台灣風力發電機組設備產業組合以及創新政策之研究

國 立 交 通 大 學

科 技 管 理 研 究 所

碩 士 論 文

台灣風力發電機組設備

產業組合以及創新政策之研究

Industrial Portfolio and Innovation Policy

of Taiwan’s Wind Power Industry

研究生：薛朋岳

指導教授：徐作聖 博士

Industrial Portfolio and Innovation Policy

of Taiwan’s Wind Power Industry

台灣風力發電機組設備產業

產業組合與創新政策之研究

研 究 生：薛朋岳 Student：Perry Hsueh

指導教授：徐作聖 Advisor：Dr. Joseph Z. Shyu

國 立 交 通 大 學

科 技 管 理 研 究 所

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Institute of Management of Technology College of Management

National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Business Administration

in

Management of Technology Feb, 2007

Hsinchu，Taiwan，Republic of China

中華民國九十七年二月

台灣風力發電機組設備產業組合與創新政策之研究

研究生：薛朋岳 指導教授：徐作聖 博士

國立交通大學科技管理研究所碩士班

摘要

本研究以產業組合分析模式探討台灣風力發電機組設備產業之發展方向、所需資 源，與推動之策略工具。 本研究以產業組合為基礎模型，探討風力發電機組設備產業之研發、製造、應用以 及基礎建設等相關運用。研究架構之縱軸為市場成長曲線，橫軸為產業供應鏈。 本研 究將使用次級資料分析法，專家訪談， 還有專家問卷調查，以小樣本專家問卷做為統 計推論的依據。 在找出目前產業之相關因素與運用之政策工具後延伸推論台灣未來為達到產業發 展成功所需關鍵因素。提供相關政府政策工具應用在扶植風力發電可能因應的配套措施 並且綜合各項因素提供風力發電機組設備產業可能行使之策略。 關鍵字：風力發電、風能、設備產業、風力發電機、電網、組合分析模式、產業創 新需求要素、政策工具。

Student: Perry Hsueh Advisor: Dr. Joseph Z. Shyu

Institute of Management of Technology

National Chiao Tung University

ABSTRACT

This research aims at analyzing future development of Taiwan’s Wind Power industry, using an industrial portfolio analytical model. Attempts are made to provide suggestions to the government for innovative strategies of telematics industry segments such as key components.

The analytical framework of this research is based on an industrial portfolio analytical model, which consists of two dimensions, of Taiwan’s industrial supply chain and technology market maturity. Three research methods are used for data collection, including literature review, expert interview and questionnaire. Both parametric and nonparametric techniques of statistical methods are also used to analyze quantitative data generated from questionnaires.

While industrial portfolio results reveal the strategic positions and future direction of industrial development, this research also systemizes the industrial innovation requirements and corresponding policy instruments for future strategic developments. Not only does it provide a clear understanding of policy direction, it also suggests the strategic resource allocation of the industry.

Key words：Wind power, Wind energy, Component industry, Wind turbine, Power grid, Industrial portfolio model, Industrial innovation requirement, Policy instrument

誌謝

感謝徐老師以及科管所所有老師的指導 特別感謝徐作聖徐老師總是示範正確的態度。以超越單純學術的範圍給予指導，冀 望我在未來的人生旅途上能夠快速且持續的成長。 感謝論文計畫書及全文審查的口試委員：洪志洋博士、林亭汝博士、卓訓榮博士、 以及鄭志強博士給予具體有幫助的建議以利本論文的改進。 科管所所有老師在我學習上課過程中皆提供了學生更多成長的空間以及正面的思 考，非常感謝。 感謝參與協助的專家們熱心的幫忙 感謝工研院IEK 與電機組、金屬工業研究發展中心、以及東元公司。 感謝學長學姊們的支持與鼓勵 特別感謝楊佳翰學長，在撰寫這篇論文給予建議以及其親切的指導與講解助益良 多。也特別感謝鄭智仁學長以及林蒧均學姊的鼓勵與討論，時有豁然開朗之感。 感謝各位同學們的幫忙，尤其在我工作學業兩頭燒的時候給予支持與鼓勵 雖然因為個人時間關係，常常無法參予許多活動，但是能與各位成為同學深感榮幸。 感謝家人們默默的支持 爸，媽，謝謝。 婆，我永遠不會忘記您為我高興的表情。 阿嬤，雖然沒有言語，但是我可以感受到您與想說的話語。 感謝至交好友們側面的協助。 陳爸，陳媽，WJ，Anita 非常感謝。 最後感謝 Peggy King。

目錄

摘要...i ABSTRACT ...ii 誌謝...iii 目錄...iv 表目錄...vi 圖目錄...vii 圖目錄...vii 第一章 緒論 ...1 1.1 研究背景與動機 ...1 1.2 研究目的 ...2 1.3 研究架構與方法 ...3 1.4 研究流程 ...7 1.5 研究範圍對象與假設 ...9 第二章 文獻探討 ...11 2.1 技術能力構面 ...11 2.1.1 技術的定義...11 2.1.2 技術能力的衡量...12 2.2 產業發展階段 ...13 2.3 產業發展模式與優勢理論 ...16 2.4 產業創新需求資源理論 ...18 2.5 創新政策 ...20 2.5.1 創新政策的基本理論...20 2.5.2 產業政策工具...21 2.6 國家產業組合規劃 ...25 2.6.1 策略性產業組合分析相關理論...25 2.6.2 策略性產業組合分析規劃模式...26 2.6.3 政策規劃與分析模式...27 第三章 風力發電產業 ...28 3.1 風力發電發展與基本技術介紹 ...28 3.2 風力發電產業定義 ...37 3.3 風力發電市場 ...37 3.4 風力發電產品 ...39 3.5 風力發電產業鏈 ...39 3.6 風力發電廠商：世界 ...40 3.7 風力發電廠商：台灣 ...42 第四章 理論模式 ...43 4.1 產業分析模式 ...43 4.3.1 研究發展...46 4.3.2 研究環境...48 4.3.3 技術知識...50 4.3.4 市場資訊...52

4.3.5 市場情勢...53 4.3.6 市場環境...54 4.3.7 人力資源...56 4.3.8 財務資源...57 4.4 風力發電機組設備產業之政策組合分析 ...60 4.4.1 分析方法...62 4.4.2 先遣性研究...63 4.4.3 專家訪談...63 4.4.4 專家問卷...63 4.4.5 度量與統計方法...64 4.4.6 風力發電機組設備產業發展所需支持之產業政策...64 第五章 研究結果 ...65 5.1 樣本描述與分布情形 ...65 5.1.1 專家問卷檢驗分析...66 5.1.2 無反應偏差檢定...66 5.1.3 信度分析...67 5.1.4 卡方檢定...67 5.2 風力發電機組設備產業之創新需求要素重要性及環境配合度分析 ...67 5.2.1 風力發電機組產業現在發展狀況...67 5.2.2 風力發電機組產業五年後發展狀況...71 5.2.3 風力發電設備產業現在發展狀況...74 5.2.4 風力發電設備產業五年後發展狀況...77 5.3 風力發電機組設備產業組合定位分析與政策工具 ...81 5.3.1 風力發電機組產業組合定位分析...81 5.3.2 風力發電設備產業組合定位分析...82 5.4 風力發電機組設備產業政策組合分析 ...84 5.4.1 風力發電機組政策組合分析...84 5.4.2 風力發電設備政策組合分析...88 5.5 產業所需之具體政府推動策略 ...90 5.5.1 風力發電機組創新需求要素與政府推動策略...90 5.5.2 風力發電設備創新需求要素與政府推動策略...93 第六章 結論與建議 ...95 6.1 結論 ...95 6.1.1 研究結論...95 6.1.2 具體推動策略...96 6.2 後續研究建議 ...99 參考文獻...100 英文部分...100 中文部分...103 附錄...106

表目錄

表2- 1 產業技術發展三階段之特性………15 表2- 2 科技演進過程………19 表2- 3 政府政策工具的分類………22 表3- 1 風力等級………29 表3- 2 風力發電設備世界主要廠商………40 表3- 3 風力發電系統與零組件廠商供應關係………41 表3- 4 台灣風力發電零組件廠商………42 表4- 1 風力發電產業分析矩陣………44 表4- 2 台灣風力發電機組創新需求要素組合關鍵表………58 表4- 3 台灣風力發電設備創新需求要素組合關鍵表………59 表4- 4 創新政策工具與產業創新需求資源關連表………60 表4- 5 產業創新需求要素與所需政策類型關連表………61 表5- 1 風力發電機組產業問卷分佈………65 表5- 2 風力發電設備產業問卷分佈………65 表5- 3 風力發電機組產業樣本回覆時間分佈……….66 表5- 4 風力發電設備產業樣本回覆時間分佈……….66 表5- 5 風力發電機組產業創新需求要素分析（現在）………68 表5- 6 風力發電機組產業創新需求要素分析（未來五年）………71 表5- 7 風力發電設備產業創新需求要素分析（現在）………75 表5- 8 風力發電設備產業創新需求要素分析（未來五年）………78 表5- 9 風力發電機組產業發展方向………81 表5- 10 風力發電設備產業發展方向..………83 表5- 11 風力發電機組創新需求要素與實際所需政策項目的連結………..84 表5- 12 風力發電設備創新需求要素與實際所需政策項目的連結………..86 表5- 13 風力發電機組創新需求要素與實際所需政策項目的連結………..87 表5- 14 風力發電設備創新需求要素與實際所需政策項目的連結………..88 表5- 15 風力發電機組創新需求要素與實際所需政策的可行政策推 論……….………..……..90 表5- 16 風力發電設備創新需求要素與實際所需政策的可行政策推論………..92

