一、前言
再生能源技術創新的研究、開發與示範，在許多研發計畫預算、公共與私人部門投資、市場工具與政策驅動的支持下，成為加速能源轉型的關鍵作用。因此歐盟執委會(European Commission)藉由再生能源成本、專利及標準等量化指標，衡量再生能源創新技術發展，以評估過去的支持機制是否有效，並作為未來預算規劃與決策重要的參考依據。

二、再生能源技術成本與性能分析
以下主要分析過去十年(2010年~2020年)六種再生能源技術的成本及性能：
(一)太陽能 (Solar photovoltaic, PV)
在太陽能技術的不斷創新下，發電成本顯著下降85%，並持續優化零組件與材料，以適應新市場。其驅動發展的主因包含：
性能指標
1.功率：p‐type模組的額定功率2020年達375W，較10年前增加55%。
2.效率：p‐type的鈍化射極與背面太陽電池（Passivated Emitter and Rear Cells ,PERC），以及n‐type的異質結(Heterojunction, HJT)與穿隧氧化層鈍化接觸（tunnel oxide passivated contact, TOPCon）電池技術的提升，預計2021年電池效率皆可接近24%，而平均模組效率則自2010年14.7%提升至2020年20%。
3.容量因素：全球公共事業規模的平均容量因素增加17%。

成本指標
1.組件成本：整體零組件成本至2020年以來已下降93%，主要受到技術創新的影響。例如，以鑽石線切割(Diamond Wire Sawing, DWS)晶圓技術減少58%的多晶矽損失(切口損失)， p‐type晶圓厚度則預計2021年可由175μm下降至170μm。此外，單面p‐type對銀的使用量已於2020年降至90 mg/cell(約下降80%)，預計2021年還可再降10%。
2.安裝成本：全球公共事業規模的加權平均安裝成本從4731 USD /kW下降至883 USD /kW(約81%)。
3.發電均化成本：全球公共事業規模的發電均化成本(Levelized cost of electricity, LCOE)下降85%。

然而，2021年全球太陽能零組件市場經歷了供應鏈中斷，導致材料成本上升，導致價格提高。

(二)聚光太陽能發電(Concentrating solar power, CSP)
過去十年中，聚光太陽能發電的競爭力持續提高，至2020年裝機容量已累計6.5GW。此外，隨著具商業規模的太陽能塔(solar towers, ST)出現，加上已商業驗證的拋物線槽型聚光器(parabolic trough collector, PTC)，開發項目中的平均發電規模從2010年的54MW增加到2020年的75MW。其驅動發展的主因包含：
性能指標
1.儲存時間：隨著熔鹽儲熱成本下降，平均儲熱時間從2010年的3.5小時增加到2020年的11小時。
2.降低熱損失：開發項目中PTC孔徑寬度增加至24%。
3.容量因數：在技術進步及儲熱成本的下降之下，容量係數自30%增加到41.9%，漲幅達40%。

成本指標
1.場域成本：約佔總成本44%，較2010年跌幅高達70%。
2.安裝成本：十年間自9095 USD /kW降至4581 USD /kW，跌幅達50%，整體仍呈現明顯下降趨勢。
3.發電均化成本：2020年新的CSP發電均化成本(Levelized cost of electricity, LCOE)較2010年下降了68%。

(三)電錶後端(Behind-the-meter)的電池儲能系統
分散式電錶後端的電池儲能系統，在政策支持下將擴大再生能源市場規模，具有龐大的成長潛力。鋰離子技術由於其功能性，近幾年內得到大量的部署，並成為電錶後端住宅應用的主導技術。
性能指標
1.能量密度：2018年電池能量密度已達721 Wh/L，增加239%。

成本指標
1.鋰電池成本：隨全球製造業規模擴大，2018年電池成本為187 USD/kWh，較1991年下降約98%。而德國市場小型住宅資料則顯示，2020年較2014年價格下降了71%。

(四)陸上風能(onshore wind)
2020年全球陸上風力發電總裝機容量為698GW，較2010年成長近4倍，總發電量也在2019年達到1328 TWh。其中，2020年新增的105GW裝機容量中，中國占66%，為主要陸上風能市場。然而，美國雖然裝機容量僅占13%，但其中西部擁有優於中國的風力資源，在2020年，美國陸上風力發電量增加了22.4TWh，而中國僅增加37.7TWh。

性能指標
1.輪轂(Hub)高度：德國2020年加權平均高度達138m，其次為瑞典129m，十年內各國整體平均高度增幅為27%。。
2.轉子(Rotor)直徑：巴西2020年加權平均直徑達137m，較2010年成長幅度高達64%，十年內各國整體平均直徑增幅為46%。
3.容量因數：結構技術的進步使陸上風電的平均容量因數維持在36%，較2010年增加近三分之一。

成本指標
1.發電機成本：大多數市場發電機成本在2007年至2010年間達到最高點，此後價格逐漸下降，至2020年其平均價格為540 USD/kW左右，降幅約44%至78%。
2.安裝成本： 2020年加權平均總安裝成本為1349 USD/kW，較2010年下降32%。
3.發電均化成本：2020年LCOE已達0.039 USD/kWh，較2010年下降56%。

