從德國的角度來看 中華民國（臺灣）21世紀的電力能源安全政策： 借鏡與戰略 - 政大學術集成
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(2) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 謝辭. 2013 年底剛從德國科隆大學中文系及政治系畢業的我心理徬徨,在尋找我的人生該前進的方向。 由於我之前在中國大陸,日本的留學及實習經驗,我決定加強學科知識的同時,也要強化自己 的外文能力。中文授課就讀國際關係,深入學習日語及英語,成爲我的研究所階段的目標。. 第一個任務就是要找到一個適合的學習環境。學習環境良好,研究技術發達,網路及資訊流通自由 的臺灣就是最適合此目的的地方。基於這些原因,我開始申請臺灣學位的準備。. 我也幸運申請到德國學術交流中心(DAAD)與中華民國(臺灣)教育部的獎學金,心儀的國立政治大. 政 治 大. 學也允許我錄取。假如沒有政大,教育部與 DAAD 的協助,是很難實現我的碩士計劃這個遙不可 及的任務。因此,我想在此特別感謝政治大學,教育部與 DAAD 的各位。. 立. ‧ 國. 學. 另外,我想特別感謝駐德國柏林的臺北代表處。. 我仍待在美國華盛頓的時候,當時必須趕快處理學士畢業證書的認證,辦理台灣的簽證,這些都因. ‧. 為代表處的 Monica Klemm 女士與 Ralf Lange 先生的不斷協助而順利完成。. y. Nat. 他們在申請簽證以及確認學士畢業資料時的不斷幫助，使得我在政治大學的入學過程一切順利。. sit. io. 在政治大學的人員中,我特別想感謝我的指導教授盧業中老師。謝謝老師在寫作過程中的援助,. al. er. 也感謝老師對於我這個不了解台灣碩士論文條件的外國人給予大量的耐心。老師的恩情讓我心. n. iv n C 裡很感動。修讀老師的課程也大大開擴了我的視野,使我能從各種角度分析我們世界的變化。 hengchi U. 盧老師與外交系全員的協助使得我在政大的時光成為一生中獨一無二的經驗,給我未來繼續努力, 以及實現自己理想的知識與自信。. 我另外也想特別感謝我的論文口試評委張四立老師和姜家雄老師。他們友善的態度和精闢的建. 議使我順利完成畢業論文的任務。. 最後,我想感謝我的生活夥伴,古陵穎。她不斷的支持,在繁忙時間內的安慰與愛心,給我繼 續努力的力量。有你,我真的很幸福!謝謝你!. 樹安德（Julian Andre Baum） 中華民國 105 年 5 月 19 日. 於 綜合院館北棟 10 樓 271012 研究室.
(3) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 摘要 21 世紀初的中華民國（台灣）面對極大的能源安全挑戰。臺灣 7 成（*台灣電力公司） 的電力來自化進口化石火力（煤炭：47%；天然氣：29%）1。此初級能源幾乎都通過容易被 封鎖的海域運輸。中國大陸的崛起，北京在有戰略性的南海地區的軍事設施建設及在初級能源 需求上的增長，也使得臺灣為電力系統提供足夠燃料資源的能力提高難度。 另外，基於化石燃料的容量有限，開發中國家的需求增長，能源進口對臺灣經濟的負擔將愈來 愈大。官方的低碳政策以及民眾對核能的反感，也縮小了台北的選擇範圍。 爲了避免此現象對於臺灣經濟和生存的威脅，臺北需要新的思考，從新的角度來建立有效率的 政策規範。 本論文希望可以從德國的做法為此提供新思考方式。筆者認為，具有能源轉變領導 者地位的德國對於臺灣未來的電力能源安全可以提供不少貢獻，並指出台灣官方戰略的盲點。 判斷路線的優劣以後，筆者會使用德國戰略的部分做法以改善台灣之電力能源安全路線。 最 終，筆者通過至 2050 年的場景分析比較原本計劃與新戰略的發展區別。 通過上述的過程，筆 者希望可以提供改善台灣的電力能源安全發展的參考，並協助台灣保證未來的供電安全。. 學. ‧ 國. 立. 政 治 大. 關鍵字：臺灣，德國，能源安全，電力，再生能源，能源轉變 Summary. ‧. n. al. er. io. sit. y. Nat. At the dawn of the 21st century, the power sector of the Republic of China (Taiwan) faces a serious threat to the security of its energy resources. About 70% 1 of Taiwan’s electricity is produced from imported fossil fuels (coal: 47%, natural gas: 29%). Nearly all of these imports are shipping through unstable waters and regions. The rise of China, Beijing’s military build up in the strategically important South China Sea region as well as China’s thirst for more and more fossil fuels significantly limit Taiwan’s secure the resource flow for power generation purposes. In addition, fossil fuels are becoming more and more scarce as demand is rising in developing countries. The resulting increasing prices for energy resources put heavy pressure on Taiwan’s economy. Political commitments to decarbonize electricity generation, as well as strong public opposition against nuclear power further limit Taipei's options. In order to counteract these threats to Taiwan’s prosperity and security, Taipei needs to find news ways of thinking, assume a new perspective to create an efficient political framework that encourages clean, local electricity sources. Likewise, energy efficiency and conversation have to be improved significantly. This dissertation hopes to provide some insights into how Taiwan could achieve these goals. In my eyes, a comparison with Germany, who’s radical renewable energy strategy has been hailed worldwide, is useful in identifying the blind spots in Taiwan’s approach. After determining the key flaws of the ROC's official approach, I will apply parts of the German roadmap to enhance Taiwan's chances to significantly lower the import dependency of the power sector. Finally, I will different scenario analyses for both Taiwan's original strategy and the newly created framework, comparing the long term (until 2050) outcomes of the two approaches. Thoughout this process, I hope to point out alternatives to Taiwan’s current policy, and create an electric energy security roadmap that would significantly enhance the island’s ability to secure it’s 1 2015 data. Taiwan Power Company.. Ch. engchi. i n U. v.
(4) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. electricity production for years to come. Keywords: Taiwan, Germany, Energy Security, Electricity/Electric Energy, Electricity Generation, Renewable Energy, Energy Transformation. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 為了簡單化數據說明，本論文為顯示千瓦（Kilowatt），萬瓦（Megawatt），十萬瓦 （Gigawatt），千瓦小時（Kilowatt Hour），萬瓦小時（Megawatt Hour）等十萬瓦小時 （Gigawatt Hour）計量單位的意思使用以下寫法：KW，MW， GW，KWh，MWh，GWh 等。.
(5) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 目次: 第一章，緒論. 第一節，研究背景.........................................................................................................................1 第二節，研究問題...........................................................................................................................4 第三節，研究目的.........................................................................................................................11 第四節，文獻檢閱.........................................................................................................................12. 第五節，研究方法.......................................................................................................................25 第六節，論文架構….......................................................................................................................27. 治 政 第二章，中華民國（台灣）的電力能源安全戰略與借鏡 大 立 第一節，前言...............................................................................................................................29 ‧ 國. 學. 第二節，中華民國（台灣） 能源安全文獻....................................................................................31 第三節，2000 年至目前的電力能源發展戰略............................................................................36. ‧. 第四節，小結.................................................................................................................................51. Nat. 第三章，德國的電力能源安全戰略與借鏡. sit. y. 第一節，前言...............................................................................................................................53. er. io. 第二節，戰略之核心 - 德國經濟及能源部的 10 點計劃...........................................................54. al. n. v i n Ch 第四節，小結...............................................................................................................................106 engchi U. 第三節，德國計劃的核心部分之仔細介紹..................................................................................55. 第四章，德國戰略在台灣案例上的應用；新電力能源安全路線圖的建立. 第一節，前言.............................................................................................................................116 第二節，借鏡比較與戰略合併...................................................................................................116 第三節，發展場景分析...............................................................................................................137. 第四節，小結.............................................................................................................................156 第五章，結論…...............................................................................................................................157 第六章，參考文獻.........................................................................................................................161. I.
