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REN21_2023年全球再生能源供應現況報告 Renewables 2023 Global Status Report:Energy Supply
2023/07
Renewable Energy Policy Network 21
https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/GSR-2023_Energy-Supply-Module.pdf
一、前言
自2021年下半年,新冠疫情雖逐步降溫,但大流行後經濟快速反彈,導致全球能源供應市場吃緊。尤其在2022年2月後,俄烏戰事連綿,對於能源危機無疑是雪上加霜,產生連鎖效應衝擊供給面、推升通膨,並影響全球經濟。對此,各國政府更加重視能源供應安全、擴大國內能源生產和製造、強化國際合作與透過政策加速再生能源發展,以因應通貨膨脹、供應中斷和價格波動。截至2022年,全球已有174個國家制定再生電力占比目標,49個國家制定生物燃料目標;46個國家制定再生熱源目標,顯示再生電力為現今全球推動能源供應轉變的主力。
從全球最終能源供應總量(world’s total final energy supply)(包含:熱能、燃料和電力)觀察,大部分能源以直接熱能形式供應(2020年占總量的48.7%),其次是燃料占總量的29%。同時,電力(包括供熱和交通)在全球能源供應中的比例,從2010年的19% 上升到2020年23%,顯示所有最終使用部門越發依賴電力來滿足能源需求,到2022年再生能源占全球電力生產的30%。

二、主要國家政策現況
值得注意的是,2022年新增再生能源發電裝置容量已達348 GW。能源安全成為各國政府高度關注的核心議題,進而紛紛轉向再生能源,希冀為通貨膨脹、供應中斷和價格波動尋求解方。這樣的趨勢也反映在能源相關政策的成長,例如:美國以「降低通膨法案」(US Inflation Reduction Act, IRA)來促進國內製造和再生能源技術佈局補助計畫;歐盟「REPowerEU計畫」目的在消弭,因再生能源普及所衍生區域能源供需之間的差距。其他還有:中國「十四五規劃」(14th five-year plan, FYP)、歐洲「淨零產業法」(Net-Zero Industry Act)、歐盟「降低55%溫室氣體排放套案」(Fit for 55 package)、澳洲「氣候變遷法」(Climate Change Law)、日本「綠色轉型計畫」(Green Transformation Programme)、印度「產業鏈獎勵計畫」(Production Linked Incentive Scheme, PLI)。

即便各國已祭出各項具體政策措施,但要實現脫碳願景,以及迎戰更極端的氣候暖化,亟需採取更積極的行動。現行電力政策主要聚焦於太陽能和風電,與其他再生能源技術相比,太陽能與風力發電相關的投資力道較強。電力產業的再生能源政策包含:設定具體目標、再生能源配額制度(Renewable Portfolio Standards, RPS)、再生能源憑證 (Renewable Energy Certificates, RECs)、能源來源證明(Guarantees of origin, GOs)、政府電力收購制度(Feed-in Tariff, FIT)、差額補貼制度 (Feed-in premium, FIP)、招標與競標(Tender and Auction)、淨計量電價政策(net metering)、財政與激勵措施(例如:稅收抵免(tax credits)、補貼差價(rebate)、補助(grant))。

其中,「政府電力收購制度(FIT)與差額補貼制度(FIP)」已廣泛應用於支持再生能源利用(至2022年底共83個國家採用),特別是在大型電網系統和分散式發電。「淨計量電價」政策則主要用於促進家庭、商業和工業設施投資自有再生能源系統,進而將剩餘電力出售給電網(至2022年底共92個國家採用)。「財政與激勵措施」政策工具至2022年底約有138個國家採用,例如:歐盟研擬透過 RePowerEU 放寬對綠能投資稅收抵免的門檻;加拿大宣佈為潔淨電力、潔淨技術製造鏈和潔淨氫提供總計830億美元的稅收抵免。此外,到2022年底,35個國家製定了「再生能源配額制度」(RPS),強制公用與私有事業安裝或使用再生能源;例如:歐盟在建築能效指令(Energy Performance for Building Directive, EPBD)中要求2026年前面積達250平方公尺的新建公共和商業建築,屋頂須強制安裝屋頂太陽能,2027年擴大至商業建築,至2029年則涵蓋所有住宅建築;法國立法強制要求擁有80個以上停車位的停車場,在三到五年內應安裝太陽能系統。

另外,在2022年,比利時、丹麥、德國和荷蘭提出共同承諾,到2050年離岸風電容量將成長十倍。德國依循「離岸風能法」(Offshore Wind Energy Act)將2040年離岸風電裝置容量預設目標從40 GW更新至70 GW。而2022年和2023年初,斯洛伐克共和國(the Slovak Republic)、土耳其和英國皆宣布國家再生氫策略和路徑圖,製定此類策略國家總數達到45個。