圖目錄

圖1- 1 研究架構... 3 圖1- 2 研究流程... 7 圖1- 3研究對象：魚骨圖... 9 圖1- 4 風力發電設備產業... 10 圖2- 1 國家政策影響產業模式... 14 圖2- 2 鑽石結構模式... 17 圖2- 3 創新過程與政策工具的作用... 23 圖2- 4 策略性產業選擇分析模式... 26 圖2- 5 國家產業組合分析... 27 圖3- 1 風力發電裝置量成長趨勢：德國... 32 圖3- 2 風力發電全球裝置量... 38 圖3- 3 2006-2010 風力發電全球預測裝置量 ... 38 圖3- 4 風力發電產業價值鏈... 40 圖5- 1 風力發電機重要性與配合度雷達圖（現在）... 70 圖5- 2 風力發電機重要性與配合度雷達圖（未來五年）... 73 圖5- 3 風力發電機設備重要性與配合度雷達圖（現在）... 77 圖5- 4 風力發電機設備重要性與配合度雷達圖（未來五年）... 80

第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

隨著世界石化燃料逐漸短缺，並且由於地球暖化之產生各種環境負面影響，環保議 題一再一再的在各新聞雜誌中搶登頭版。再生與替代能源因此越來越重要，在各個國家 都可看到將風力發電設為重點發展之跡象。由於每年對於能源的需求逐漸攀升，因此各 類型的再生能源和替代能源也蘊藏了很龐大的商業潛能。 風力發電已成為世界注目的焦點。原因包括：全球暖化，溫室氣體商品化，石化能 源價格持續攀升，風力發電成本下降，技術成熟等等。因此，全世界各國風力發電機組 設備的設置也逐年在增加。從早期就很重視風力發電的歐洲國家，到近幾年美國，中國， 以及印度等國家也逐步加強風力發電在國家能源策略規劃裡的份量。尤其對台灣這樣一 個海島型國家，一是可減低仰賴外國進口之能源，二是利用海島型季節與海風的可能 性，三是可減低二氧化碳的排放達到環境提升的效果。目前世界上已經有超過四十多個 國家擁有風力發電廠。 德國，芬蘭，美國等都是相當著名的例子，也由於這些國家發 展較早，技術跟設備也相對的佔有優勢。而近年來風力發電市場持續成長，中國大陸， 英國，法國，葡萄牙等地，也都積極發展風力能源，也因為需求的持續上升，風力發電 的配備生產與相關技術研發也益發顯得重要。 只是，目前台灣風力發電的相關發展尚且渾沌不明，而台灣學術界多集中探討風力 發電技術方面的研究，缺乏產業構面的評估，以及系統化、客觀化的分析。因此，可藉 由系統性的分析找出台灣風力發電機組設備產業所需要的策略與發展契機。

1.2 研究目的

能源策略在每個國家都是百年長久大計，其重用性對於台灣需要仰賴國外能源進口 的海島不言可喻。台灣90%以上依賴進口能源，並且以石化煤炭佔據重要來源。這類型 的能源一方面要仰賴外國的鼻息，另一方面又造成環境嚴重污染。核能發電在台灣的設 立又充滿著爭議，從核四的興建，停建，又再興建，這中間的轉折在政府於民眾之間還 存在著疑慮，對於核能的安全性還是無法完全的信賴，這也因此延伸出更多浪費掉的國 家經濟成本。核廢料的處理也是附帶難以處理的麻煩。因此，乾淨能源的發展，可望帶 來相當的助益。 風力發電是目前其中一項可行的乾淨能源選項。近年來，由於風機的技術越趨成 熟，風力發電的效益增加，成本也持續降低。台灣海洋型的風力資源或許可為國家能源 自主增添籌碼，另外在風力發電的研發，生產，維修等產業發展也由於近年世界各國相 繼投入風能市場增加需求的緣故，有著更多的機會。舉例而言，風力發電這一方面的工 業技術在丹麥已經取代傳統的漁業成為第二大出口業，延伸出更多的產值與工作機會。 因此可以以系統化、客觀化的角度進行策略分析，以提供未來可能參考的方向以提 升國家競爭力。 Š 目前／未來產業發展所需創新資源要素 Š 目前／未來探討重要但目前整體環境不足或是所需之要素 Š 整理出國家政府資源目前／未來可提供產業推動力量的可能策略 Š 探討重要但是目前環境所不足處 本研究計畫目標在於整合產官學研各方意見已提出針對政策工具與產業機制之具 體可行方案。分析探討最有可能的政策工具輔助，產業動態，與可預期之阻礙。

1.3 研究架構與方法

本研究根據徐作聖(1999)依據國家投資組合模式理論所改良發展的產業組合規劃 (Industrial Portfolio)分析模式，以產業組合本研究根據徐作聖(1999)依據國家投資組合模 式理論所改良發展的產業組合規劃(Industrial Portfolio)分析模式，取得國家層級的產業 組合規劃要素，以及產業發展策略與相關所需資源。

政策工具

文獻

產業組合分析矩陣

研究目標 產業創新資源( 8 項 ) 政策工具( 12 項 ) 產業資料 專家問卷訪談

統計分析

產業定位

研究結果

創新資源

圖 1-1 研究架構 資料來源：徐作聖、陳仁帥（2006）。產業分析。二版。全華科技圖書。：本研究整理。

本研究基本架構為，由研究對象所取得的相關資料，例如過去產生的相關文 獻，產業本身現有發展資料，政府策略等，並加以綜合風力發電產業相關專家的訪談問 卷以產生產業組合分析矩陣。將所蒐集到的研究資料導入八項產業創新資源搭配十二項 政策工具以組合出產業分析矩陣，再加以分析統計可得出所需之創新資源，現在與未來 的產業定位，並且得到相關所需之政策工具。本研究內容主要包含下列五項： Š 明確的產業定義、範圍、以及市場區隔 Š 產業現況以及未來可能發展趨勢

Š *產業領先要件（Locus of industrial leadership）與**產業競爭優勢來源（Sources of competitive advantage）分析 Š 產業定位以及未來發展方向 Š 產業組合與創新需求要素分析 *包含國家級、產界級與企業級的領先重點。 **班含了資源、機制、市場、技術等方面的競爭要件。 本研究並利用文獻資料與專家訪談意見，深入分析該模式矩陣中每一區隔所需之競 爭優勢來源（創新需求要素），以評估產業在特定區隔中策略經營之方向與需求。最後， 透過專家訪談，專家問卷與計量統計的方法，確認本研究的定位與產業創新需求要素的 擬定。

要特別注意的會是在於處理矩陣的input and output。對於資料進入與矩陣縱橫軸的 設立會以Delphi 方式建構。而在產生出建議之產業走向，資源，與政策工具再與現有實 例做比對，可獲得更實際的策略建議。 文獻與資料蒐集 根據現有國內外相關產業資訊，研究報告，以產生整理出目前產業發展基本概論。 專家訪談 決定產業組合分析模式與相關產業分類群組的初步架構後，本研究將進行全面性的 專家訪談，訪談對象主要針對我國風力發電機組設備產業輔導、國家型計畫之規劃單位 人員，並輔以執行該計畫的相關學術單位研究人員。

專家訪談的主要目的以及議題 1. 對本研究之產業組合模式中，各矩陣區塊中所需的產業創新需求要素（IIR）做修正 與調整。 2. 台灣風力發電機組設備產業再產業組合分析模式中的定位方法與五項元件在產業組 合模式中的定位 3. 請專家描述與討論目前各相關領域的目前發展狀況與趨勢。