(6) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 圖目錄:. 圖 1-1 中華民國（臺灣）化石能源進口來源（2009 年）................................................5 圖 1-2 中華民國（臺灣）石油及天然氣進口來源（2009 年）...............................................6 圖 1-3 有效率電力市場的核心任務..........................................................................................8 圖 1-4 中華民國（臺灣）2014 年發電來源分布圖................................................................9. 圖 1-5 德國再生能源及核能現況與 2050 年計劃圖..........................................................23 圖 2-1 2010 年國際電價比較圖...............................................................................................40. 圖 2-2 政府計劃的再生能源發電設施融資系統..................................................................42. 治 政 圖 3-1 德國 2013 年陸上風力發電容量分布圖..................................................................60 大 立 圖 3-2 德國北海及波羅的海離岸風力建設計劃圖..............................................................61. 圖 2-3 有，無核四對未來備用容量率之影響圖....................................................................50. ‧ 國. 學. 圖 3-3 智慧電網基本設計顯示圖............................................................................................77. 圖 3-4 智慧電錶與電力消費顯示器........................................................................................78. ‧. 圖 3-5 基於電網擴展法（EnLAG）的高壓電線建設設計圖...............................................85. Nat. 圖 3-6 NAPE 的短期措施與長期展望....................................................................................91. sit. y. 圖 3-7 被動式節能屋的基本技術說明圖...............................................................................95. al. er. io. 圖 3-8 被動式節能屋的年度初級能源需求比較圖..............................................................97. n. 圖 3-9 筆者從 2013 年至 2014 年居住的被動式節能屋（許爾特市，近科隆）.......98. Ch. i n U. v. 圖 3-10 隔熱裝修後的一戶住宅...........................................................................................100. engchi. 圖 3-11 隔熱裝修後的雙戶住宅...........................................................................................101 圖 3-12 隔熱裝修後的多戶住宅...........................................................................................103. 圖 3-13 德國不動產能效證之樣本........................................................................................104. 圖 3-14 德國電力及初級能源消費與 GDP 成長之分離顯示圖......................................107. 圖 3-15 2015 年德國與周邊國家的電量貿易顯示圖......................................................110 圖 3-16 停電平均時間之國際比較圖...................................................................................113 圖 4-1 臺灣地區的風力發電潛力..........................................................................................121 圖 4-2 臺灣海域深度及離岸風力潛力顯示圖....................................................................123 II.
(7) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 圖 4-3 西班牙南部的 PS10 太陽能發電廠.........................................................................124 圖 4-4 中華民國（臺灣）高雄，西班牙賽維亞與德國慕尼黑的太陽輻射量之比較圖. .......................................................................................................................................................126. 圖 4-5 GE Hitachi 的 PRISM 快中子增殖反應爐............................................................130 圖 4-6 爲中國上海設計的被動式節能屋方案....................................................................133. 圖 4-7 位於中國湖州的熱帶地區被動式節能屋................................................................134. 圖 4-8 台灣 2030 年再生能源發展目標情境-完全達成-重要變數發展圖..................142. 政 治 大. 圖 4-9 台灣 2030 年再生能源發展目標情境-完全達成-土地使用顯示圖..................143. 立. 圖 4-10 台灣 2030 年再生能源發展目標情境-部分成功-重要變數發展圖................146. ‧ 國. 學. 圖 4-11 台灣 2030 年再生能源發展目標情境-部分成功-土地使用顯示圖................147. ‧. 圖 4-12 台灣參考德國低碳策略之規劃情境-完全達成-重要變數發展圖....................150. 圖 4-13 台灣參考德國低碳策略之規劃情境-完全達成-土地使用顯示圖....................152. sit. y. Nat. 圖 4-14 台灣參考德國低碳策略之規劃情境-部分達成-重要變數發展圖....................154. n. al. er. io. 圖 4-15 台灣參考德國低碳策略之規劃情境-部分達成-土地使用顯示圖....................155. Ch. engchi. III. i n U. v.
(8) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 表目錄:. 表 2-1 中華民國（臺灣）的綠能發電發展 SWOT 分析...................................................31 表 4-1 臺灣能源供需情境模擬器之重要變數....................................................................139. 表 4-2 原本戰略-成功-變數數據...........................................................................................141. 表 4-3 原本戰略-部分成功-變數數據...................................................................................145 表 4-4 臺德合併戰略-成功-變數數據...................................................................................148. 政 治 大. 表 4-5 臺德合併戰略-部分成功-變數數據..........................................................................153. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. IV. i n U. v.
(9) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 第一章､緒論. 第一節､研究背景. 美國著名自然科學革命者伊隆·馬斯克（Elon Musk）2015 年在美國演. 藝人員史提芬·宼伯（Stephen Colbert）的電視節目上（ The Late Show with Stephen Colbert）被詢問：「人類 21 世紀面對的最大挑戰是什麼？」 馬斯克先生回答的是：「我們面對的最大挑戰就是可持續性能源的發展」。1. 馬斯克先生的說法很有道理。能源以及電力是提供我們生活中最重要的基礎設. 政 治 大. 施條件之一。沒有電力，就開不了空調，電車無法開動，信息時代所有的電子. 立. 產品都不能使用。這樣的情況下，一個現代人無法繼續正常生活。沒有電力，. ‧ 國. 學. 整個國家會停滯，無法發展。因此電力運作的順利對於每一個國家的安全穩定 與生存，有極大的必要性。. ‧. 由於電力對於整個國家安全的重要性，因此保障電力的順利流動與能源. sit. y. Nat. 安全是一個國家的最重要任務之一。但石油，天然氣，煤炭等重要的發電能源，. er. io. 大部分來自不穩定，不和平的地區。而且不僅是多數的生產國不穩定，石化燃 料的運輸路線也是通過衝突中或者不穩定的區域及海域。例如，由於俄羅斯的. n. al. Ch. i n U. v. 干涉，歐俄之間的烏克蘭陷於內戰中，伊朗在霍爾木茲海峽（Hormuz. engchi. Strait）剝奪貨輪， 2中國大陸在南海地區的人工島上建設以利軍用的設施。. 另外，麻六甲海峽（Strait of Malacca）與亞丁灣（Gulf of Aden）的. 海盜問題繼續威脅海上的運輸安全。再者，恐怖分子在最近 15 年的崛起，也 對能源設施的安全造成極大的不安影響。 1. “Elon Musk Might Be A Super Villain,” CBS, accessed November 19, 2015, http://www.cbs.com/shows/the-late-show-with-stephencolbert/video/22E3D7EF-51FD-3B0C-0D53-B5B4A71CD96B/elon-musk-mightbe-a-super-villain/.. 2. “Iran seizes Marshall Islands Cargo Ship in Gulf Waters, Pentagon says, The Guardian, April 29, 2015. 1.
(10) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 假設這些區域當中的一兩個部分被封鎖，許多初級能源進口國. （Primary Energy Importers）3 會面對極大的能源威脅。自己本身內部資源. 不足的美國，德國以及中華民國（臺灣）就是好例子。假如化石燃料的運輸路. 線被封鎖的話，他們的能源進口量一下子會大量減低，全球市場上的能源價格. 會飛快增長。能源的可及性（Accessibility）4就不能保障了。如果發生這樣的 情形，三國的經濟發展，社會穩定與國家安全會受到極大的損害。. 除此之外，由於像石油，煤炭，天然氣等自然資源有限，開發中國家的. 能源需求不斷增長，傳統的火力發電方式越來越不經濟化，自然資源也越來越. 政 治 大. 難 開 發 。 按 照 目 前 的 統 計 ， 石 油 可 開 採 約 41 年 ， 天 然 氣 67 年 ， 鈾 （ 核. 立. 能）53 年，煤炭 192 年。5. ‧ 國. 學. 另外，火力發電造成的溫室氣體排放對自然環境有害，加速地球暖化與. ‧. 海洋上升。對於通過海邊港城從事貿易的進出口大國德國與中華民國（臺灣）. 來講，在將來 50 至 100 年的時間當中，也很有可能會成爲國家安全的威脅。. al. er. io. 境，以及民眾的可接受性（Acceptability）。6. sit. y. Nat. 由於先進國家民衆的環保意識高漲，各國政府另外也必要考慮到發電能源的環. v. n. 最後的問題就是國際能源貿易的分散管理。目前的國際體系沒有統一的. Ch. engchi. i n U. 能源貿易體制（energy trade regime）,也沒有統一能源市場。 7 另外，能源. 市場也很不自由，不透明。像石油運出國組織（OPEC）的能源出口國機構，. 與集權國家的國有電力和能源公司（如中國大陸的中國石化（SINOPEC）或者 俄羅斯天然氣工業公司（Gazprom）），都讓西方以及臺灣企業在市場上的影 3. 4 5 6 7. 初級能源（primary energy）是未轉化或者轉換化的自然資源（煤炭，原油等）。像中華 民國（臺灣），美國以及德國的先進國家從能源生產國進口初級能源，在自己的內部爲了 發電燃料或者其他作用進行自然資源轉化。請參閱：United Nations Statistics Division (UNSTATS)(2008) “Definition of Primary and Secondary Energy”, p.3. 陳詩豪，「能源安全意涵與臺灣能源安全議題探討」，臺灣經濟研究院， 2013 年，頁 16. 同上述。 同上述。 Dirmoser ”Energiesicherheit”, p.14. 2.
