若政府實施補助，依目前裝置容量為 1KW 的太陽能發電系統年發電量 1796.2KWh 的情況下，調整補助收購電價，找出損益平衡點，且使淨現值為正數，經估算後當貼現率為 5%時，其補助收購電費每度 3.65 元，裝置補助 50,000 41.

(50) 元，則淨現值 (NPV)>0 ，且住宅太陽能發電系統達到損益平衡 (NPV = NT 250,021.45 – NT 250,000>0)。. 另外，當貼現率為 8%時，依目前裝置容量為 1KW 的太陽能發電系統年發電量 1796.2KW 的情況下，調整補助收購電價，找出損益平衡點，且使淨現值為正數，其補助收購電費每度 7.19 元，裝置補助 50,000 元，則淨現值(NPV)>0，且住宅太陽能發電系統達到損益平衡(NPV = NT 250,039.68 – NT 250,000>0)。. 2.. 回收年限法. 通貨膨脹率(e) = 3%. 貼現率(r) = 5% 和 8%. 第一年的剩餘(A) = (1) 政府不補助：發電量(KW)×平均每度電費(2.765) –成本 (2) 政府補助：發電量(KW)×太陽光電躉售費率(11.1883) –成本. 期初成本(C) = (1) 政府不補助：300,000 (2) 政府補助：300,000-50,000. 根據上述回收年限法的相關參數設定，計算出在政府補助與政府不補助狀態下貼現率為 5%與 8%之專案投資之回收年限，回收年限越小越好，且要小於 42.