專家問卷 本研究根據風力發電機組設備產業目前及未來五年的發展狀況，設計出一評量問 卷，其內容在衡量此一領域之產業創新需求要素之重要程度，以及目前我國在此領域之 產業環境支持度充足與否。 計量與統計方法 本研究採取三點度衡量方式（Likert度量方式）[1]，以便受訪專家作答。基本運算 說明如下： 每份問卷中各創新要素重要性選項之作答 – [很重要]為 2；[需要]為 1；[無關緊要] 為0；將個別領域中之所有問卷之該項目取重要程度平均，作為權數；每份問卷中各創 新要素台灣資源支持程度選項之作答 – [足夠]為 1；[不足]為 0，作為基數；將各領域中， 各問卷選項之取平均，所得值若大於0.5 者認定為資源充分領域，低於 0.5 者則視為非 資源充分領域。

1.4 研究流程

本研究以產業分析與政策分析模式設計出不同產業所須知策略與機制。本研究流程 如圖1-3 所示： 決定產業創新要素 (IIR) 決定IIR與政策工具 關係 決定政策工具 決定產業矩陣 IIR於產業矩陣的分 佈 問卷分析 決定研究對象 產業定位 與趨勢 應投入政 策工具 重要性與環 境配合度 應投入產業 創新要素 圖 1-2 研究流程 資料來源：徐作聖、陳仁帥（2006）。產業分析。二版。全華科技圖書。：本研究整理

本研究流程如下： Š 以全球產業供應鏈與市場成熟度為變數，以產業組合分析模式定位出目前產業各技術 領域所處之區隔以及未來發展方向。 Š 利用 IIRs，所需創新與政策要素，定義出各項資源範圍。 Š 透過專家訪談對每一產業組合分析矩陣區隔定義的解釋。 Š 再利用利用專家問卷，專家訪談與統計分析，評估目前台灣環境之現況。 Š 利用專家問卷，專家訪談與統計分析，分析未來五年有可能發展之方向。 Š 整合產業政策與科技政策發展出完整的 12 項新政策工具，並進一步解釋各政策工具與 創新資源的關係。 Š 根據政策工具與創新資源分析探討重要但是不足的產業要素，並建構出實際可行之政 策方案。

1.5 研究範圍對象與假設

風力發電設備產業則有五大零組件系統：葉片、供電系統、結構系統、傳動系統以 及控制系統。 這五大系統組合成風力發電機組並且連結城市基礎電網以提供電力。 本研究主要研究對象包含風力發電設備，以風力發電機為基本單位，且以產業觀念 作為探討方向。另外對於其供電系統，風力發電機組，做為研究與描述。 風力發電系統 葉片

‧

機組座架

‧

塔架

‧

機艙

‧

主發電機

‧

副發電機

‧

升壓變壓器

‧

輸電電纜

‧

配電盤

‧

補償電容組

‧

斷電器

‧

葉片

‧

葉輪輪 殼 傳動系統 控制系統

‧

葉片軸承軸

‧

齒輪箱

‧

輪軸

‧

碟式煞車

‧

萬用接軸

‧

齒輪箱支撐桿

‧

轉向齒輪盤

‧

轉向齒輪

‧

油溫冷卻器

‧

旋角控制

‧

轉向控制

‧

塔頂控制單元

‧

油壓控制單元

‧

遙控站電腦

‧

風力控制器

‧

通訊系統 結構系統 供電系統 圖 1-3 研究對象：魚骨圖 資料來源：游啟聰(Nov, 2007)。風力發電設備產業發展現況與未來。工業技術研究院。：本研究整理

零組件系統 葉片系統 葉片 輪殻鑄件 傳動系統 主軸 齒輪箱 供電系統 發電機 結構系統 機座 塔架 控制系統 轉向系統 控制系統 煞車系統 整機系統 大型風機系統 中小型風機系統 風能開發 風能開發者 銀行與保險業者 圖 1-4 風力發電設備產業 資料來源：游啟聰(Nov, 2007)。風力發電設備產業發展現況與未來。工研院產業經濟與研究中心。：本 研究整理。

第二章 文獻探討

2.1 技術能力構面

技術的定義包含了硬體同時軟體項目的範疇。過去對於技術的定義通常容易指稱為 生產技術的範圍，也就是技術為生產重要因素之一。不過有學者認為對現在社會而言， 技術不只是產品，設備，製程等硬體知識，尚須要透過組織管理，市場開發，資源分配 等軟體知是做為整合以及運用。對管理學者而言，技術普遍是被認為是策略性資產，因 為技術可以改變產業結構以及競爭優勢，藉此發揮縮訂定之競爭策略以及其執行。但是 由於技術力本身，包含軟硬知識，為長期累積並且可能為無形或者獨特的知識與文化， 因此很難用具體的量表來衡量企業或者產業所擁有的技術能力。因此，要怎麼去判斷其 擁有之技術能力，成為許多學者研究的課題。本章節首先將歸納技術的定義，並且進一 步探討衡量技術能力的方法。

2.1.1 技術的定義

技術的定義，可由各個學者的論述做為探討。Daft & lengel [2] 認為技術是將各項 資源投入轉換為組織性產出的知識、工具或者技巧等綜合性描述。可以想像以A投入某 種線條性運作而在另一頭獲得B的產出，而B就是由A轉換而來。

Robock & Simmonds [3]認為除了前面所提到的轉換以外，還應該加入各種運用及控制組 織性產出的內、外在因素。

Kast & Rosenzweig[4]則補充說明所謂技術次系統中應包含機器設備、電腦、工具、 佈置、程式、方法、程序、資訊處理等之知識或技巧。

Sharif[5]同樣認為將特定投入資源轉化為所欲產出間的所有主要活動，都可稱為技 術，因此技術不僅可包含轉換過程中所需使用的有形工具、設備，亦包含為有效使用這 些工具、設備所需具備的相關知識。

2 _{Draft, R.L., Lengel, R. H. (May, 1986). Organizational Information Requirements, Media Richness and}

Structural Design(32-5, pp. 554-571). Management Science.

3 _{Robock, S. H. & Simmonds, K. (1983). International Business and Multinational Enterprises, 3}rd _Edition(pp.

460). Homewood: Richard D. Irwin Inc.

4 _{Kast, F.E., Rosenzweig, J.E. (1985). Organization & Management: A System and Contingency Approach(pp.}

208-210).

5 _{Sharif, M.N. (Aug, 1988). Basis For Techno-Economic Policy Analysis(15-4, pp. 217-229). Science & Public}

Souder[6]則認為技術可以不同程度的形態如以產品、製程、型式、樣式或概念存在， 或可以在應用、發展或基礎等階段存在，因此技術應包含機器、工具、設備、指導說明 書、規則、配方、專利、器械、概念及其他知識等。因此Souder認為任何可增加人們知 識或Know-how者，均可稱為技術。 綜觀前述學者之意見 可簡單結論: 技術包含所有將有形無形之原料轉換成相關產 品或者服務的各項軟硬體需求。

2.1.2 技術能力的衡量

關於技術能力的比較衡量，如果以國家之間的相互比較，一般認知公式為：（專利 註冊件數＋技術貿易總額＋技術密集製品輸出額 ＋製造業附加價值額）÷4，來做為衡 量的基礎[7]。 然而，僅以少數構面衡量容易產生偏差，故Sharif 為求解決此問題，認為應由組成 技術各個成份來衡量，並將技術視為四個部份： Š Technoware: 這泛指各種生產工具及設備，包含全部實體設施，如儀器、機器設備與 廠房等 Š Humanware: 這泛指生產技術與經驗，例如所有將投入轉換為產出的必要能力，如專 家知識、熟練程度、創造力與智慧等 Š Inforware: 這泛指各種生產事實與資訊，包含所有過去累積的經驗與資訊，如設計、 客戶資料、規格、觀察、方程式、圖表與理論等 Š Orgaware: 這包括生產的安排及關聯，例如包含轉換過程中所有必要的安排，如分組、 分派、系統化、組織、網路、管理與行銷等

2.2 產業發展階段

本章節主要討論產業發展階段的概念與相關理論。由於不同國家所擁有的自然資源 與環境會強化某些特定產業的競爭力，或者在產業由引進到成熟會有不同的階段，因此 需要使用適當的策略來改善環境與彌補資源不足的因素，產業同樣也可以產生競爭上優 勢。策略著重於如何搭配先天與後天的條件。因此，如何使國家與環境因應所擁有之自 然資源而培育出特定且具有競爭力的產業，向來為各國政府研究產業政策的重點。 Porter 將國家經濟成長劃分為以下四種階段，做為解釋經濟發展的概念： Š 生產因素導向階段 Š 投資導向階段 Š 創新導向階段 Š 富裕導向階段 這四個時期，在不同的時期的國家會形成不同的條件優勢，因此在各種時期可能產 生不同的產業興起或衰退。在理論上雖可以表達各個國家在不同的時間下產生的產業形 態，但是有些產業可能在國家進入不同經濟成長階段的時候便喪失競爭力。例如完全倚 賴天然資源而求得競爭力的產業。並且國家經濟是由不同類型的產業結合而成的，每種 產業成長的時間與階段都不相同[8]。也因此，這個模型在包含性上略顯不足。 Kotler 提出了另一種的產業發展模式(圖 2-1)，政府可以依據各時期不同的變化來 輔導產業。從此圖我們可以基本歸納出三個政府行動階段: 1. Input(資源投入)、2. Execute(實際執行) 、3. Output(最後產出)。Input: 包含了對內外的投資; Execute: 包含了 執行的方案與生產; Output: 各項的消費以及進出口