(11) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 響力下降。因此台德兩國能夠保障自然資源的可負擔性（Affordability）權力. 越來越有限。. 對於能源密集度（energy intensity）高的工業國來說，這樣的趨勢威. 脅他們未來的經濟成長。中華民國（台灣）與德國皆為密集度相當高的工業國. 家。台灣 2011 年的能源密集度為 10402 BTU8/年 9。此數字與同樣發展階段. 中的南韓（10726 BTU/年）與新加坡（16959 BTU/年）幾乎一致。兩國相. 當高的密集度與來自於台德的發達重工業。重工業 10的能源需求高，引起高度. 的能源密集度。2011 年工業占台灣 GDP 的 33%，2014 年提高到 34%。11. 政 治 大. 德國工業對 GDP 的重要性幾乎與台灣一致，2015 年為 30.5%。 12 德國的能. 立. 源密集度雖然比台灣低（2011 年：4457 BTU/年），可是高於在同樣發展階. ‧ 國. ‧. 年）相似。. 學. 段中的法國（2011 年：4840 BTU/年），和英國（2011 年：3588 BTU/. 由於台灣與德國工業對經濟體系的重要性，發電初級能源的代價增長是. sit. y. Nat. 對國家安全是極大的挑戰。為了減少溫室氣體排放量，德國與台灣都利用液化. al. er. io. 天然氣（liquified natural gas，簡稱：LNG）代替排放量高的煤炭火力。台. v. n. 灣 2014 年 55%的電力來自煤炭火力， 同時德國的燃煤火力占總發電量的 43.6%（褐煤與煙煤）。 8 9. 10 11. 12. 13. 13. Ch. engchi. i n U. 可是由於兩國沒有自己的天然氣資源，必須依賴進. BTU = British Thermal Unit, 為國際能源密集度的重要計量單位之一。 International Energy Statistics, U.S. Energy Information Administration, accessed April 30, 2016, http://www.eia.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm? tid=92&pid=46&aid=2. 例如鋼鐵，水力，電子，半導體等產業。 “Breakdown of the gross domestic product (GDP) of Taiwan from 2010 to 2014,” statista.com, accessed April 30, 2016, http://www.statista.com/statistics/321366/taiwan-gdp-breakdown-by-sector/ “Germany: Share of economic sectors in gross domestic product (GDP) 2015,” statista.com, accessed April 30, 2016, http://www.statista.com/statistics/295519/germany-share-of-economic-sectorsin-gross-domestic-product/. 台灣電力公司與德國聯邦環境保護局，檢索日期：2016 年 5 月 19 日 http://www.umweltbundesamt.de/themen/klimaenergie/energieversorgung/strom-waermeversorgung-in-zahlen. 3.
(12) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 口，兩國的電力供應安全受到危險。天然氣訂價與原油價格密切接連。因此前. 述的趨勢會直接影響台灣與德國在低碳發電方面的選擇。面對着這些挑戰，兩. 國的政府都有必要作出保障自我能源安全的戰略。否則國家的長期生存就很可. 能受到影響。. 第二節, 研究問題. 中華民國（臺灣）是先進國家當中，面對最大能源安全困境的國家之一。. 臺灣的煤炭及石油 100%來自進口（天然氣 98%）。煤炭的重要來源國有印尼，. 政 治 大. 澳洲，中國大陸和南非。由於中國大陸對於中華民國（臺灣）的生存之挑戰，. 立. 這樣的進口分配非常不安。如果兩岸關係將來惡化，中國就有可能不提供臺灣. ‧ 國. 學. 任何資源。另外，來自印尼，南非與部分澳洲的煤炭都是通過南海（South. China Sea）運輸的。北京目前在南海地區的人工島展開建設，表示大陸很有. ‧. 可能有妨礙其他國家在該海域的行動。臺灣的石油及天然氣進口情況也類似。. sit. y. Nat. 除了南海地區以外，霍爾木茲海峽（Hormuz Strait）與麻六甲海峽（Strait 台灣對進口能源的依賴率在發電方面特別嚴重。. n. al. Ch. er. io. of Malacca）同樣具有戰略性。如下的兩張地圖示意這個意義。. i n U. v. 參考臺灣目前發電方式的分配，就能清楚看出進口能源對於臺灣的經濟及社會. engchi. 的重要性。2014 年臺灣的電力的 37.6%來自煤炭燃料，32.3%來自天然氣， 2.9%來自石油燃料。總體來說，化石燃料佔比臺灣總電量的 76%。可再生能 源只佔 4%，而且這 4%的一半來自水力。14 雖然台灣的水力發電很發達，但因 為地理情況，它沒有進一步擴展的潛力。圖 1-3 顯示目前的情況。. 14. ”歷年發電占比,”台灣電力公司, accessed November 19, 2015, http://www.taipower.com.tw/content/new_info/new_info-c37.aspx?LinkID=13 4.
(13) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 圖 1-1: 中華民國（臺灣）化石能源進口來源（2009 年）. 政 治 大. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. al. er. io. sit. y. Nat. 資料來源：臺灣經濟研究院「能源安全意涵與臺灣能源安全議題探討」,2013 年,頁 21。. i n U. v. 另外，2011 年的福島核電站事故發生以來，臺灣的民衆強烈反對臺灣核四電. Ch. engchi. 站的運行。由於民眾的反抗，台北打算將來使用更多的火力發電代替第四核電 站。因此，核能也不能減少臺灣對於燃料能源進口的依賴性。. 根據 Darryl R. Biggar 的研究結果，每一個電力市場有兩個核心任務。. 第一：短期執行（short-term operations）與第二：長期投資（long-term operations）。圖 1-3 顯示有效率的電力市場的核心變數。. 短期執行包括發電操作員（generator）與電力傳輸操作員（transmission network operator）的行動。 發電操作員在短期內決定製造的總發電量，發電方式，發電時刻，發電 5.
(14) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 廠的啟動與暫停等等。. 圖 1-2: 中華民國（臺灣）石油及天然氣進口來源（2009 年）. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學 er. io. sit. y. Nat. 資料來源：臺灣經濟研究院「能源安全意涵與臺灣能源安全議題探討」,2013 年,頁 22。. al. n. v i n 電力傳輸操作員決定如何傳輸電力，如何平衡供需，如何妨礙中斷等等。 Ch engchi U. 由於電網一直必須保持平衡，可是供應與需求不斷在變，因此任務的挑戰性很 大。為了避免中斷問題，發電操作員會保留比實際需求多的裝機容量. （installed capacity）。此備用裝機容量為一個國家所有發電廠使用全容量. 發電製造的電量。可是由於需求一般只佔每年幾天的時間，備用容量的保養費 用很高，所以該方法的效率很低。15. 另外，由於發電方式不完美，沒有一種發電廠可以長期使用 100%的容量發電。 此外，像風力與太陽能的再生能源依據天氣發電，並且只能間歇的提供電量。 15. 夏天最熱（大家開冷氣）與冬天最冷（大家開暖氣）的時刻。 6.
