風力發電產業鏈
風力發電產業可以區分為設備製造業、整合服務業以及風力發電業三部分,另根據風力發電機裝設位置,可區分為安裝在陸地上的陸域型風機,以及裝設在海上的離岸型風機兩類,當前以陸域型風機技術較為成熟,而離岸型風機仍處於發展階段,尚存在不少技術困難。
設備製造業包括風力發電機之原材料、零組件及配件、次系統之供應與風機設備系統組裝,其中風機原材料供應涵蓋鋼材、玻璃纖維、碳纖維及樹酯,零組件與配件則涵蓋風機系統相關之葉片、齒輪箱、塔架、電纜及其他配件,次系統則包括監控系統與電力系統兩部分,風機設備系統則有陸域型與離岸型;整合服務業包括風場規劃、風場營造以及風機維護等廠商;風力發電業則包括風場開發業者及發電營運業者。
一、上游:
風力發電產業的上游主要是設備製造供應商,最主要的關鍵便是風力機系統。風力機系統主要由葉片、塔架、機艙與其他次系統所組成,機艙內由齒輪箱、發電機、軸承等其他零配件組成機組核心,再輔以監控與電力系統,構建成完整的風力機組設施。
原材料以鋼材與樹脂為主流,用以建造風機系統的塔架與葉片等零組件,國際大型鋼材供應商有大陸首鋼集團、韓國浦項鋼鐵為代表,樹酯材料則有LM Wind Power及中材科技為代表;台灣相關業者有中鋼的鋼材,上緯的樹酯材料等。零組件/配件中塔架供應商有北美的Arcosa、歐洲的Windar與Welcon及中國大陸的天風順能為代表,台灣則有中鋼機械提供;葉片方面,國際上有TPI Composites SA、Vestas、LM Wind Power(GE子公司)、Siemens Gamesa等大型風電業者,臺灣則有天力離岸;齒輪箱有ZF Wind Power Antwerpen(前身為Hansen Transmissions)及Bosch Rexroth最具規模,台灣則有台朔重工的齒輪箱為代表;次系統領導業者有ABB及Winergy,台灣則有東元的控制系統,華城、中興、士電等的電力系統;全球風電機組整機設備以丹麥的Vestas居首,其他主要業者有美國GE、中國大陸金風科技及合併後的Siemens Gamesa等業者,台灣則以東元電機為代表。
二、中游:
風力發電產業鏈的中游為整合服務業,有風場規劃、風場營造及風機維護等業者。風場規劃是業者在預選定的發展區域,根據基本環境資料(諸如海象、漂沙及底床質、水深、地質、生態、社會人文等),所進行之風力廠場址選擇、風能規模與發電量評估、採用機組評估與佈置方案、電源線路規劃及後續施工規劃等業務。風場營造則是根據施工規劃,在場址進行整地、基礎結構、建築設備安裝及土木工程之興建、改建等活動。風機維護業者則是在風力發電廠完成相關硬體設施並營運後,由風機設備供應商或協力廠商業者提供設備之後續保固、檢測與維修替換服務。
在業者佈局方面,國際上大型的風場規劃及風場營造廠商多以能源服務業者為主,例如沃旭(前丹能)、E.ON等,台灣在風場規劃則有台電、英華威、沃旭、永傳、中興工程等,在風場營造則有中鋼、台船、中興電工、華城、樂士、星能等業者;至於風機維護業者,以國際風力機組供應商為主,例如Vestas、美國GE或是Siemens Gamesa等,輔以區域設備代理商或合作設備維修業者。
三、下游:
風力發電產業的下游包括風力發電的綜合開發業者及發電營運業者,綜合開發業者亦多為能源服務供應商,針對預開發之風場進行包括風場潛能、技術、工程、財務等進行可行性分析,統籌風場規劃、營造乃至於營運活動等顧問諮詢服務。發電營運業者包括綜合電業廠商以及獨立電力供應商(Independent Power Producer, IPP)兩類,綜合電業業者為具備發電、輸電、配電三個部份的垂直整合業務之廠商,當前臺灣代表就是台灣電力公司;至於指非由綜合電業公司經營、或不屬公用事業的發電廠,即是獨立電力供應商,目前台灣在風能領域的獨立電力供應商有英華威、麥格理、福海風力發電等業者。
台灣風力發電產業始於1980年代初期的能源危機,政府委託工研院陸續開發4kW、15kW、與150kW之風力發電機,然在能源危機解除後就停止開發工作。西元2000年,政府發布了「風力發電示範系統設置補助辦法」,由台灣電力公司、台朔重工,以及正隆公司,分別在澎湖、雲林和新竹,設置三個總容量共8.64MW的風力發電系統再度開展。至2004年政府開放民營電廠設置,開啟民間廠商投入風力發電開發。
隨著全球風力發電市場快速成長,台灣廠商開始切入風力發電零組件產業,包括葉片、鑄件、塔架、變壓器、電力纜線與設施等,台灣在風力發電產業鏈已漸趨完整,大型風力機系統有東元電機,其他較具代表性的零組件廠商包括上緯(樹脂材料)、永冠(鑄件)、中鋼機械(塔架)、天力(葉片)、信邦(電力纜線)等。除了大型風力機之外,國內約有二十家業者從事小型風力發電機開發,業者規模普遍不大。台灣風力發電產值以零組件占大宗,多為歐、美、中國大陸系統廠商之零組件供應商。
全球風能協會(Global Wind Energy Council,GWEC)報告顯示,2022年全球新設風機為77.6GW,較2021年同期下降17.1%,其中陸域風機新設容量以中國市場的52%掄元,至於離岸風機新設容量則大幅成長8.8GW,預計2023至2027年全球風電新設裝機規模,其年均複合成長率可達15%水準,即直至2027年每年新設裝機容量均可超過136 GW。從裝機結構來看,2022年陸域風機新增裝機68.8GW,占全球風電總新增裝機的88.7%,2023至2027年新設容量成長率為12%,年平均裝機容量為110GW,以中國、歐洲和美國為主要市場,預計此三個地區2023 至2027年將超過總新增產能的80%水準。離岸風機方面,2022年新增裝機可達8.8GW,占全球風電總新增裝機規模的11.3%,預計2023至2027年全球裝置總量將增加130GW,CAGR達32%,以中國和歐洲為主要市場。根據國際可再生能源署(IRENA)資料顯示,全球再生能源容量2023年預估可再增加440GW,亞洲將取代歐洲成為最大的離岸風電市場持續領先到2030年底,其中中國大陸離岸風電年均裝機容量將超過10GW,持續扮演最大單一國家市場。
就國際研究機構Precedence Research估計,全球離岸風電市場規模將在2029年達到1,080億美元水準,並在2030年超過1,290億美元規模,2022到2030年其年複合成長率可達18%的水準。
根據國際工程顧問公司4Coffshore的資料顯示,全球前20大最好的風場,台灣海峽就佔了16處,加上在政府積極推動離岸風電計畫政策之下,自2013年經濟部公布第一階段「示範風場」起,2018年完成第二階段「潛力場址」遴選、競價作業,至2019年底海洋風場全面完工商轉,並於2021年公布「區塊開發」選商機制,宣告台灣離岸風電發展,正式步入第三階段。第三階段將分三期核配風場,每期共配發兩年的裝置容量共3GW,於2023年8月公布第一期共五家業者完成申請簽約,總容量約2.3GW(2335MW),本階段預計於2026、2027年完工併網,亦伴隨著在地化供應鏈深化,將繼續推升台灣風電產業的發展。