圖2- 1 國家政策影響產業模式 政 府 貿 易 政 策 政 府 產 業 政 策 政 府 投 資 政 策 政 府 支 出 對 內 投 資 本 地 投 資 對 外 投 資 生 產 進 口 國 內 消 費 出 口 輸 入 生 產 輸 出

資料來源：Kotler, P., Jatusripitak, S., and Maesincee, S. (1997). The Marketing of Nations.(pp. 29) New York: Free Press. Kim(1980)認為以開發中國家來看，產業發展模型可從產業技術引進到實際成熟發 展，包括了三個主要的階段（如表2- 1）: 第一階段、技術的獲取： 技術的獲得因該包括的本身國家擁有的技術能力。這可從基礎學術發展延伸到技術 商業化產出。另外也包括了由外界而獲得的技術能力，例如經由技術轉移，授權，或者 透過公司合併整合等方案取得。 國家本身發展的技術通常會花費長時間都投資並且有著較難以控制結果的風險。尤 其各項基礎科學可能得追溯自幼童學習階段的人才培養，以至於到高級學府的專門與深 入探討。然現在許多國家皆有成立專門的學術機構或是育成中心以其能夠有著集中以及 加速技術實現化以及商業化的腳步。 另外的技術獲取方式包含了技術移轉的各種方案，包括多國籍公司的直接投資（包 括國外的技術移轉）、購買整廠技術（Turnkey）、專利權及知識的授權、與技術的服 務，這些管道是開發中國家在取得技術能力的最重要的來源。科技知識的移轉也可透過 其它的途徑完成，如機器設備之進口（技術移轉極重要的形式），國外OEM 之購買者 之技術移轉（為了使產品之品質能符合標準，國外購買者提供的技術協助）。此外，國 外的教育、訓練、工作經驗、複製國外之產品等也都是獲得技術能力的來源。 第二階段、技術擴散： 技術擴散的意思在於獲取某種技術之後能夠將其融入並且分散到各個可供利用的 產業上下游以促進各產業持續發展。

以各個國家的立場來看，由國家主導的海外技術移轉必須藉由擴散功能傳播到整個 產業以求到最大的經濟效益。這是經由質的取得而透過技術擴散而達到量的成長。舉例 來說，本國廠商可能透過某種生產的技術購買，同時達到產能擴大的成效，也由於訓練 人員的流動，技術的分享，達到技術擴散與流動。也因此其他關係公司與廠商同時受益， 並且整體提升整個產業的技術發展，也由於技術的提升誘使更多的投資以取得良性的循 環。 第三階段、技術的吸收及自有技術的開發： 技術的吸收最重要的目的，在於成就本身擁有的技術與開發能力，縮短時程或者是 減少研發開支。自有技術的開發可從原本國家的基礎學術系統成就商業性的應用，而技 術的轉移包括複製或還原外國產品、採用引進之技術並透過學習加以改良及自行研發 等。適當的應用可促使國家產業的升級。 表2- 1 產業技術發展三階段之特性 階段一 階段二 階段三 建立新企業的方式 移轉國外技術 本地技術與創業者 之流動 科技工作重點 施行引進之技術 吸收領會技術以增 進產品多元化 改善技術以強化競 爭優勢 關鍵之人力資源 國外專家 受訓於供應商之本 地技術人才 本地科學與工程人 才 生產技術 無效率 較有效率 技術改變之主要來 源 國外整組技術移轉 自有努力的成果 國際技術移轉之主 要形式 單項技術 外在影響技術改變 之主要來源 供應商與政府 顧客，競爭者 市場 本地(低度競爭) 本地與海外(高度競 爭) 研發及工程之重點 工程 發展與工程 研發與工程 零組件之供應來源 多數為國外 多為國內 政府政策之重要性 進口替代與外資控 制 促進外銷 當地應用科技之機 構 顧問 改良發展 研發

資料來源：Kim, L. (1980). Strategy of Development of Industrial Technology in a Developing Country(9-3, pp.254-277). Research Policy.

2.3 產業發展模式與優勢理論

美國的Bela Balassa 於 1979 提出階段性比較利益理論便認為傳統理論大多把靜態 的成本效益與生產因素具象化，卻沒有考慮到時間的因素。這表示，傳統理論著重於切 片檢驗而較少顧慮到產業整體的流動與發展。技術會不斷的演進變化，且生產因素可能 在國家之間移動。尤其現在國際化的趨勢，國與國之間的資源競合運用更是普遍。而國 家隨著整體經濟發展，新的產品、生產流程與市場的變化都會影響產業優勢的不同。因 此在研究產業發展模式時便不能只考慮靜態的比較利益法則，需要同時顧慮時間因素與 技術成長等動態要素。 Porter提出鑽石結構模式來比較且解釋產業在不同國家的發展情形（如圖 2- 2）。 Porter認為產業的發展有特定因素，而這些因素會相互影響造成產業不同成長變化。 Porter將此鑽石架構將產業發展的基本因素分為六種：生產要素、需求條件、相關與支 援產業、企業策略結構與競爭對手、機會以及政府[9]。 生產要素：這裡指的主要是所有產品與服務的生產需求。各個國家或者企業在特定 產業競爭中擁有不同的競爭優劣勢。例如，自然資源，人力資源，政府結構，技術能力， 資本成本，還又各項相關的基礎建設或者進階發展積構等重要因素。 需求條件：本國市場對於產品或者服務的需要或者可能容納量。 相關產業和支援產業的表現：上下游的產業是否可支撐產業發展的各項成長動能。 企業的策略、結構與競爭對手：企業的競爭策略與結構以及產業市場的競爭對手與 態勢。 機會：某些特定的因素或者時間可能因為改變而成就產業成長動力。例如如某些科 技的重大突破、全球金融市場或匯率的重大變化，全球原物料的成長或者衰減、生產成 本的減少或者提高，又例如突然發生的戰爭等機會因素。 政府：政府本身有著各項政策工具可以對於產業進行輔導或者以各項優惠的方案誘 發成長。政府可能透過稅制，或者客種產業回饋改變產業的競爭優劣勢，例如，國內政 府如果補助特定產業在於稅率減免或者是出口補助，可增加此產業廠商在於國際的競爭 力。又或者控制外國進口物品以穩定國內同類物品廠商獲利水準。

從這個結構中，Porter 強調產業的優勢在於基本條件的互相影響。藉由這些關鍵條 件，可以評估產業環境的變化與改變的效果。因此配合國家的特有資源條件與優勢，並 經分析及評估，可以提供有用的資料，促使政府制定、執行、控制與規劃最有利於企業 的相關政策。 企業策略 企業結構 競爭程度 生產要素 需求條件 相 關 與 支 援性產業 機會 政府 圖2- 2 鑽石結構模式

資料來源：Porter, M. E. (1990). The Competitive Advantage of Nations(pp. 127). New York: Free Press.

然而，Porter 的鑽石架構並沒有解釋為何在相似的方式與條件下，有些國家的產業 仍無法達到成長優勢。

2.4 產業創新需求資源理論

Rothwell 及 Zegveld認為由Porter進一步提出的競爭優勢理論，其將競爭層面提升 到國家層次，並把技術進步與創新列為思考重點[10]。然而Porter的論點雖然已經明確顯 示將產業技術創新對於國家競爭優勢的重要性也列出各項關鍵因素互相的關聯性與重 要性，但是Porter的理論卻未曾明確的表示產業該要如何規劃與執行來達到產業創新以 及產業升級。簡單來說缺乏具體的策略方向。 傳統分析通常單純以技術發展做為產業創新的需求因素。然而以現代而言，創新不 能只包含產品與服務的創新，還包含所有相關結構，例如商業模式，基礎建設的架構， 或是組織能力的架構。包含了從創新，設計，流程，執行，品管，以至於到達消費者面 前的實際應用。 Rothwell 及 Zegveld [11]歸納出產業創新所需要的因素，包含了技術知識與人力資 源、市場資訊與管理技巧、財務資源、研究發展、研究環境、國內市場、國外市場、國 內市場環境、國外市場環境等九種資源條件。Rothwell與Zegveld[11]認為國家與企業可 以藉由政策改變成長的因素與條件來獲得競爭上的優勢。不同產也鎖需求的的優勢資源 會因為不同時期與環境而有所不同。 徐作聖[12]對於分析產業發展階段模式，更進一步提出科技的演進過程 (如表 2-2)。徐作聖認為產業在不同的發展時期與環境應針對不同需求有不同應變方法。政府 與產業可依據產業在當時情境所有實際需求做適當的規劃與執行。 以傳統產業發展與競爭觀點的來看，國家的生產因素與環境都是固定不變的，競爭 優劣勢的分析容易成為切片式的而無法兼顧到整個產業發展動態。然而在實際的產業競 爭行為上，創新與變革才是基本常態。如何因應產業競爭行為的動態行為而發展各項鼓 勵策略的規劃，將是分析的重點。 因此如果用新的觀點來看產業競爭行為，如何引導產業的創新來改變限制條件，進 而創造出新的競爭優勢會是其關鍵要素。