(15) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 火力及核能發電的實際容量更靠近裝機容量，可是也達不到 100%。核能與煤 炭火力發電廠的容量相當高，16 可是他們的彈性很低。啟動此種發電系統需要 一到兩天的時間，與在幾分鐘的時間內間歇的再生能源很難搭配。中間的選擇 為燃氣發電。LNG 火力的啟動與暫停時間快。可是 LNG 為一個相當貴，而且 大部分已開發國家（含台灣，德國）必須進口此燃料資源。. 除了前述兩方供應者以外，電力消費者同樣必須制定自己電力需求，對. 不同時刻的電價做出反應等。17. 為了避免前述提到的短期困境，一個有效率的電力市場必須依據發電與傳輸操 作員. 立. 政 治 大. 的長期投資選擇（long-term investment decisions）。此選擇包括發電設. ‧ 國. 學. 施的類型，大小，地位，與投資時間，以及電網的升級或更新。另外，消費者. ‧. 的投資也直接影響電力市場的穩定。例如大規模廠商安裝高能效的機械，降低 自己的電力需求，就直接影響供應者。如果不少小型消費者（民眾，小型商. y. sit. n. al. er. io. 同樣的現象。18. Nat. 業）開始安裝太陽能面板，採用隔熱材料裝修放棄，並降低冷氣的需要，就出. Ch. i n U. v. 為了保障投資成本的回收，不同行動者需要保障。建設新發電廠的電力. engchi. 公司固定的電價預算回收時間。電網公司需要政府的補助，才有足夠的成本更 新電網。消費者通過效率化降低自己的電力需求也需要各種保障。安裝性機械. 或者自己的發電設施工廠，購買太陽能面板的民眾等等，都需要好條件的貸款， 才願意投資。另外，高電價也是作為省電措施的重要鼓勵。這些不同的保障形. 16 17. 18. 90%以上。請參閱： Darryl R. Biggar, The Economics of Electricity Markets (Chichester: Wiley, 2014), 73. 同前述，75. 7.
(16) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 同電力市場的危機管理工具（risk management instruments）。19. 圖 1-3：有效率電力市場的核心任務. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學 y. Nat. sit. n. al. er. io. 資料來源：Darryl R. Biggar, The Economics of Electricity Markets (Chichester: Wiley, 2014), 76. 可是電力市場與前述的初級能源資源問題，兩者的連接何在？初級能源. 的蘊藏充沛性如何影響電力市場？. Ch. engchi. i n U. v. 由於目前大部分已開發國家（含台灣，德國）的最重要發電方式為火力. 發電，而且火力發電幾乎都使用燃料化石資源（fossil fuels），化石資源的供 應變化直接影響各國的電力能源安全。煤炭，LNG 與原油的價格到達高峰，增. 加電力生產的成本，並引起電價的上漲。當這樣的情況過度，依賴便宜電源的 產業利潤減少，使得企業遭遇困難，最後直接影響國家經濟體系的穩定。. 另外一個對電力市場的影響為初級能源供應的中斷。對依賴初級能源進口的台 灣而言，進口路線的封鎖使得國內的燃料資源快速消耗完。國內未有剩下足夠 19. 同前述，75. 8.
(17) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 的資源發電，就會引起全國電力市場的崩潰。. 因此，筆者認為，對高度依賴進口能源的國家來說，電力能源安全不僅包括電 力市場的短期執行及長期投資之穩定，也必須考量不同轉化能源（煤炭，天然 氣，石油，風力，太陽等）的運輸安全及價格發展。. 圖 1-4: 中華民國（臺灣）2014 年發電來源分布圖. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 資料來源：作者自製. Ch. engchi. i n U. v. 參考這些實施，同時也思考電力對於整個國家發展與安全的重要性，讀. 者就能發現電力是整個能源安全中佔最大的一部分。. 基於發電的重要性，本論文的能源安全研究以電力部門為研究範圍。 研究問題：. 鑒於此，臺灣到底應該如何發展呢？臺灣如何能保障發電安全與穩定性，同時 也滿足民衆的要求？是否有減少能源進口量的方法？什麼樣的戰略適合臺灣電. 9.
(18) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 力系統的穩定發展與安全呢？. 以上為筆者在該論文將應答的問題。爲了使中華民國（臺灣）建立一個. 發電能源安全路線圖（electric energy security road map）, 筆者將參考兩 個面對相同的問題的國家，把這兩個國家的發電能源安全政策作爲案例（case study）。通過筆者自己的研究，認為美國和德國是最適合作爲研究對象的國 家。雖然他們的地理環境與臺灣不同，可是他們面對的挑戰相同:它們都是內部 資源不夠，經濟先進的國家。它們都面臨對於自己的能源進口運輸線的威脅。. 政 治 大. 它們都會被開發中國家的崛起及能源需求增長影響到。它們都必須面對能源市. 立. 場的困境與價格的不穩定。 它們的經濟力量以及社會穩定都會被地球暖化和海. ‧ 國. 學. 洋上升影響到。. ‧. 另外，德國的戰略到底爲什麼值得作爲本案例研究（case study）的基礎？. y. Nat. er. 找出中華民國的計劃當中的盲點以及缺點。. io. 究，可以. sit. 第一，德國選擇的能源發展道路與臺灣有所不同。通過兩國戰略的優劣對比研. al. n. v i n Ch 第二，德國的能源科技路線與台灣有差別。德國政府決定至 2022 年放棄核電， engchi U 同時開發風力（陸上與海上），太陽能，生物質（Biomass）等可再生能源。 20. 德國的節能措施也相當發達，值得台灣作為參考。德國的目標是開發本地可. 持續性能源，同時積極地降低電力能源需求，希望長期不必依據進口燃料資源 發電 。這樣的希望同樣為台灣電力能源政策最大的目的之一。. 第三，德國的能源管理機構與體系與臺灣不同。值得研究美德對於臺灣的能源 20. 德國是全球太陽能裝機容量最多的國家。2014 年德國的裝機容量到達 35.5GW。（第二 位中國的裝機容量有 18.3GW），請參閱：”Top Ten Countries Using Solar Power,” Pure Energies, accessed November 18, 2015, http://pureenergies.com/us/blog/top-10-countries-using-solar-power/。 10.
(19) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 管理是否可以提供參考。. 基於以上的論點，筆者認爲德國的路線研究，可以為中華民國的戰略提供不少 的參考與貢獻。. 第三節､研究目的. 按照上一節的論點而言，筆者認爲進行德台兩國的案例研究很有價值。. 不管是從總體電力能源安全或者從臺北的立場來講， 瞭解不同國家的能源安全. 概念與對於能源問題的反應，能夠加強解決問題的力量。而爲了達到此目標， 研究作品的動機必須詳盡周全。. 立. 政 治 大. ‧ 國. 學. 本論文之研究目的如下：. ‧. （一）介紹能源安全的不同定義。說明能源安全與電力能源安全的區別。描述 不同定義指出的重點以及選出適合本研究作品的定義。. y. Nat. （二）了解中華民國（台灣）目前的能源安全政策與戰略的詳細狀況，政治經. sit. io. 濟環境，社會以及技術上的挑戰，背後因素，及至 2050 年的發展計劃。. n. al. er. （三）藉由案例分析研究描述德國的電力能源安全現況，35 年的計劃，目前與. 未來的挑戰，技術與措施選擇等等。. Ch. engchi. i n U. v. （四）藉由案例分析研究比較台灣與德國的戰略路線的優劣。指出兩國政府措 施的盲點。. （五）利用德國可以改善臺灣的能源安全戰略，並做出新的能源安全路線圖 （energy security road map）。. （六）論述新路線圖如何加強台灣的能源安全。指出路線圖與目前戰略的區別。 如有路線圖無法解決的問題，探討這些問題的背景及對於國家安全的重要性。. 11.
(20) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 第四節､文獻檢閱. 能源以及能源安全方面的文獻十分豐富，可是相關的案例研究目前相當. 少。與本論文的研究題目有關的文獻綜合來講分成四種：有能源安全的總體文 獻，中華民國以及德國能源安全文獻。另外，不少能源方面的文章與書本不直 接聚焦能源安全，但它們的內容涉及能源，科技技術，能源貿易等等，對於能 源安全有許多參考價值，因此本論文的參考文獻也包括此類資料。. 為了讀者的方便以及論文的變證順利，有關中華民國（台灣）的文獻不. 在此章節分析，而且在第二章（中華民國（台灣）的電力能源安全戰略與借 鏡）詳細分析。. 立. 政 治 大. ‧ 國. 學. 一，能源安全總體文獻. ‧. （一）總體能源安全安全定義. y. Nat. sit. 研究能源以及能源安全的第一任務是定義「能源安全」到底代表什麼意. er. io. 思。參閱能源文獻的時候，讀者會發現，能源安全的定義多不勝數。. al. n. v i n C h RoutledgeU Handbook Sovacool 在「The engchi. Benjamin K.. of Energy. Security」的前言當中即指出 45 個定義。21但儘管這麼多定義數不勝數，它們. 包含的內容其實很相似。筆者以下列三個不同組織的定義介來紹證明這個論點。 為了瞭解能源安全，首先得知道能源的不同種類。初級能源（primary. energy）為原始及未經過轉換過程的能源材料。此能源的最重要種類為原油， 煤炭，天然氣，風力，太陽光，地熱與生質。二次能源（secondary energy）為初級能源轉換的結果。例如原油可以轉換到汽油，煤球為煤炭的轉 換結果等。本論文的研究領域：電力，同樣為二次能源。電力的來源豐富，可 21. Sovacool, The Routledge Handbook of Energy Security, 3-6. 12.