除了電力政策外,伴隨能源價格高漲,2022年區域供熱相關政策氣勢走強,德國正在設置一項30億歐元的基金,以實現區域供熱產業脫碳。英國淨零策略(Net Zero Strategy)為供暖管線改造計畫(Heat Network Transformation Programme)撥款3.38億英鎊。熱泵被認為是提升能源效率的核心對策,歐洲、日本和美國政府導入更高層級的政策來鼓勵建置相關設備,如歐盟制定政策目標,至2030年安裝6000萬台熱泵,及推動加速區域熱泵製造及部署的行動計畫。

三、再生能源技術市場動態
2022年再生能源和支援技術的製造能力迎來了強勁成長的一年,主要技術為生質能、地熱能和熱能、熱泵、氫能、水力發電、海洋能、太陽能、聚光太陽能、太陽能供熱與風力發電技術,其中太陽能(成長39%)、電解槽(成長26%)和熱泵(成長13%)。

(一)生質能(Biomass energy)
是一種多功能再生能源,原料來源最廣、有多種技術途徑和最終用途,在2020年占能源消耗總量的12.6%,主要應用於加熱。且在2021年,全球液體生質燃料產量總計1620億公升,占交通運輸部門能源使用總量的3.6%。到了2022年,各種生質能發電量為672 TWh,占總發電量的2.4%。預期航空領域將成為未來主要的消費市場,國際協議目標至2050年減少50%溫室氣體排放量,然而目前永續航空燃油(Sustainable Aviation Fuel, SAF)產量僅佔航空燃油需求量的0.03%,因此美國IRA及歐盟REFuelEU倡議設定SAF目標或稅收抵免以加速發展。

(二)地熱能和熱能(Geothermal Power and Heat)
2022年全球新增地熱發電容量0.2 GW,使累計發電量達到約14.6 GW。在再生能源技術中具有獨特的地位,雖僅占全球能源平衡的一小部分,但對擁有特殊地理條件的地區卻是得天獨厚的能源。印尼、日本、肯亞、尼加拉瓜、菲律賓和美國地熱發電容量雖呈現成長,但多數國家僅增加了單一小型機組。美國為全球地熱市場的領導者,而中國則成長最快,主要受益於「十四五規劃」中大力推動地熱在供暖方面的應用。

(三)熱泵(Heat Pumps)
日本、歐盟、韓國及中國將熱泵提供的熱能視為再生能源,且該項技術已臻於成熟,在政策推動下,2022年已滿足全球約 10% 的建築物供暖。在2022年,全球熱泵銷量成長11%,歐洲更成長38%。歐洲宣布投資超過50億歐元於熱泵製造設施;美國為製造業(包含熱泵)提供100億美元的稅收抵免。

(四)氫能:綠氫為迅速崛起的關鍵驅動技術(Enabling Technology),是各部門脫碳的重要助力。再生氫潛在應用範疇多元,從長途卡車運輸和航運燃料,到鋼鐵和水泥等製程原料,亦可做為發電的載體。各國政府將氫視為能源部門的策略砥柱,截至2022年,約有30個國家製定國家層級的氫能策略,其中澳洲則是再生氫工廠為數最多的國家。伴隨全球對再生氫能的需求持續成長,氫能的國際貿易網絡逐漸形成,具有豐富再生能源潛力的國家(如澳洲、智利、中東、北非)將有機會成為主要氫氣出口國。

(五)水力發電
氣候變遷引發各國對水力發電基礎設施的擔憂,2022年全球水力發電裝置容量達1220 GW,僅比2021年增22.2 GW。在水力發電裝置容量方面,中國持續維持領先地位,到2022年該國總裝置容量達到368 GW,超過巴西、加拿大、美國和俄羅斯聯邦的總和。2022年水力發電量達到4429 TWh,高達五成僅由四個國家(中國、巴西、加拿大和美國)生產。水力發電廠的長壽命(30年至80年),提供未來基礎設施升級的機會,以增加發電容量、效率,及延長使用。

(六)海洋能(Ocean Power)
2022年全球海洋發電產業繼續往商業化邁進,除了宣布新財源挹注,並以旗艦計畫(flagship projects)證可靠性,其中又以潮汐能與波浪能為發展重點。歐洲為海洋能商業化競賽中的領頭羊,深具企圖心的支持計畫也帶動加拿大、中國和美國的發展。2022年全球已有60個試點項目,更有5個潮汐能(tidal stream)(總裝置容量2.7 MW)和6個波浪能(wave power)(總裝置容量165 kW)的大規模發電裝置;同年潮汐能總發電量超過80 GWh,其他海洋能如海洋熱能轉換(Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)也展開少數試點計畫。