創新結構需求要素（Innovation infrastructure requirement）便是針對產業的創新過程 與結構做更細部的分析與研究，以找出產業創新與發展的基礎需求條件。

10 _{Porter, M. E. (1990). The Competitive Advantage of Nations. New York: Free Press.}

表2-2 科技演進過程 發展階段 科技差距 資金需求 資金來源 主要支出 產業結構 主要競爭策略 1 極大 不確定 企業內部或_政府補助 產品研發及市調 尚未發展 未確定 2 差距縮_小 高 企業內部 產品及製程開發；市場_開發 市場區隔中壟斷_{或整體完全競爭} 集中差異化 3 差距極 小 創新產品 較低；大宗 產品極高 創投基金及 企業內部 產品推出速度及開發 風險 (企業創新精神) 壟斷或寡斷式競 爭 全面差異化 或成本領導 4 無差距 極高 股市基金 市場開發與行銷 寡斷式競爭 全面或集中_{式成本領導} 資料來源：徐作聖（1995）。全球科技政策與企業經營(pp. 7)。台北：華泰書局。

2.5 創新政策

2.5.1 創新政策的基本理論

從過去國家策略種類之不同可以歸納成一個量表，假設一端為自由放任主義而另一 端則會是積極干預。如果分析美國、日本、德國、法國等以開發國家採行之產業政策及 經驗分析，政府對產業活動採行的政策取向通常坐落在此量表的中間。這主要是以平均 值而論，政府策略制定通常會對不同產業狀況而有調整。嬰兒吃的食物跟成年人的食物 會有不同的健康考量。 其中有三種基本理念對政策目標及策略的抉擇影響最大：「塑造有利環境論」 (favorite environment promotionist)、「創新導向論」(innovation pushers)、「結構調整論」 (structure adjusters)[13]。 一、塑造有利環境論：主張政府機構的職責在於塑造適合產業發展的環境。例如壓 低本國匯率以增加出口競爭力，又或者提供各項科技園區產生群聚效應。 二、創新導向論：主要在於政府該能主動積極的推動並且激發各項產業的創新。基 於有限資源的分配，政府可選取並且以各種實際措施鼓勵明星產業的發展，促使成為經 濟成長的動能。政府機構本身需要有足夠能力選取以及培育適當的產業。 三、結構調整論：政府該著重於結構的調整，促進產業內的新舊汰換以確保經濟的 活力與動能。而調整的方式依據當時市場狀況而進行引導。此種基本理念基本概念在於 協助及引導市場機能的轉變。許多自由經濟理論的學者認為，政府的干預愈少愈好，但 基於下列理由，一般認為政府應介入並形成相關政策[14]： 基礎性科技技術具有外部性經濟，加上研發所需資訊的公共財 特性，以及研發活 動的不確定性與不可分割性（經濟規模），導致企業投資的資源低於最適水準，有必要 由政府支持該活動[15]。 依據動態比較利益理論，在其他國家已投入新興產業科技研發，本國若未採產業政 策誘導企業從事研發而改變企業在學習曲線的位置，則將居於競爭劣勢。 13 _{林建山（1995）。產業政策與產業管理。台北：環球經濟社。} 14 _{蘇俊榮（1998）。產業組合與創新政策之分析-以台灣積體電路產業為例(20)。國立交通大學碩士論文。}

依據產業組織理論，凡具備相當程度規模的企業組織若從事研究發展應可以有成果 出現。但對多數規模小且資金不足的企業而言，面對技術快速變動及高風險，並無能力 進行，而須由政府政策介入。 此外，保護主義、幼稚工業理論和不平衡成長理論者，則主張政府應介入經濟活動， 引導相關產業發展方向。 基於外部效果、經濟規模、動態競爭和幼稚工業保護等理由，政府對新興產業制訂 產業政策做為領導或者輔助有其需求，以增加產業發展的可能性。

2.5.2 產業政策工具

政策是政府用以介入產業發展所能具體實現的手段。Rothwell及Zegveld在研究政府 之創新政策中指出，創新政策應包括科技政策及產業政策。而以政策對科技活動之作用 層面，可將政策分為分為下列三類以及12 項政策工具(表 2-3)： Š Supply 供給面政策：政府可直接投入的各項資源，即財務、人力、技術支援、基礎建 設與公共服務等。以各項資源或是優惠刺激產業產出推動市場發展 Š Demand 需求面政策：例如政府提供對技術的需求直接擴張產業所需市場，刺激產業 動能以及投注資金；例如政府對於過路收費電子化的需求將引導廠商開發相關產品， 也或者以合約研究方式發展科技之應用。政府可以擴大內需市場滿足新興產業初期所 需生存要件 Š Environmental 環境面政策：指影響科技發展之環境條件。例如專利保護法案、租稅減 免及各項規則經濟體之法令之制定 Rothwell 及 Zegveld 由其他的研究指出，政策的形成主要在於政策工具的運作，而 政策工具主要可以分成三類，分別為財務支援、人力支援與技術支援。為了創造市場需 求，政府可針對目標產業提出合約研究，公共採購等擴大內需。 此外，政府需建立科技發展的基礎結構及各種恰當的法令措施，以鼓勵學術界、企 業界的研究發展、技術引進與擴散。[16]

16 _{Dogson, M., Rothwell, R. (1994). The Handbook of Industrial Innovation. Cheltenham, U.K.: Edward Elgar}

表2-3 政府政策工具的分類 分類 政策工具 定 義 範例 1.公營事業 指政府所實施與公營事業成 立、營運及管理等相關之各項 措施。 公有事業的創新、發展新興產 業、公營事業首倡引進新技 術、參與民營企業 2.科學與技 術開發 政府直接或間接鼓勵各項科學 與技術發展之作為。 研究實驗室、支援研究單位、 學術性團體、專業協會、研究 特許 3.教育與訓練 指政府針對教育體制及訓練體 系之各項政策。 一般教育、大學、技職教育、 見習計劃、延續和高深教育、 再訓練 供 給 面 政 策 4。資訊服務 政府以直接或間接方式鼓勵技 術及市場資訊流通之作為。 資訊網路與中心建構、圖書 館、顧問與諮詢服務、資料庫、 聯絡服務 5.財務金融 政府直接或間接給於企業之各 項財務支援。 特許、貸款、補助金、財物分 配安排、設備提供、建物或服 務、貸款保證、出口信用貸款 等 6.租稅優惠 政府給予企業各項稅賦上的減 免。 公司、個人、間接和薪資稅、 租稅扣抵 7.法規及管制政府為規範市場秩序之各項措 施。 專利權、環境和健康規訂、獨 占規範 環 境 面 政 策 8.政策性策略 政府基於協助產業發展所制訂 各項策略性措施。 規劃、區域政策、獎勵創新、 鼓勵企業合併或聯盟、公共諮 詢及輔導 9.政府採購 中央政府及各級地方政府各項 採購之規定。 中央或地方政府的採購、公營 事業之採購、R&D 合約研究、 原型採購 10.公共服務 有關解決社會問題之各項服務 性措施。 健康服務、公共建築物、建設、 運輸、電信 11.貿易管制 指政府各項進出口管制措施。 貿易協定、關稅、貨幣調節 需 求 面 政 策 _{12.海外機構 指政府直接設立或間接協助企} 業海外設立各種分支機構之作 為。 海外貿易組織

資料來源：Rothwell, R., Zegveld, W. (1981). Industrial Innovation and Public Policy(pp.61). London: Frances Printer.

依經濟學家的角度而言，能夠達到成功的創新需要技術「供給」和市場「需求」產 生良好的互補與化學作用。就供給面而言，新產品開發和其製程端視下列三種投入要素 之適當程度而定： Š 科學與技術之知識及人力資源 Š 有關創新的市場資訊及確保研究發展、生產和銷售所需的管理技術 Š 財力資源 從圖2-3 表示，政府可以透過直接參與科學與研發，或透過改善上述三要素，以符 合新產品創新需求。政府亦可經由需求面的政策加強創新，政府可以在國內市場不論間 接或直接提出需求與資金來源，亦或選擇改變國際貿易的方式，做為加強需求面的方案。 圖2- 3 創新過程與政策工具的作用

資料來源：Rothwell, R., Zegveld, W. (1981). Industrial Innovation and Public Policy(pp.61). London: Frances Printer.