(21) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 以來自初級能源，也可以由其他二次能源製造。. 一個國家當中有四大能源使用部門。（一）工業（industrial），. （二）商業（commercial），（三）住宅（residential）與（四）交通 （transport）。. 電力目前主要在前三個領域上使用，在交通上的使用率還相當少。22 基於電力與其他能源的密切連接，本論文介紹總體「能源安全」與「電. 力能源安全」的定義，該定義來自國際能源總署（International. 政 治 大. Energy. Agency）。國際能源總署是全球性的組織，它的研究工作與發展談判影響了. 立. 全世界。. ‧ 國. 學. 第一，國際能源總署：能源安全. 對於國際能源總署而言，「能源安全」是一個廣泛的概念。能源安全措. ‧. 施的應用，在於保障經濟體系的正常運作，避免突發性的供應中斷，並能提供. sit. y. Nat. 社會可接受價格之能源」（“ the uninterrupted availability of energy. er. io. sources at an affordable price”）。23 另外，能源安全措施分成兩種，長期 與短期措施。長期措施包括「得以保障根據經濟發展與環保意識的適時投資」. n. al. Ch. i n U. v. （“long-term energy security mainly deals with timely investments. engchi. to supply energy in line with economic developments and. environmental needs.”）。24 短期能源安全的重要目的爲避免能源系統的中 斷或者崩潰（“short-term energy security focuses on the ability of the. energy system to react promptly to sudden changes in the supply22. 23. 24. 原因為大部分的交通工具（汽車，貨輪，飛機，火車）使用燃油馬達發動。電動的交通工 具（電動汽車）對全國能源需求的影響還相當少。為一個例外為電動火車。電車公司（例 如台灣鐵路，台灣高鐵）經常為一個國家最大電力消費者之一。 “Energy Security,” International Energy Agency (IEA), accessed November 18, 2015, http://www.iea.org/topics/energysecurity/. 同上述。 13.
(22) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. demand balance.”）。25 第二， 總體能源安全的發展與變化. 研究本文兩個案例國之前，有必要知道能源安全研究的總體，因此筆者. 在本章節中首先介紹總體的能源安全研究，才參閱及分析有關三個案例國的資 料。. 閱讀能源安全文獻的時候，幾乎每個研究學者26都提到能源安全研究的. 四個重要變數（4 Variables）:. 政 治 大. 1. 資源蘊藏充沛性（Availability）. 立. 2. 能源可及性（Accessibility）. ‧ 國. 學. 3. 投資成本可負擔性（Affordability）. 4. 環境可接受性（Acceptability）. ‧. 資源蘊藏充沛性（Availability）及能源可及性（Accessibility）指出技. sit. y. Nat. 術上與地理上的資源可引出性。除了科技技術與地理的條件，能源的安全性也. er. al. n. （indicator）。. io. 必須考慮經濟性與這四個變數，在研究工作當中作為安全能源的選擇指標. Ch. i n U. v. 可是林師模在 “Energy Security in Taiwan and Asia”當中批評，這. engchi. 些變數不足以成為考量能源需求與經濟體系的因素，因此他認為能源安全研究 必須介紹新的研究方式。他指出的新概念有 Löschel. et. al.使用的「事後」. （ex-post）與「事前」（ex-ante）研究模式。本論文也會使用此研究方式。. Meghan L. O’Sullivan 也指出能源安全的傳統概念盲點。傳統的能源. 安全定義只考慮到一個國家如何能保障自己的能源供應，及其經濟體系不受到 25 26. 同上述。 例如：林師模, “Energy Security in Taiwan and Asia,” 2 與 陳詩豪，「能源安全意涵 與臺灣能源安全議題探討」，臺灣經濟研究院，課程說明書， 2013 年，頁 16. 14.
(23) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 損害。可是 O‘Sullivan 認爲，能源安全不僅得考慮到國家自己的安全，也得考 慮自己的措施對於其他國家及國際社會的影響。因此，能源安全研究應該進一. 步重視「能源的地緣政治」（”geopolitics of energy”）。27 能源需求與供應 的關係深刻地影響國際關係。爲了保障自己的能源供應，國家使用許多外交工 具，包括戰爭在內。美國對伊拉克的侵略，中共對於非洲集權國家的支持，都 有能源考慮的因素。初級能源生產國同樣也可能會把能源作爲「政治武器」. （political weapon）。28 因此，一個初級能源進口國更改自己的能源戰略， 通過技術發展減少自己的進口量，會深刻地影響世界的安全穩定。設計能源安. 政 治 大. 全戰略的時候，必須考慮這一點。29. 立. 歐洲開發的可再生能源發電不夠穩定，沒有風，不曬太陽，該系統就無. ‧ 國. 學. 法發電。另外，風力及太陽能發電設備的生產需要稀土金屬（rare-earth. ‧. metals）。30 稀土金屬與初級能源同樣來自不穩定的生產國。31. 因此，由於目前沒有完美的能源科技選擇，不同國家就得深刻分析哪個. sit. y. Nat. 科技路線最適合本國的條件。. al. er. io. 如談到新能源科技的發展，同時也得重視另外一個重要能源安全的變數：. v. n. 環境可接受性及地球暖化。因爲如今没有完美能源，Michael Bradshaw 分析. Ch. engchi. i n U. 成本可負擔，同時保護環境的能源，到底能不能共同存在。按照 Bradshaw 的 研究結果，該問題在不同區域有不同答案。例如，2010 年經濟科技先進的歐. 洲的 34.4%的能源供應來自天然氣，可是同樣已開發國家與發展中國家的東亞. 地區，主要還是依據煤炭滿足能源需求。32 另外的問題是，所有的能源都會影 27. 28 29 30 31 32. O‘Sullivan, “The Entanglement of Energy, Grand Strategy, and International Security,” 31. 同上述，37. 同上述，43. 同上述，381-395. 中國大陸與剛果國是最大的稀土金屬生產國之一。 東亞地區能源供應的 52.1%來自煤炭燃料。請參閱：Bradshaw, “Sustainability, 15.
(24) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 響到環境。風力發電設備可能不排放溫室氣體，可是它們影響本地鳥類及其他 生物的正常生存。33比如海上風力設備，魚類同樣受到其影響。可最大的困境. 在於世界各地的國家缺乏統一的環保意識。34 歐洲先進國家開發可再生能源的 同時，開發中的印度與中國大陸初級能源需求大量增長。因此，由於各國的環 保措施有一定的限制，大規模的減排措施必須在國際平臺上進行。. 綜上所述，兩個案例國得面對眾多的能源安全問題。但最後，它們都包. 含在以上四個基本變數以內。因此，該變數應該作爲兩個案例國之能源戰略的 基礎。. 立. （二）電力能源安全定義. 政 治 大. ‧ 國. 學. 電力能源安全的定義與傳統能源安全有差別。能源安全的定義主要以初. ‧. 級能源的供應路線安全為主。反過來，電力能源安全的重要變數為電力供應以. y. Nat. 及電網系統的穩定。按照此概念，燃煤，燃氣，核能等傳統發電方式為即穩定. sit. io. 又安全的選項。之所以為安全的選擇是因為燃料過程順利，可以 24 小時運行，. n. al. er. 除了初級能源進口中斷以外，沒有突然的燃料資源中斷的威脅。像風力與太陽 能的再生能源則非如此。35. Ch. engchi. i n U. v. 由於此發電方式依賴自然環境，必須跟着日出日落以及風的流動發電，所以該 技術無法每天 24 小時提供一樣的電量。風多，太陽大，它們的發電量大。不. 吹風的黑夜，該設施就無法提供任何電量。因此，該設施的供應不一定可以與. 33. 34 35. Climate Change, and Transition in Global Energy,” 52. Bradshaw, “Sustainability, Climate Change, and Transition in Global Energy,” 51-53. 同上述，53-55. “Secure and Efficient Electricity Supply – During the Transition to Low-Carbon Systems,” International Energy Agency, Accessed April 16, 2016.http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/secureande fficientelectricitysupply.pdf. 1-2. 16.
