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焦點專欄

再生能源電力之離網推動發展

  • 發佈日期:2018/9/4
  • 資料來源:本站
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再生能源電力之離網推動發展

      再生能源電力逐漸在電網供電中扮演舉足輕重的角色,且再生能源設施成本也逐年下降。技術逐漸成熟,使再生能源設施能在電網設施不足的地區 以乾淨便宜的方式提供電力。而根據聯合國環境署(UNEP)報告[連結1],推估至2030年全球仍有7.8億人無法使用電網,這些無電網設施之人口主要分佈在偏遠的農村地區。另外,部份發展中國家的都市雖發展迅速,但電網基礎設 施更新速度卻無法跟上人口增加的速度,因而發生電力供應短缺。前述問題 可以透過加快設置速度並以小規模安裝的再生能源發電設施來改善,利用分散式再生能源發電設備提供偏遠地區簡易電力來源,抑或是利用再生能源設備來做都市電網的輔助電力。

      根據IRENA所發布的調查報告「Off-grid Renewable Energy Solutions」[連結2]顯示,於2016年全球共有1.33億離網人口利用再生能源設施取得電力服務,較2011年之數據共成長了6倍之多[表1]。經分析發現這1.33億人口中, 有1億的人口為使用11W以下的太陽能燈、2,400萬人使用家庭式太陽能係統 (11W以上)、約900萬人連接迷你型的再生能源電力網路。11W以下的太陽能燈普及之原因,是因為太陽光電產品大幅降價,且相關設備的取得及維護相對容易,因此成為離網人口中使用比例最高的方案。離網人口使用再生能源電力服務會大幅成長,另外一個原因是新型態的金融交易模式及融資措施, 如萬事達發卡組織與肯亞太陽能公司(M-KOPA)、銀行及電信商合作,透過手機支付的方式,提供租借太陽能板的金融服務,進而加速當地再生能源設施之設置,同時也改善了當地電力短缺的問題。因為新型態金融機制的導入, 非洲地區離網人口使用再生能源離網方案,在短短五年間由200多萬人(2011 年)成長至5,300萬人(2016年)[表2],絕大部分的離網人口所使用的再生能源離網方案為太陽能燈,其中有約10%(540萬人)離網人口使用更為便利的家庭式或區域式太陽能電力系統。經統計,非洲地區離網型再生能源裝置容量由231MW(2008年)成長至1.2GW(2017年)[表3],其中有820MW為太陽能燈;而小型水力發電系統也由124MW(2008年)成長至162MW(2017年度);小型燃燒型生質能發電也由29MW(2008年)成長至200MW(2017年度)。

表一 利用再生能源設施取得電力之全球離網人口(詳細說明如上述內容)

表二 2007-2016年非洲地區利用再生能源設施取得電力之離網人口(詳細說明如上述內容)

表三 2007-2017年非洲地區離網型再生能源設施裝置容量統計(詳細說明如上述內容)

      亞洲是離網再生能源電力系統發展規模最大的地區,離網型再生能源裝置容量由1.3GW(2008年)成長至4.3GW(2017年)[表4],亞洲地區離網人口使用再生能源離網方案,也由1,000多萬人(2008年)成長至7,600萬人(2016年)[表5]。其中使用太陽能燈的離網人口約為5,000萬人,此外有近2,000萬人使用家庭式太陽光電系統的供電服務。分析離網人口所使用再生能源類型,可發現主要以生質能設施來提供電力,而太陽光電方面的應用在近5年間呈現大幅成長(2008年至2017年間約成長了30%)。此外,大洋洲或南美洲加勒比海等島嶼地區,過去電力供應大都仰賴小型且低效率的柴油發電機,但近年化石燃料價格持續上揚,促使這些島嶼國家著手導入太陽光電等再生能源供電系統,以減少對化石燃料電力的依賴。估計再生能源電力系統由125MW(2010 年)成長至150MW(2017年),其中太陽光電系統於再生能源電力系統之比重也由4.7%成長至21%。

表四 2008-2017年亞洲地區離網型再生能源設施裝置容量統計(詳細說明如上述內容)

表五 2007-2016年亞洲地區利用再生能源設施取得電力之離網人口(詳細說明如上述內容)

      從IRENA報告的數據分析發現,太陽能燈的使用僅僅是提供離網人口電力服務的第一步,在1.33億離網人口中,已有越來越多人開始使用家庭式太陽光電系統或小型的再生能源電力網路,利用太陽光電、小型水力或生質能等再生能源發電設備,構築區域型的供電網絡。經統計,2008年度離網型再生能源裝置容量約為2GW[表6]。到2017年,離網型再生能源裝置容量達到約 6.6GW,8年間一共成長了3倍之多。另分析整體離網電力之用途,約44%是用於工業部門,剩餘用途比例分別為公用設施7%、住宅設施5%、農林用途 5%、混合使用17%、用途不詳23%。此外分析離網型太陽光電系統之用途[圖1],約有360MW是用於電信電力供應、教育用途有17MW、供水用途8MW等公用設施上,有極高比例用於電信供電,主要是因為偏遠地區電網基礎設施不足,因此電信公司透過太陽光電系統的替基地台提供電力。另外也有相當比例太陽光電是用於學校電力(如教室照明之用)或農村醫療中心之電力來源(如存放疫苗的冰箱之電力、或診間照明等),部份水源不足地區也透過太陽光電系統來驅動幫浦抽取灌溉或飲用之地下水。