Rothwell 及 Zegveld 認為政策在針對不同目標上該有不同的因應方式。例如財務政 策工具而言，當決策者在考量因應的方案的時候，針對總體大環境或是以企業為單位的 金融政策該有不同的政策工具可供使用。關鍵將在於怎麼投注適當的資源發展出目標產 業。整理Rothwell 及 Zegveld 的理論可歸納出政府輔導產業的方式主要包括有，培育 小型企業、發展大型企業、發展特定技術、專注於特定的產業領域、提昇產業技術潛力、 塑造產業環境與強化總體環境等八類。

2.6 國家產業組合規劃

2.6.1 策略性產業組合分析相關理論

從Porter 的認知來看，策略性產業類似於「關鍵性產業」，是當考量各項資源有限 的時候必須將有限的資源運用在少數而有價值的產業上。當一個決策者在做策略性產業 的選擇時，應該因應各國不同的籌碼，例如經濟能力或是天然資源等等，而有所差異。 早期對於產業的策略推動傾向「前推效果」的觀念，這是認為上游產也可因為擴充 原則跟產品服務的推廣可以推動下游產業的發展。 相反的「後引效果」則是由下游廠商的需求帶動上游廠商的發展。因此以策略來看， 如果能夠同時擴大這兩種效應而將能倍數成就產業的成長。 策略性產業的特質在Kotler的認知應是能造成產業逆轉效應（converse effect），由 產業發展進而導引產業在技術上的持續進步與創新。例如日本政府培育Audio，VCR， TV,PC ，Phone等科技產業，就是利用在產品上技術與經驗的組合便能創造許多新產業 與技術的興起（snowball effect），如圖 2-1 所示。其次有些產業可以經過時間的演進而 轉化（lean industry），不會因替代性產品的出現而沒落（substitution effect）。再者是 產業的技術可以融合而造成新興產業的與起(spillover effect)。策略性產業的選擇因上述 論點做為評價的標準。[17] 由於不同時間點國家的優勢與需求會有所不同，因此，在選擇應用策略的時候還需 要做些許調整。Rostow認為國家工業的發展可分為五個階段：傳統社會階段、起飛階段、 成熟社會階段以及大眾消費階段。不同時間點會有不同的領導性產業（leading sector） 以高成長性同時提升全面的經濟發展。也因此政府必須針對這些不斷出現的領導性產業 （leading sector）施與不同的政策輔助[18]。 Porter 則勾勒出國家的經濟發展的四個階段：生產因素導向、投資導向、創新導向 與富裕導向。在不同的時期會產生不同的優劣勢與其需求。例如在產業發展的基礎階 段，策略性產業通常憑藉天然擁有的資源作為產業發展優勢。

17 _{Kolter, P., Jatusripitak, S., and Maesincee, S. (1997). The Marketing of Nations(pp. 207). New York: Free}

Press.

成長到一定規模時候，會轉向成投資導向的發展，這時候必須考慮技術的能力與資 產的投資報酬率[19]。所以策略性產業的選擇最終需要對國家資源與發展做為長遠的規 劃，同時得因應不同的發展時期有著不同的目標與任務。以期待最終能帶領整個國家經 濟體的提升。

2.6.2 策略性產業組合分析規劃模式

Kolter 與 Kim 兩位學者所提出的策略性產業規劃模式較為完整且被廣泛的使用。 Kolter 認為策略性產業組合是從國內各項產業之中選擇出合適發展產業的群組，尤其是 產業附加價值高或者本身有高競爭優勢的，並在同時淘汰衰退或生產力較低的產業。 在策略性產業組合分析過程中，首先必須先定義出影響產業發展的條件，並且制定 因該達到之目標，最後才尋求適合的產業輔助策略。從Kotler的產業組合分析模式中， 可看出用來檢驗分析產業組合的的函數主要有二大項(如圖 2- 4)。每個國家比較自身與 其他國家在競爭條件上的優劣不同之後，在依靠所選擇的競爭策略發展最適合的產業做 為重點開發。政府則透過政策工具局部或全面輔助產業競爭力。 圖2- 4 策略性產業選擇分析模式 產業吸引力 高附加價值 核心關鍵產業 未來的競爭力 專門化產業 具有出口潛力 國內市場需求高 國家競爭能力 國家產業潛能評估 國家產業發展能力 國家產業發展

資料來源：Kolter, P., Jatuscripitak, S., and Maesincee, S. (1997). The Marketing of Nations(pp. 214). New York: Free Press.

強 中 弱 產業吸引力 _高 中 低 國家競爭能力 圖2- 5 國家產業組合分析

資料來源：Kolter, P., Jatuscripitak, S., and Maesincee, S. (1997). The Marketing of Nations(pp. 219). New York: Free Press. 從國家產業組合分析圖來看，政府可依據在每一方塊中不同的產業需求，發展能力 所及的輔助方案（如圖2- 5）。

2.6.3 政策規劃與分析模式

如何利用有限的資源創造產業的優勢加強成長與減少障礙是政府決策的重點。產業 發展屬於動態，必須隨時快速因應成長所需因素。因此，有效的策略分析模式對於決策 者有重要的意義，而成為研究的重點。 Kotler 研究日本的產業發展策略發現日本產業的發展主要有一套規劃模式，其模式 主要發展目標、投資策略與需求生產要素三種構面來選擇重點產業發展與設計主要的政 策。 Rothwell及 Zegveld認為在實際的競爭行為下，國家與產業可以透過不同的途徑來 獲取產業創新所需的資源與條件，分別為：塑造產業環境、強化總體環境、專注特定技 術領域、專注特定產業領域、提昇產業技術潛力、培育小型企業、培育大型企業[20]。 在不同的途徑下所需要的資源在大同小異，不過Rothwell及 Zegveld並未針對不同的細 節作為說明。

第三章 風力發電產業

3.1 風力發電發展與基本技術介紹

風，是地球常見自然能源之一。源自於冷熱空氣對流產生的壓力循環。風的能量依 據風的速度快慢而有差異，風速越快，風力越強。風速大小也常以每秒幾公尺做為形容。 又或者以蒲福式風級來定義。以中央氣象局的資料顯示，目前國際通用之風力估計，係 以蒲福風級為標準。蒲福氏為英國海軍上將，於 1805 年首創風力分級標準。先僅用於 海上，後亦用於陸上，並屢經修訂，乃成今日通用之風級。實際風速與蒲福風級之經驗 關係式為： Ｖ= 0.836 x (Ｂ3/2₎ Ｂ為蒲福風級數 Ｖ為風速（單位：公尺／秒） 而在台灣，夏秋之際的颱風，氣象報導就是以蒲福式風的等級來形容，例如東北海 上現在是十級風。 當風速在3~5(m/s)左右時，風力機才會開始發電，而開始發電之風速 c V 稱為切入 風速(Cut-in speed)；當風速達到 12~15(m/s)左右時，風力機即進入額定操作轉速，此時 風速rV 稱為額定風速(Rated speed)；當風速達到 25~40(m/s)左右時，風力機為避免損害 即進入停機狀態，而此風速f V 稱為切出風速 (Cut-out speed)。在切入風速到額定風速 其間，風力機的輸出正比於風速的三次方，而從額定風速到切出風速的操作範圍內，風 力機的輸出為一定值亦即為額定輸出，當超過切出風速時，風力機停機則無輸出功率。 風力發電基本技術其實再遠久時代又開始發展了。千年以前的古中國人與波斯人就 已經有利用風力耕種與汲水的紀錄。從1229 年荷蘭人也以風車做為農作灌溉，輾磨穀 物等，都是利用天然風力產生動力與動能，更因為歐洲風力豐沛穩定，風力運用也在歐 洲發揚光大。

表3- 1 風力等級 蒲福風 級 風之稱謂 一 般 敘 述 每秒公尺 m/s 每時浬 kts 0 無風 calm 煙直上 不足0.3 不足1 1 軟風 light air 僅煙能表示風向，但不能轉動風 標。 0.3-1.5 1-3 2 輕風 slight breeze 人面感覺有風，樹葉搖動，普通之 風標轉動。 1.6-3.3 4-7 3 微風 gentle breeze 樹葉及小枝搖動不息，旌旗飄展。 3.4-5.4 8-12 4 和風 moderate breeze 塵土及碎紙被風吹揚，樹之分枝搖 動。 5.5-7.9 13-16 5 清風 fresh breeze 有葉之小樹開始搖擺。 8.0-10.7 17-21 6 強風 strong breeze 樹之木枝搖動，電線發出呼呼嘯 聲，張傘困難。 10.8-13.8 22-27 7 疾風 near gale 全樹搖動，逆風行走感困難。 13.9-17.1 28-33 8 大風 gale 小樹枝被吹折，步行不能前進。 17.2-20.7 34-40 9 烈風 strong gale 建築物有損壞，煙囪被吹倒。 20.8-24.4 41-47 10 狂風 storm 樹被風拔起，建築物有相當破壞。 24.5-28.4 48-55 11 暴風 violent storm 極少見，如出現必有重大災害。 28.5-32.6 56-63 12 颶風 hurricane 32.7-36.9 64-71 13 － 37.0-41.4 72-80 14 － 41.5-46.1 81-89 15 － 46.2-50.9 90-99 16 － 51.0-56.0 100-108 資料來源：台灣氣象局(2007)。民國 96 年，取自： http://www.cwb.gov.tw/V5/education/knowledge/Data/dict/009.htm。