(25) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 需求搭配。為了避免如此的後果，必須大量採用電力儲存設備（electricity storage systems）。可是此設備需要的成本高，目前的技術仍不完整。能源 儲存在煤炭，天然氣等基載發電機組中的火力發電廠（baseload power plants）則沒有此問題。36 另外，火力發電設施通常為大規模的發電廠，通過高壓長途電線供電給. 消費者。已有的電網系統依據如此的供應而設計。因而，大型燃料設備很容易. 融入已有的國家電網，不造成電網更改的必要。再生能源主要為分散性的設施， 必須在相當大的面積擴張。因此，再生能源主要通過低壓電線提供電量。此外，. 政 治 大. 再生能源的供電程度越高，就需要越多的電量儲存設施。因此，再生能源的融. 立. 入造成電網系統更新的必要。電網的主流設計必須從集中式改變為分散式。. ‧ 國. 學. 在電力市場上，最重要的電價形成變數為電量供應與電量消費。電量需. ‧. 求高的時候，需要更多的發電廠發電，電價會自然地上升。可是在一個綠能發 電供應程度高的電網體系當中，發電量不會按照需求流動。電量供應正反與天. sit. y. Nat. 氣有關。因此，如果在需求低的時刻內吹風曬太陽，電量供應過剩，可能造成. al. er. io. 電價變成負電價（negative price）的現象。因為如此電力公司必須為了自己. v. n. 生產的電力另外付出費用，此現象對於電量供應者有害。37 不穩定的流動也挑 戰電網的穩定與安全。. 38. Ch. engchi. i n U. 為了保障電網穩定及發電低碳化的成功，能源總署認為有兩種選擇。第. 一為電量儲存及其他技術的開發，第二為不同國家電網的合併。第一個選項前 述已經有說明。第二選項的邏輯其實很簡單：如果不同國家電網合併起來，發 電範圍擴張，部分區域的綠能發電不足就可以通過其他區域的電量代替。可是 36 37 38. 同前述。 同前述，2. 電網必須保留一定的電壓與頻率，否則整個電力供應系統會崩潰。請參閱：”How the electricity grid works,” Union of Concerned Scientists, Accessed April 16, 2016. http://www.ucsusa.org/clean-energy/how-electricity-grid-works. 17.
(26) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 為了該選項的成功運行，不同國家電網不僅得連接起來，也要更新升級，稱為 「智慧電網」（“smart grid”）才有辦法完整保障電力供應。39. 國際能源總署的電力安全行動計劃（electricity security action plan,. 簡稱：ESAP）提供電力能源安全的重要定義變數。根據國際能源總署的分析結 果，電力能源安全的核心為避免停電。停電可以癱瘓我們的現代經濟。所有的 政府都害怕大停電的經濟後果。對於有大量電子產業的國家，停電的威脅特別 大。追求低碳發電為另外一個大挑戰。由於大部分再生能源的間歇性，挑戰了. 政 治 大. 傳統電量的傳輸系統。不同投資選擇也使區域電力市場的一體化難度增加。. 立. 國際能源總署的原文為：. ‧ 國. 學. Electricity shortages can paralyze our modern economies. All governments fear rolling black-outs and their economic. ‧. consequences, especially in economies increasingly based on digital. y. Nat. technologies. Over the last two decades, the development of. sit. markets for power has produced cost reduction, technological. er. io. innovation, increased cross border trade and assured a steady. al. v i n C h supply during maintaining security of electricity e n g c h i U the transition to low-carbon economies. n. supply of electricity. Now, IEA countries face the challenge of. Low-carbon policies are pushing electricity markets into novel territories at a time when most of the generation and network capacity will have to be replaced. Most notably, wind and solar generation, now an integral part of electricity markets, can present new operating and investment challenges for generation, networks and the regional integration of electricity markets. In addition, the 39. “Secure and Efficient Electricity Supply – During the Transition to Low-Carbon Systems,” International Energy Agency, Accessed April 16, 2016. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/secureandefficient electricitysupply.pdf. 2. 18.
(27) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. resilience of power systems facing more frequent natural disasters is also of increasing concern.40 為了避免前述各種挑戰，電力市場上的行動者必須做到有適當的戰略選擇。最 重要的行動者則為制定電力市場條件的公共機關。因此，公共機關的短期政策 與長期戰略直接影響電力市場的反映。只在可以信任的公共機關戰略下，一個 長期有效率及安全的電力市場才可以成長。. 美國能源專家 Sovacool 與 Sidortsov 提出對公共機關的能源戰略（含. 政 治 大. 電力）之 7 個原則：（7 energy policy principles）:41. （一）能源公共必需品的共識，可合理解釋政府政策等支援（the. 立. government support）. （二）提供充裕可負擔性能源供應的承諾（commitment. anticipated increases in demand）. n. al. （四）依賴科技發展克服資源稀缺（reliance. Ch. engchi. y in. sit. io. （三）滿足需求增長的供應增長（increase. generating. supply. to. satisfy. er. Nat. abundant supplies of affordable energy）. to. ‧. ‧ 國. 學. understanding that energy is a public necessity justifiable of. iv n U on. technological. advancement to overcome scarcity of resources） （五）信任公共機關在能源方面的選擇（confidence in expertise and trust in authorities to make energy-related decisions） （六）政府應該平衡公私兩利之共識 (understanding that the. government should balance competing private property rights to 40. 41. Secure and Efficient Electricity Supply, International Energy Agency, accessed May 1, 2016, http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/secure-andefficient-electricity-supply.html. Sovacool and Sidortsov, “Energy Governance in the United States,” 436-440. 19.
(28) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. protect public interest) 為了實現該原則，政府機關必須建立適當的法律體系，考量最適合國家. 發展的發電方式，並通過多元化與風險管理制定國家的發展戰略。 （三）德國能源安全文獻. 德國與臺灣不同的地方是它的地理及政治環境。德國位於歐陸的中部，. 它與九個國家有陸地邊界。另外，德國是歐洲聯盟（European Union）的會 員國。由於歐盟對於所有會員國的政治經濟發展的極大影響，與歐盟地區的穩 定對柏林的核心利益,42. 政 治 大 所以德國能源安全研究不可缺少歐盟的因素！ 立. ‧ 國. 學. 德國學者 Sascha Müller-Kraenner 認爲歐盟國家在能源安全上的最大. 困境是歐盟缺少全面性的能源政策（comprehensive energy policy）。雖. ‧. 然歐盟是世界上最大，最有力的經濟體，可是基於這個經濟核心問題，歐盟傾 economic. y. question. of. 爲了解決這個問題，. sit. central. Nat. 向被勒索性提供（“the EU will remain prone to being blackmailed in a survival”）。43. er. io. Müller-Kraenner 認爲歐盟國家必須步調一致。他們的策略也不能限制在歐盟. al. n. v i n Ch 地區，它必須包含歐盟周邊的重要能源出口國。 e n g c h i U綜合除此之外，因爲歐盟國 44. 家（包括德國在內）的重要燃料來源國不穩定，不民主，也很有可能利用資源 出口作爲外交武器。爲了克服這個挑戰，歐盟必須開發可再生能源並將依賴石 化燃料45的程度降低。46 42. 43 44 45 46. 歐盟對於德國的重要性的理由有：1.歐洲統一化爲德國聯邦政府的重要目標。2. 德國的最 終要出口市場都在歐洲統一大市（European single market）以內。 3. 歐盟保障歐洲地 區（包括德國）的和平，穩定與安全。4. 歐盟的資源多於德國的資源好幾倍。請參閱： “Europa – Vorteile für Deutschland” (歐洲 - 對德國的優點)。 Müller-Kraenner, Energy Security, xii. 例如俄羅斯，阿爾及利亞，利比亞，裏海周邊國家，挪威等等。 特別是石油與天然氣。 Müller-Kraenner, Energy Security, 1. 20.