(五)離岸風能(offshore wind)
離岸風電近十年來快速成長，隨著發電機尺寸增加，以及開發更深遠的水域，總累計裝機容量已達34GW。歐洲是此領域最成熟的市場，在2010年至2020年間，歐洲離岸風電相關計畫的全球加權平均水深增加76%、平均離岸距離從18公里增加至40公里、發電機尺寸增加158%、全球加權平均容量係數增加了13%。

性能指標
1.輪轂(Hub)高度：德國2020年加權平均高度達105m，十年內各國整體平均高度增幅為18%。。
2.轉子(Rotor)直徑：德國2020年加權平均直徑達166m，十年內各國整體平均直徑增幅為44%。
3.容量因數：新建置之離岸風電平均容量因數約為40%，較2017年低5%。主要是裝機占比較高的中國，其開發項目多位於風力資源較差的近岸，故降低平均容量因數。
成本指標
1.安裝成本： 2020年加權平均總安裝成本為3185 USD/kW，較2010年下降32%。
2.發電均化成本：2020年全球LCOE為0.084 USD/kWh，較2010年下降48%，其中荷蘭加權平均LCOE為最低，韓國為最高。

(六)氫氣電解槽 (Hydrogen electrolysers)
由於再生氫可作為化學產業脫碳提供重要的原料、為煉鋼製程的能源，以及直接或轉換形式的方式儲存，作為穩定太陽能與風電等間歇性能源的儲能裝置。2020年總裝機容量未超過200 MW，但BNEF預估2021年新產能約達300MW，2022年新產能將高達1.3GW，2030年則約可達13GW。而再生氫可透過電解槽將水分解成氫，目前主要技術為鹼性(alkaline, AEL) 電解槽及質子交換膜(proton exchange membrane, PEM)電解槽兩種。目前AEL電解槽項目的平均規模主要在10MW-30MW之間，而PEM電解槽則僅2.5MW，雖材料包含昂貴的過渡金屬，但電流密度較高適用於電網儲能應用。

性能指標
1.AEL電解槽的電力消耗為52 kWh/kg H2。
2.PEM電解槽電力消耗為54 kWh/kg H2。

成本指標
1.2020年之AEL電解槽的成本約介於350-1660 USD/kW，較2005年下降60%。
2.PEM電解槽成本下降速度略快於AEL，2020年約在40-2940 USD/kW，較2005年下降67%。

三、專利與標準分析
專利被認為是研發的核心產出，是衡量技術進步速度的重要，在技術創新的初期具有關鍵作用。可藉由蒐集與分析專利資料，以監測全球、相關國家與地方層面的技術發展，並分析其技術的國際化與專業化程度。而當技術接近商業化階段時，就會制定國際技術標準文件，國際統一要求開發可靠與有效的設計、產品、使用與服務。制定標準提高了產品與服務的全球可貿易性與兼容性，並在政府政策與保護組織之外，提供額外的消費者保護。此外，國際標準可助於更快地部署該技術，因此可作為技術準備與商業化階段的有利指標。
1.離岸風電
以下針對專利分類(Cooperative Patent Classification, CPC)代碼Y02E10/727離岸風力發電機進行分析：
(1)專利分析
2007年至2019年間，全球共提交了900多項新的離岸風電發明，並在2018年時多達128項。國家層面，專利數量最多國家依序為南韓、中國、日本與歐盟(德國、法國、丹麥、荷蘭)，顯示除歐洲以外國家對發展離岸風電技術的趨勢。
此外，從專業化指數(Specialisation index, SI)來看，離岸風電發明在風電領域中的占比，從2007年的約1.6%成長至2019年的約4.5%，且在2012年達最高值。挪威是離岸風電領域最專業的國家，荷蘭與法國的SI也非常高，這些國家的專業化水準明顯高於韓國、西班牙或日本。

(2)國際標準分析
離岸風電技術國際標準涵蓋營運最佳化、設計、生產、性能、安全到測試與分析等類別，2004年至2020年間共制定33項風能技術國際標準，其中26項通用於陸上與離岸風能技術，5項僅適用於離岸或浮動風能，表示該技術正走向成熟且商業化的腳步。此外，尚有21項新的風能技術國際標準，預計於2021年至2023年間完成。
從制定國際標準的國家數目分析，參與制定風能技術國際標準的成員國數量，從2004年的16個國家穩定成長至2020年的41個國家(含觀察員國)，凸顯離岸風電技術對許多國家的吸引力。

2.氫電解槽
以下針對CPC分類代碼Y02E60/36電解水產氫進行分析：
(1)專利分析
2007年至2019年氫電解槽相關專利超過8000項，尤其2014年以後年均成長30%，2018年更是多達1600項發明。其中，中國、日本及南韓也在綠氫領域展現濃厚的興趣，尤其是中國的相關專利，2019年占比已超過半數。
此外，以SI指數而言，電解槽的專利在氫能領域中的占比，從2007年的約5%成長至2019年的約31%，顯示各國對該領域的高度關注。平均而言，2014年以前，俄羅斯在電解水產氫的相關專利約占37%，其SI指數最高，2015年以後則為荷蘭(相關專利約占41%)。
(2)國際標準分析
氫和燃料電池的相關標準共126項，其中涵蓋生產、運輸、儲存和應用，以及安全等跨領域項目。而目前正在制定44項新的國際標準，大多與氫能使用相關，其中交通用途占64%，其次為加氫站(14%)，而儲能和性能標準各占2%。