在十九世紀末，丹麥的氣象學家保羅‧拉‧庫爾(Poul La Cour)製造出第一部風力發 電機，但當時由於經濟效益過低，風力發電機並沒有受到重視。因為相比之下燃煤與石 油所產生的能源更廉價也更穩定。直到最近幾年，能源危機與環保意識抬頭帶動了風力 發電機的發展，1980 年代有 55 瓩的風機，到了 1985 年則開發出 110 瓩，到了 1990 年 代，發展到了250 瓩，1990 年代中期有 600 瓩，2000 年後則有 2000 瓩以上等級的風機 出現。目前，全球安裝的風力發電機組超過了60000 部以上，機組容量大多為 600 至 3000 瓩不等，目前主流機組為2000 瓩，最大機組為 5000 瓩。 風力發電機主要是以風的流動推動葉片，轉動輪軸，帶動發電機，進而產生電源。 從無形的風能，轉換成機械能，再轉換成電能。近年來風力發電受惠於航太技術的精進， 材料更輕，機組產生的電力更有效率，使得風力發電已經幾乎接近於日常生活所用的核 能與火力發電。 現今的風力發電機也使用微電腦控制，可因應風力大小的改變與方向而自動開啟或 是關閉，也可以跟著風向自由轉動。 在遠距控制與自動化的科技加持下，風力發電機 並不需要人員就近照顧。 風會因為障礙物的影響而減弱，例如颱風經過台灣的時候，風力會因為中央山脈而 迅速減弱。而離開地面愈高風速愈大，這我們可在高樓或是高山巔峰處得到感受。因此 為擷取更多風能，風力發電機就開始越長越高也越來越大。塔越高能夠獲得更高的風 速，而增大葉片面積以擷取更多的風力，因此風力機持續地朝巨型化發展。也因此，風 力發電相當仰賴各地風場的天然特性，通常會設置於開闊區域，如海濱、防風林、田埂、 漁塭、河海堤、山脊等。 未來趨勢技術-離岸風力發電 世界各地越來越重視離岸風力發電機組設備所帶來之效益，其中主要原因是離岸風 速比陸上潛在風速來得高，能產生較多的電力。再者，比陸基風力發電機來說，離岸風 力發電不會佔用到人們使用土地，也比較不會影響景觀，因為遠離人類居住與視線。而 在理論上，每增加10％的風速，會增加 30％電力的產出。但是離岸風力發電設備所需 之安裝及支撐結構費用都會比陸上風力發電設備來得昂貴。 首先，運輸電力成本相當高，因為遠裡城市電網，要另外架設，而距離越遠電力傳 送耗損越大。 再者，在海上因為沒有實質土地可供建設與架構，又要受到強力海浪侵 襲，所以架設的成本跟技術都相對較高。

未來趨勢技術-風力與太陽能或是其他再生能源的結合 由於近年油價飆漲，已經有不少人預期每桶油價將會突破100 美元。在這樣石油能 源緊張的趨勢下，除了風力發電，其他再生能源，如太陽能或是生物能源都是同樣受到 關注的。因此，世界各國也在積極發展各項再生能源的整合。再生能源的整合最主要的 原因在於再生能源本質，如風力發電或是太陽能容易受到到氣候，季節，地區的限制， 導致能源供應不穩定，將彼此結合以提供穩定而更有效率的電源。

世界風力發電開發趨勢: 歐洲

德國 德國是全球風力發電大戶，1990 年起到 2007 年已經有了 17 個年頭。近 10 年來其 風力發電裝置容量整體成長達60 倍。德國於 1991 年啟始能源供應法案，強制要求電力 公司與風力發電機組併聯，同時須以一固定價格購買風能電力。1997 年的時候，德國將 風力發電機組視為特惠建築並且在2000 年的時候通過再生能源優先權法案。 到了2001 年，德國風力發電產業新裝置的發電量首度超過 2,000 百萬瓦 (MW)。 至2001 年 9 月底，全德國裝置了 10500 座風力發電機組 (WEC)，總發電量達 7500MW。 德國將電力供應報酬與電價連結在一起，促使風力發電產業獲得穩定成長。1999 年能源 供應法案終止，此能源供應法案獲得德國政府好評，並且風力發電(WEC)業者獲得相當 於8.5 美分/每 KW 小時的固定收購電價，也得到預期 20 年營運的法律保護。 從這裡可以看出，德國將風力發電視為長期發展之策略，長期培養幫助風力發電產 業，並在每年持續不斷成長。德國在2003 年新增的風電裝機容量由於陸基風電已經達 到飽和，為3,247MW，2004 年新增容量則下降為 2,019MW，然而還會持續以離岸風力 發電增加風力發電量。 預計由現在的 4％提升到 20％的全國供電量，目標在 2020 年完 成此目標。而核能發電計畫將會被淘汰掉。

圖3-1：風力發電裝置量成長趨勢：德國 資料來源: German Wind Energy Association (BWE: www.wind-energie.de), 2007.

丹麥 丹麥也是歐洲著名風力發電大國也是推動風力發電的重要先驅，在1970 年代的時 候就致力於發展商用風力發電機組。 丹麥政府以積極的政策輔助風力發電的成長。在1993 年的時候就以補助金的方式 鼓勵風力發電，在1996 年的時候的電力政策(Energy 21)也要求再生能源要在 2000 年的 時候達到全國用電的12~14％。而這也同時刺激了風力發電的成長，要求在 2005 年提供 1500MW。這目標在 1998 年的時候就將近完成，總共提供了 1467MW。 最近的計畫是要在2025 年的時候可以由風力發電提供全國 50％的電力；目前則是 有超過20％的電力需求是由風力發電所提供。預計要從 3000MW 的風力發電以倍數成 長到6000MW，並且以 500-1000 離岸風力發電機組供應所有住宅區電力需求。另外， 會投資在離岸風力發電機組以提供3500MW 的電力。有約 1250MW 會設置在丹麥西部， 其他則會設立在丹麥東部。

西班牙 西班牙是現今風力發電量僅次於德國的國家。在1999 年的時候，西班牙政府設定 2011 年的目標為 9000MW 的風力發電電力。但是在 2005 年已經提早達成此一目標。 2005 年，西班牙累計的風力發電量已經達到 10027MW。相較於 1999 年的 800MW， 西班牙風力發電有著戲劇性的成長。不過2005 年新增裝置量為 1764MW，比 2004 年的 2064MW 減少 14.53％，顯示有飽和趨緩的跡象。預期 2006 年會新增風力機裝置容量達 到1500MW，而目標預計要在 2011 年時候達成 20000MW 的風力發電量。 西班牙致力推動風力發電產業帶來了更多的工作機會與經濟成長。例如Gamesa 跟 Ecotecnia 都是全球風力發電機大廠，並且以電力公司參與風力發電廠商的投資，也給予 本地化生產補貼跟獎勵措施。

世界風力發電開發趨勢: 北美洲

美國 美國近兩年來為了減少再石化能源上的依賴，也積極發展風力發電，美國政府因此 制定風能生產税抵減法案(The Wind Energy Production Tax Credit，PTC)，使美國在 2005 與2006 年連續兩年成為風力發電新增容量最多的國家。2005 年新增了 2431MW，而到 2006 年新裝置風力發電機組容量為 2454MW。到 2006 年的總風力發電容量為

11635MW，大幅拉進跟第二名的西班牙的差距。而美國風能協會也持續向國會申請抵 稅法案的延期，目前延至2008 年底結束，以拉長風力發電成長的力道。另外美國聯邦 政府通過再生能源配比(Renewable Portfolio Standard，RPS)，令各州政府設定各州的再 生能源比例，也有助於美國風力市場發展。