(29) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. Müller-Kraenner 先生於 2008 年指出歐洲周邊國家的不穩定對歐盟的. 威脅。目前看來，他的假設正確。俄羅斯從 2014 年以來干涉烏克蘭東部，引. 發了烏克蘭的內戰。由於歐盟國家對俄羅斯天然氣與石油的依賴，歐盟無法強 烈制裁俄羅斯的行動，必須接受俄羅斯對於親歐烏克蘭的干預。德國政府對於 俄羅斯的行爲的反應同樣軟弱。柏林的反應的原因與歐盟一致。德國目前天然 氣進口的 35%來自俄羅斯47，石油進口的方面，俄羅斯佔 36%。48. 另外，由於德國其他重要來源國如英國與挪威的生產量將來減少，49 德. 國必須進行能源改革，否則它的能源安全程度就會繼續衰弱。50. 政 治 大. Mueller Kraenner 另外也分析歐盟共同能源政策（Common. 立. European Energy Policy）與能源聯盟（Energy Union）的發展。基於德國. ‧ 國. 學. 積極發展間歇性的再生能源，一個統一的電力聯盟（fully integrated. ‧. electricity union）可以協助德國平衡高度綠能的供應。德國的再生能源發電 量不足的時候，德國可以從挪威瑞典進口來自水力的電量或者西班牙的太陽能。. sit. y. Nat. 藉此德國有辦法克服自己的地理限制。可是 Mueller Kraenner 認為，雖然一. al. er. io. 體化的潛力極大，可是目前的阻礙仍舊不少。最大阻礙為歐洲各國，而且特別. v. n. 是不同大國的資源民族主義（resource nationalism）。雖然歐洲國家的電網. Ch. engchi. i n U. 已有連接，電力市場也自由化了，51 可是歐洲各國繼續給本國的公司優先條件。 例如義大利 Enel 集團 2006 年想購買法國 Suez 集團的時候，法國政府介入了 談判，並讓 Suez 集團與法國國有集團 Gaz de France（法國瓦斯）合併。52. 這樣的保護主義（protectionism）引起了義大利政府的強烈反對，也阻礙了 47 48 49. 50 51 52. “Amtliche Erdgasdaten” (官方天然氣數據). “Amtliche Mineralöldaten” (官方石油數據). 英國與挪威在北海的油田及氣田已經超過產量高峯。請參閱：“Crude Realities - The tumbling oil price piles more pressure on a sinking industry,” The Economist, January 24, 2015, 1. Müller-Kraenner, Energy Security, 2-3. 例如德國的電網與發電部門管理因為歐盟的規定被分成不同公司的任務，請參閱： Müller-Kraenner, Energy Security, 81. 21.
(30) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 共同能源政策的發展。. 德國與俄羅斯 2012 年完工的 Nordstream 天然氣管道為類似的能源民. 族主義措施。由於管道直接透過波羅的海連接德國與俄羅斯，不通過東歐國家， Nordstream 削弱東歐國家對俄羅斯的談判力量。東歐盟大部分的國家需大大. 依賴俄羅斯的天然氣。由於 Nordstream，俄羅斯可以封鎖東歐的天然氣供應， 可以不必擔心西歐國家的反對。如此，該管道削弱了東歐的能源安全。53. 因此，雖然歐盟的統一能源聯盟在發展，它的完成仍舊是一個很難達到的長期 目的。. 政 治 大. 面對不穩定資源來源的同時，德國以及歐盟也必須考量環境問題與地球. 立. 暖化。因爲歐洲人民，特別是德國公民具有比美國及臺灣更強烈的環保意識，. ‧ 國. 學. 柏林與布魯塞爾必須滿足人民的綠能要求。歐盟與德國制定的減排目標比世界. ‧. 其他區域高出許多。德國聯邦政府至 2020 年指標 40%的減排（與 1990 年廢 排量對比），至 2050 年計劃 80%到 95%的減排。歐盟的計劃包括至 2030. sit. y. Nat. 年 40%的減排措施。. al. er. io. 為了實現以上的目標，德國聯邦政府計劃至 2025 年把太陽能，風力，. v. n. 生物質等可再生能源的發電比例提高到 40%至 45%。長期至 2050 年的計劃. Ch. engchi. i n U. 包 含 提 高 到 50% 至 55% 。 54 目 前 的 可 再 生 能 源 比 例 已 到 達 全 國 電 力 的 25%。55. 大部分風力發電系統會建設在德國北方地區。基於海上的風力高於陸地，. 德國積極地規劃海上風力系統的發展。圖 1-4 示意 2014 年的現況與 2050 年. 的德國全國發電計劃。左面地圖為 2014 年的狀況。右面地圖顯示 2050 年的. 計劃。地圖的綠色部分顯示風力發電地，黃色示意以太陽能發電為主的南部地 53 54 55. 同前述，82-83. “Energiewende” (能源轉型)。 如此可再生能源是德國第二大電力來源。請參閱：”Energiewende” (能源轉型)。 22.
(31) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 區。由於計劃中的最重要發電方式為北部的風力，但德國的人口的聚居地及工 業中心為南部，聯邦政府必須建設新的高壓電力線系統，以連接電力產地與消 費地。56 為了獲得民眾的支持，這些系統在德國被稱為「電力高速公路」 （“Stromautobahn”）。. 圖 1-5: 德國再生能源及核能現況與 2050 年計劃圖. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學 er. io. sit. y. Nat. n. al. i n C h e n g c,h2014 資料來源：國家地理「德國能源轉型網站」 i U年. v. 可是雖然這些體系都在建設中或者計劃中，德國的可再生能源計劃仍舊. 面對另外的挑戰：風力及太陽等的發電率不穩。不吹風，風力發電設施無法發 電。太陽能面板同樣晚上或者多雲的情況下無法發電。因此德國有必要建立大 規模的儲電系統，保存白天及颳風日期的過剩電力。57 雖然德國已經建立過類 似的電力倉庫，58 可是因為目前的電池技術有限，柏林不得不加強電力保存研 56 57 58. “Energiewende” (能源轉型)。 同上述。 “Europas größter Ökostrom-Akku ist am Netz,” （歐洲最大綠能電池已連接到電網）, NDR (北德轉播電台), 2014 年 9 月 16 日。 23.
(32) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 究上的投資。另外，可再生發電技術的發展研究需要的投資成本極大。. 德國政府籌集資本的最重要供給為「可再生能源法」（“Eneuerbare. Energien-Gesetz”, 簡稱：EEG）。59 除了可再生能源設備建設的補助以外，. 本法規強制德國的電力公司優先利用來自可再生能源的電力。例如，如果電力 來自住宅的小型太陽能電池系統，電力公司必須按照固定價格購買此電力。由. 於該措施提高全國的電力價格，給予企業及工業不小的負擔，大企業能申請電. 力價格優惠。這些優惠的成本來源是普通民眾的電費。聯邦政府也按照民眾在. 遊行上及談判中的綠能要求，進行能源轉型，此轉型的最大負擔也就放在民眾. 政 治 大. 的身上。德國放棄核能的選擇也是如此。. 立. 由於可再生能源的開發成本高，德國同時也放棄核能，節約能源措施對. ‧ 國. 學. 於聯邦政府的戰略性重大。這些措施包括不動產的隔熱技術進步，工廠及發電. ‧. 站的效率增長，以及民眾節約意識的提高。德國政府 2010 年執行的「不動產. 能效憑證」（”Energieausweis für Immobilien”）為此措施的好例子。不. n. al. er. io. 並允許買家或者承租方了解此住宅的費用和環保程度。. sit. y. Nat. 動產能效證像世界各國的家電能效標誌一樣，顯示房子的平均年度能源需求，. Ch. i n U. v. 綜合來講，如此積極的能源轉型目標與不穩定的周邊環境是共同存在，. engchi. 這是德國及歐盟面對的能源安全極大挑戰。. 雖然這些問題同樣影響到德國的能源安全，就以上的論點，讀者可發現. 不少學者把能源安全研究，與德國的能源轉型研究分開。. 他們研究德國能源安全就以德國與歐盟能源計劃的合併爲主。可是雖然步調一 致的對外政策很具意義，但也不得不承認德國的能源轉型是德國單獨的選擇， 其他歐盟國家並沒有像德國那麼強烈地發展可再生能源。歐盟核電國家當中也 59. ”Energiewende” (能源轉型)。 24.