表六 2008-2016年全球離網型再生能源設施裝置容量統計(詳細說明如上述內容)

圖一 2016年度離網型太陽光電系統用途比例(詳細說明如上述內容)

      電力是推動文明發展重要的基石,而為了改善偏遠地區生活型態,需透過離網型再生能源電力有助於強化偏遠地區的基礎設施,並提高其教育、醫療與民生等水準。在IRENA報告中,針對如何擴展離網地區的電力供應提供了幾點建議:

◼︎政策與法規的支持:
      電力網路佈建是需要長期性的規劃研究,其電網佈建期程需按各地區條件採分期分階段進行。因此在進行電力網路規劃時,政府單位須研擬一個國家型的電力網路佈建藍圖或計畫,並將離網地區電力建置事宜納入國家規劃當中,以確立國家電力系統發展策略與目標。另外,還需搭配明確的法規及政策來支持離網電力設施的發展,並以租稅減免或優惠融資的手段,鼓勵企業投入偏遠地區的電力設施建置。
◼︎推動專責執行機構:
      偏遠的離網地區,因資訊接受不易,其環境與知識水平也相對較低,因此為深化這些地區的電力設施發展,應需要有一個專責機構來協助執行。透過專責機構可向上與相關政府部門連結,政府單位也可委託專責機構來執行各項政府計畫;再者專責機構也能協助地方評估電力改善的策略與建議,如在部份非洲國家及針對農村電氣化成立專責機構,用以推動農村現代化事宜。
◼︎友善支付方式及融資服務:
      近年離網再生能源設施快速增加,其主要的原因是創新的支付及融資服務,讓偏遠地區的使用者,無須透過銀行或融資機構,而是直接利用行動支付或手機銀行的方式,完成再生能源設備之使用付費或融資服務。然此一機制的建構,需要研提一個當地金融單位願意承做的融資商品,而此商品的費 用又為當地民眾足以負擔得起。再者部分無法獲利的服務項目,也需要透過政府單位的支持與補貼,提供設備採購優惠折價、融資利率補貼等方式,提高融資機構及民眾的參與意願。另外,也可以透過籌資平台的方式為設置於偏遠地區的設備取得設置資金,待設置後,再向民眾收取電能使用費來攤提先期投入的資金支出。
◼︎技術創新支持:
      離網型再生能源設備須配合偏遠地區的需求進行調整強化,如當地民眾
如何支付費用取得供電服務,則需要可遠端控制的智慧電錶;再者,因屬離網型設施,因此需要安裝電能儲存設備等等對應措施,方可順利在偏遠地區提供電能服務。
◼︎評估專案執行與推動能力:
      應針對執行機構或民間公司進行專案能力考評,同時評估再生能源設施之功能符合當地需求,也須評價其執行單位的作業及財務能力,確保執行單位能具備安裝施工及管理維運之能力。
◼︎跨領域整合:
      離網型再生能源電力供應服務,需與當地其他服務整合,使產生的電力能真正被應用在當地民眾所需的項目中,如提供學校或醫療機構電力所需, 或是提供抽水幫浦動力來源等,讓在地居民能直接地了解其好處。而對於營運商而言,提供電力給公用服務使用,可確保發電設備能具有穩定的收益來源,而透過電力運用的演示,可以吸引更多民眾來使用這樣電力服務措施。

      透過離網再生能源設施的興建,能為偏遠地區基本電力供應,有助於提升當地民眾的生活水平。而離網型態的能源供應模式,也將帶給偏遠地區新的工作機會,如可提供再生能源設備安裝服務、再生能源設備使用教育及服務解說推廣、再生能源設備保修及維護等新興就業機會。以盧安達為例,通過離網再生能源設施的推動,讓7.75萬離網人口獲得電力供應,而在推動離網再生能源發電設施的過程,也增加了7千個直接就業與間接就業的機會。

      友善電力供應是提升偏遠地區居民生活水準的重要手段,而我國太陽光電產業結構完整,且具備有堅強的技術研究能量,也許能評估是否借助我國相關產業技術能量,協助國際上電網覆蓋率較低之地區設置離網型再生能源供電設備,一來可強化我國在國際上的能見度,二來也可替太陽光電產品找尋新的銷售市場。有助於提高我國太陽光電產品的應用領域,並深化我國國際事務的合作機會。

資料來源:
[連結1] 太陽能解決方案:填補離網住區的能源缺口,UNEP
[連結2] Off-grid Renewable Energy Solutions,IRENA

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