世界風力發電開發趨勢: 亞洲

中國 中國大陸在2006 年實施可再生能源法，以減稅，電力優惠價格，貸款優惠，跟各 項補貼讓風力發電發展進步神速。中國大陸風力發電市場受惠於相關措施成長了約66 ％。中國大陸憑藉著國土遼闊的優勢，已在16 個省，市，自治區等地發展風力發電設 施，尤其在發展大西北地區有著相當的助益。2006 年中國大陸增加了 1347MW 的風力 發電容量，以2604 總容量超越義大利成為世界第六大風力發電國家。 在 2007 年持續 增加1500MW 的風力發電，並且在”十一五”的國家規劃當中列為重要事項，以 2010 年 的5GW 的風力發電容量為目標，可望在 2008 年提前完成。

印度 印度經濟由於處於高速成長的狀況，連帶電力需求也高速的成長。為了因應電力需 求，印度也加緊投入風力發電市場。在2006 年印度新裝置了 1840MW 的風力發電量， 而到2007 年 3 月底的時候裝置了總風力發電量 7082MW，成為世界第四大的風力發電 國家。 目前印度預計陸基風力發電蘊藏量為65000MW。未來幾年印度風力發電市場仍然 處於成長階段，預計從2007 年到 2011 年會成長 11800MW，而達到 18028MW 的總量。 台灣 跟上述國家相比，台灣身為一個島國，風力有其獨特優勢。西部沿海以及離島地區， 風速通常在每秒5 公尺以上。 但是，目前台灣風力發電產業尚處於萌芽階段。目前台 電已完成風力發電10 年發展計畫中風力發電一，二期規劃，並且在 2007 年進行第三期 的招標。一期計畫於石門，恆春，大潭與觀園等地至2006 年完成 32 部機組。二期計畫 則於2005 年展開，預計設置 62 部風力發電機。 2005 年已完工的風力發電電力容量為 111.7MW，目標到 2010 年的風力發電電能為 2159MW，發電量為 57.6 度，達到全國供電量的 2.5％。為達到目標，則必須以高倍數 的速度成長裝設風力發電機，而這也代表著龐大的商機。然目前國內採用個別招標法， 致使國外大廠也興趣缺缺。 目前國內推動風力發電系統，以每度電2 元新台幣收購，並且還包括了其他例如設 備補助，低利貸款，租稅減免，加速折舊等獎勵方案。例如，如公司投資新的再生能源 設備，13％內的支出可以抵減營利事業所得稅。投資再生能源產業股價 20％內可抵減所 得稅。低利貸款則是以不超過郵政兩年儲蓄今年席機動利率加2.45％。並且再生能源設 備進口免關稅。 風力發電的成長也同時符合世界追求環境保護的趨勢。風力發電不像火力發電，核 能發電等，在產生電力的同時，還會產生殘留廢物或是溫室氣體。且由於風力不需要花 錢購買燃料，也因此在設立之後可節省燃料費用，屬於一石二鳥的發電方案。

風力發電產業促進可觀的就業人口成長

歐洲的風力發電快速發展也使得相關就業人口急增，例如在丹麥，其直接或間接受 僱於風力機製造業的人數由1991 年的 2,900 人成長至 2002 年的 21,000 人，比該國從事 水泥或鋼鐵製造業都高。 德國從事風力發電相關產業人口更達45,000 人。2004 年參與風力機整體的製造、

安裝與保養之就業人口，歐洲約為72,000 人，全球約 90,000-100,000 人，根據「風力 12」所做之評估，2020 年以前全球從事風電產業人口將達 200,000 人，成為目前的兩倍。

溫室效應與溫室氣體

根據行政院環境保護局的定義，溫室效應：地球表面能量主要來自於太陽之輻射， 屬於短波的入射波經大氣吸收、地表及大氣反射後僅剩約49%為地表所吸收，此經地表 土壤、水體、植物等吸收後的能量復以長波輻射方式釋出，一部分為對流層水氣（H2O） 及二氧化碳（CO2）吸收，一部分在平流層為甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氟氯碳 化物（CFCs）等所吸收，其餘則逸入太空。 這表示，當溫室氣體越來越多的時候，則會吸收更多來自太陽的輻射與熱能，而造 成全球溫度暖化。造成的影響非常廣泛，最常被提到的是南北極的冰原的溶化，造成海 面上升，淹沒沿海陸地地區，減少陸地使用面積，甚至將大幅改變地理樣貌。對於台灣 這樣一個面積不大的島國而言，其嚴重性可能比其他幅員遼闊的大國來得重要。 另外，溫度上升會造成所有生物對於環境適應性的衝擊，有些對於溫度敏感度高的 物種可能會因此而滅絕。以目前這種快速的增溫，有的生物，如微生物，可以快速適應， 但是許多其他生物將無法及時適應而滅絕。這會造成生態環境(ECO System)的失衡甚至 整個食物鏈的破壞。而這些滅絕的物種難保不是下一個絕症的解藥，或者是新科技突破 的契機。溫室效應整體影響到全球氣候還有生態體系的平衡，而這對於生存於其中的人 類，其活動還有安全都有很大風險。 聯合國世界氣候會議於1997 年 12 月 11 日在日本京都發表了京都協議書(Kyoto Protocol To The United Nations Framework Convention on Climate Change)最主要就是為 了控制以下六種溫室氣體。1. 二氧化碳(CO₂)，2. 甲烷(CH₄)，3. 一氧化碳(N₂O)，4. 六 氟化硫(SF₆)，5. 全氟碳化物(PFCs)，6. 氫氟碳化物(HFCs)

京都協議書

京都協議書是因應全球暖化的趨勢做的世界性的協定。全稱是聯合國氣候變化框架 公約的京都協議書，由聯合國氣候變化框架公約(United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC)延伸而來，於 1997 年在日本京都定義。目的在於減少溫 室氣體的產生而影響世界氣候變化，且於2005 年 2 月 16 日已經生效。主要影響在於： ♦ 世界溫室氣體排放量總量管制：工業國家將削減溫室氣體總排放量 5.2％，與人為 排放量自然成長趨勢比較約削減30％ ♦ 個別或跨國合作減量，依各國不同有不同減量百分比 ♦ 目標期：減量成果以 2008~2012 五年平均為計算依據 ♦ 管制氣體：CO₂、CH₄、N₂O、HFCs、PFCs、SF₆等氣體 ♦ 排放量計算：1990 基準年為「淨排放量」，即人為排放量減去吸存量。而 1990 年 後進行造林、植林與伐木產生之排放淨值可與人為排放量抵減 ♦ 排放交易制度，使溫室氣體排放量可像物資般再國與國之間交易。 細節則另行規 定 ♦ 成立「綠色發展融資機制」提供經援協助減量 ♦ 罰則: 另外規定 ♦ 生效期：1998.3.16~1999.3.15 為議定書公開簽署期間。獲國內法定程序通過之附件 一國家二氧化碳排放量須佔所有附件一國家1990 年總排放量 55％以上，且批准國 家達55 國以上後 90 日議定書始生效 ♦ 非附件一國家：現階段並無新增減量義務 由於管制溫市氣體排放量直接或是間接影響各項產業，例如能源，石化等產業，可 能造成各國經濟影響成長與國家競爭力。而美國就以影響經濟為理由而尚未簽署此項協 議。目前最主要影響為歐洲等以開發國家，而例如中國等開發中國家目前尚未以此協議 規範。 雖然台灣並不是聯合國之會員，無法簽署京都議定書，且目前並無減量責任。依國 際環保公約之經驗，台灣就算不簽署公約及享受權利，但相關義務，卻仍需履行，若不 遵守，曾有遭到貿易制裁之經驗。而台灣二氧化碳排放量比較起世界人均平均排放量為 2.5 倍，佔全世界 1％，因此如何減低溫室氣體排放量更形嚴重。

3.2 風力發電產業定義

風力發電屬於再生能源，從元件結構可分為五大系統: 葉片、電力系統、結構系統、 傳動系統、控制系統。在這五大系統裡面包含了，葉片，葉輪輪殼，葉片軸承，傳動軸 承，發電機，齒輪箱，碟式煞車，旋角控制桿，機組座架，塔架，轉向控制，風力機艙， 油壓控制，等等零組件或是副系統。 這些零組件組合成完整的風力發電機組，搭配基礎電力電網，提供純淨的風能再生 電力。以工業研究院的資料顯示，目前世界級的發電設備集中在丹麥與德國等地。另外， 風力發電產業還包括了風場評估，系統憑證，安全規範，維修保養等非直接機構性的知 識與技術性產業。

3.3 風力發電市場

風力發電市場在環保需求聲浪中持續增加。近年來，雖然歐洲各國持續領先於風力 發電產業，但是其他如美洲與亞洲國家也逐一搶入領先群。2006 年全球新增裝置容量為 15,016MW，較 2005 年成長 30.3%，2006-2011 年新增裝置容量複和成長率為 17.4％。 美國，中國，與印度就是幾個迅速竄起的新風力發電需求市場。歐洲的後起之秀則會以 英國與法國為主。