(33) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 只有德國放棄核子發電。儘管德國的能源轉型與國家的能源安全直接有關，該 學科還沒有深刻地研究這兩點的密切關係。. 本論文目標也在於彌補此方面的差距。 第五節，研究方法. （一）事前研究與事後研究（Ex-ante and Ex-post Research）. 根據本論文計劃書的文獻參閱部分，事後研究與事前研究是能源安全研. 究的兩個重要模式。本論文的目的是依據事前研究作出能源安全路線圖。但筆. 政 治 大. 者認為，實現這個目標也需要事後研究的因素。如果不知道三個案例國到目前. 立. 為止的能源發展模式如何，就無法仔細的預測它們的未來發展。. ‧ 國. 學. 因此，本論文會先參考中華民國（台灣）與德國從 2000 年之 2015 年. 的能源計劃的發展與變化，才進行至 2050 年的事前研究。所以本論文依賴一. ‧. 個跨越空間（across space），同時也跨越時間（across time）的事前事後. io. sit. y. Nat. 研究方式。本跨越空間與跨越時間研究方法的詳細情況如下：. er. （二）跨越空間案例研究（Across Space Comparative Analysis）. al. n. v i n Ch 本論文會通過德國的案例比較提供符合台灣的能源安全問題的思考與建 engchi U. 議。為了仔細了解台灣與德國案例的共同點何在，筆者會首先描寫中華民國. （台灣）與西方兩國的能源安全現狀與未來計劃。基於這個研究結果，本論文 會進行兩國政策的比較階段。在比較階段當中，筆者會於開頭提出三個國家面 對的共同問題，再比較它們不同反應的優劣。就比較的結果，筆者開始談論美 德兩國的哪些優點能利用在台灣的案例上，並加強中華民國的能源安全。. 25.
(34) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. （三）跨越時間案例研究（Across Time Comparative Analysis）. 除了區域的不同以外，本論文也參考三個國家在不同時間階段當中的表. 現。本論文的時間階段有兩個，第一為 2000 年至 2015 年的實際表現，第二 為 2015 年至 2050 年的發展計劃與希望。由於未來預測的誤差問題存在，筆. 者也會談論三個國家的期望實現程度有多高，風險何在等等。因為大部分書籍 文獻不包含 2015 年的最新動態與變化，筆者在近幾年的事後研究及部分的事 前預測方面，有必要依據期刊報告，新聞報道，網路文獻等來做研究工作。 （四）文獻分析法. 立. 政 治 大. 爲了獲得正確的研究結果，必須擁有一個信息分析法（information. ‧ 國. 學. analysis method）。該論文使用的方式爲文獻分析法。此方式包括與主題相 關文獻與資料的參閱，參閱後進行分析整理。在分析過程當中，筆者會透過自. ‧. 己的判斷選出合適的論點及研究重點，並提供本論文的研究成果（能源發展路. sit. y. Nat. 線圖）以及結論。資料種類分成兩種，被稱爲第一手資料（primary. er. io. references）的官方文獻，政府聲明，官員，官方智庫的報告或者其他政治任 務的演講及談判。第二種文獻爲第二手資料（secondary. n. al. Ch. i n U. 書，學者論文，專業期刊或雜誌的報告與新聞報道。. engchi. v. references）的專. 筆者在本論文主要以第一手資料爲主。能源安全的實際措施，能源發展. 計劃，戰略制定等，都是在政府的導致之下執行的。另外，有關聯性的統計及 數據也來自政府部門，或者政府密切的電力公司。因此，第一手資料在本論文 當中會提供重要的實際數據（important facts）。. 可研究官方立場與實際的同時，知道背後的思考意義與政策原因，瞭解. 全球體系的因素與威脅也有極大的必要。這樣的信息，只有二手資料的專業書 籍論文及書報造雜誌能提供。因此，二手資料分析同樣屬於本論文的中重要部 26.
(35) 分。. 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 第六節､論文架構. 本論文一共分成六章。在第一章，前言當中介紹研究問題，問題及研究. 背景，研究動機與目的，研究方法與範圍限制，論文的架構，和重要的參考文 獻。. 第二節稱爲「中華民國（臺灣）的能源安全狀況與政策」。這一章的重. 要任務是介紹臺灣目前的能源戰略，與能源安全的實際狀態。在此也進一步探 討中華民國的能源安全政策的優點，缺點何在。另外，筆者也會談論臺灣的地. 政 治 大. 理環境，經濟體系，法律規定，與民衆意識形態對於中華民國的能源安全的影. 立. 響。根據這些因素，臺灣面對如何的挑戰。除了當今的情形以外，同時研究臺. ‧ 國. 學. 灣至 2020 年以及 2050 年的時間當中的安全生存在問題，可能被什麼樣的國. ‧. 際趨勢影響到。做完這個研究之後，筆者會指出臺灣的戰略有那些盲點與困境， 討論中華民國在哪些方面有必要或者應該參考其他國家的解決方式。. sit. y. Nat. 參考臺灣的狀態之後，第三章就開始探討德國未來 15 年及 35 年的能源. al. er. io. 安全戰略。 雖然地理環境的不同，德國與臺灣相同或者類似的挑戰為何。德國. v. n. 目前的發電方式與資源來源在哪些方面與臺灣一致，在哪些方面不同？德國以. Ch. engchi. i n U. 什麼科技技術的發展爲主？德國的能源法律體系的狀態如何？與台灣的區別何 在？德國的未來戰略有哪些思考與計劃可以利用在臺灣的案例上？哪些方式對 於臺灣有利？德國對於全球能源貿易與運輸會有什麼樣的動作？這些動作如何 改變臺灣的條件？. 第四章會把前兩章的研究結果合並起來。通過兩方的電力能源安全政策. 的探討，臺灣應該如何改變自己的政策？臺灣從德方可以學到什麼？臺灣將來. 的能源安全路線圖（energy security roadmap）應該如何制定？如果臺灣能 走這樣一條路，它的對抗力程度如何？何種挑戰繼續存在？ 27.
(36) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 第五章爲結論，綜述能源安全路線圖的研究發現，並回答緒論的研究問. 題以及敘述中華民國（臺灣）能源安全的未來發展。. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 28. i n U. v.
(37) 從德國的角度來看中華民國（臺灣）21 世紀的電力能源安全：借鏡與戰略 碩士學位畢業論文. 第二章. 中華民國（臺灣）的電力能源安全戰略 第一節，前言. 中華民國（台灣）從 2000 年至今的電力能源安全政策分成兩個重要階. 段。此階段與中華民國政府的三個政權時期一致，為：1. 陳水扁時期（2000. 年至 2008 年）與 2. 馬英九時期（2008 年至 2016 年）。另外一個重要的變. 數為新選上總統蔡英文的計劃。. 政 治 大. 為了首先了解台灣的政治人物在電力能源政策上面對的特殊情況，筆者. 立. 首先提供有關台灣的地理，科技及法律之 SWOT 分析。此 SWOT 分析基於. ‧ 國. 學. Wei—Ming Chen 在 Chen et al.當中的台灣再生能源 SWOT 分析。1. Chen 的研究結果表示，台灣島的地理情況為 「福」 ，同樣為 「祸。」. ‧. 由於台灣大部分的地區為山區，平地少，人口又多，所以台灣沒有很多空地可. sit. y. Nat. 以建設需要佔用大量空間的綠能設施。2 另外，台灣 59%的面積為森林，整個. er. io. 島嶼上有 9 個國家公園。由於中共對中華民國（台灣）的存在之挑戰，軍隊也 佔用相當多的空間做為軍事基地。因而，台灣陸上的綠能發展前途很有限。光. n. al. Ch. i n U. v. 發太陽能面板基本上必須在房子的屋頂上安裝，風力發電廠的建設範圍被限制 在海岸與山頂。. engchi. 可是雖然台灣的綠能發展在發展空間上面對挑戰，台灣的綠能發展仍舊. 極大。位於熱帶的台灣島陽光資源豐富，ITRI 估計陽光發電潛力到達. 1000kWh/年。由於台灣海峽為一個巨大自然風洞，所以台灣西岸的海域有極 大的風力發電前途。根據 ITRI 的研究結果，該區域的離岸風力發電潛力超越 1. 2. Chen et al., “Renewable Energy in eastern Asia: Renewable energy policy review and comparative SWOT analysis for promoting renewable energy in Japan, South Korea, and Taiwan,” 326-327. 例如陸上風力或者地上太陽能面板。 29.
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