(七)太陽能(Photovoltaics, PV)
2022年太陽能成績亮眼,新增產能成長37%,且全球太陽能產量平均達6.2%高於2021年的5%。在新增太陽能裝置量方面,亞洲已蟬聯連續十年主導地位,占2022年全球新增裝置容量的64%。中國、美國、日本、印度和德國為該項累計裝置容量的前段班;市場人均裝置容量則由澳洲、荷蘭和德國拔得頭籌。儘管太陽能板的生產仍集中於中國,但越來越多國家強化了進口壁壘和在地製造的激勵措施,由美國和印度率先採取。此外,在招標和購電協議的催化及零組件成本下修,集中式發電廠規模(utility-scale)的太陽能新增裝置總量達124.8 GW;分散式太陽能新增115.2 GW,成長率高達54%。此外,2022年許多國家投入浮動式太陽能、農業太陽能、建築整合太陽能(BIPV)系統和車輛表面安裝太陽能技術發展。

(八)聚光太陽能(Concentrating Solar Thermal Power, CSP)
2010年至2021 年間,CSP電廠的發電成本下降了68%。在未來,CSP與PV和風力發電共存的混合計畫將更普遍,亦有助於降低成本。到2022年,其裝置容量將增加200MW達到6.3GW。中國預計將成為 CSP容量的全球領導者,截至 2022 年底,至少有30個項目正在建置與投產運行。此外,阿拉伯聯合大公國正式啟用一座全球最大的混合太陽能發電與供熱的CSP電廠,裝置容量達700 MW。

(九)太陽能供熱(Solar Thermal Heating)
到2022年底,約150個國家的數百萬住宅、商業和工業用戶正在受益於太陽能供熱系統。2022年進入營運階段的太陽能工業熱電廠 (solar industrial heat plants, SHIP)數量遠高於往年,至少有114個項目投入運作,荷蘭以38個系統領先,其次是中國(17個)和法國(14個)。區域供熱領域太陽能應用技術的主要市場是中國和德國;全球太陽能利用市場在2022年萎縮9.3%,主因為中國呈現下滑。

(十)風力發電
在氣候變遷、能源安全、經濟成長願景與風電成本競爭力的推波助瀾下,各國都提高了風電目標。產業持續創新以改變計畫成本基礎,並解決擴大生產、運輸和其他物流等相關挑戰,進一步提高其環境和社會的永續性。2022年新增風電裝置容量為89 GW,其中全球併網裝置容量超過77 GW,使併網總裝置容量達到預計906 GW。因中國和美國經濟放緩,全球併網新增數量下滑超過17%,歐洲是唯一成長的地區。至於離岸風電,相較2021年,其裝置容量下降(因中國暫時走弱),但2022年全球裝置容量幾乎翻了一倍,遍及38個國家近1.2 TW。2022年產業技術研發重點已從升級渦輪機轉向標準化製程發展,以降低生產成本並提高生產效率。此外,亦持續致力減少渦輪機葉片生命週期的影響,開發更永續的葉片材料。

四、挑戰與機會
(一)挑戰:
1. 短期內,通貨膨脹和供應鏈中斷致使多數再生能源佈局減慢,推升了成本。
2. 各國苦於調節材料和能源的價格波動,導致拍賣與競標認購不足,歸因於其條件與市場現實不符。
3. 延遲許可與不一致的政策加深不確定性,阻礙風電佈局與延遲新製造能力的投資。
4. CSP和海洋發電市場出現放緩,過去市場領導者近年來幾乎沒有增加新產能。
5. 再生熱能和燃料市場,所面臨的最大挑戰是化石燃料價格低廉,以及可負荷融資取得不易。
6. 非洲、亞洲、歐洲和北美部分地區的水力發電受極端乾旱阻礙。

(二)機會:
1. 再生能源具有緩解氣候變遷、改善能源安全、創造就業機會和促進當地經濟發展的潛力。
2. 即便顧慮成本上揚,風力發電、太陽能與化石燃料相比依然有成本競爭力,且在多數國家已較燃煤發電更具價格優勢。
3. 住宅和商業用戶加持下,屋頂太陽能市場自2018年以來即穩定成長,更在2022年創下歷史新高。
4. 氫能發展的趨勢,未來前景可期,但政策應優先考慮再生能源的生產和使用,避免過度簡化僅為替代排放之用,善用氫能實現重工業、海運和航空脫碳的巨大潛力。
5. 熱泵能提供能源系統珍貴的靈活性,進而更好地整合可變性再生能源並降低消費者的能源成本。
6. 生質能為重工業和運輸業(像是:製藥、水泥、鋼鐵、食品和飲料、航空和海運)供熱和做為燃料替代品。
陳霈
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