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分散式能源可否於短期內滿足供應需求?

安永全球再生能源國家吸引力指數(RECAI)第60期:各國如欲實現其去碳化目標,大幅提高將再生能源整合至電網中的能力將顯得至關重要。

本文為安永全球再生能源國家吸引力指數(RECAI)第60期的重點摘要。

下載完整報告。


概要

  • 由於現今天然氣價格飆升、地緣政治局勢緊張、供應鏈短缺以及極端氣候事件,運用再生能源發電已為當務之急。
  • 分散式電力資源(Distributed Energy Resources,簡稱DERs)與智慧電網(Smart Grids)將成為確保全球能源供應並於2050年實現淨零排放的必要關鍵。
  • 因能源基礎設施所需的高階新興技術將更加依賴與物聯網的連結,提升網路安全則變成首要考量。

建立能源韌性為當務之急。隨著地緣政治情勢日漸險峻、全球供應鏈短缺、極端氣候事件愈加激烈頻繁以及天然氣價格持續飆升,增設再生能源發電、加速能源供應多樣化以及擴大儲能設備規模為各國政府的首要考量。

為解決極端氣候帶來的眾多挑戰,數千名的各國政府與企業代表已開始尋求合作(EN),並於2022年第27屆聯合國氣候峰會(United Nations Climate Change Conference 2022,簡稱COP 27)中提出上述議題。

隨著各國能源市場開始快速整合多項再生能源並提升電網靈活度,已被討論許久的分散式能源在更有力的監管支持下持續地發展。

為使各國實現淨零排放,再生能源的整合必須大幅改善。分散式電力資源是綠色能源資源是否能順利導入電網供應的關鍵。因此,允許採行全新且高效率的方法連結及管理能源流動亦為當務之急。

長久以來,如何因應用電高峰時段的需求或局部地區電力供應的相關挑戰,為集中式電網的弱點。相對的,智慧電網可利用雙向溝通及控制的機制實現電力和資訊的雙向流動,優化電網的能源供應並可即時因應多變的用電需求,使其逐漸成為關注的焦點。

更具能源韌性的未來已為必然,因此有效運用更具彈性的能源系統為當務之急。

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第1章

安永分析:分散式能源系統與智慧電網

分散式電力資源即為提升全球能源韌性的關鍵。

全球各國皆在加速推動集中式電網轉型至分散式能源系統。從微電網、小型再生能源以及熱電共生設施,到分散式儲能與可控負載,許多新興的能源轉型選項亦逐漸浮上檯面。

各國能源市場為實踐淨零排放而與日俱增的壓力,以及烏俄戰爭後急需強化能源安全的需求,均為推動能源轉型的主要原因。鑒於技術成本降低與監管支持的提升:例如美國《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act)及歐盟執委會發布的「REPowerEU」能源計畫,推動分散式電力資源的最佳時機已然到來。

分散式電力資源可提升電網靈活度,亦為加強能源韌性的關鍵,使能源市場可適應瞬息萬變的大環境並從破壞性事件中快速恢復。可自給供電的分散式系統能儲存多餘的電力並於集中式電網暫停供電時使用。因此,分散式電力資源能大幅降低近年來極端氣候所造成的頻繁電網故障事件所造成的影響。

各國能源市場正採取眾多措施以整合更多分散式電力資源,例如支持太陽能發電的計量電價政策以及有利於安裝屋頂型太陽光電系統的相關法令。

雖然仍有眾多挑戰需要被逐一克服,以能源基礎設施為例,如何使其不受極端氣候影響,在嚴寒或極熱環境中持續運作,並確保其擁有足夠的發電量,方能應付電動汽車加速推動所需。

再生能源的間歇性問題,則須仰賴更複雜的儲能系統或傳統發電容量以獲得緩解。智慧電網則在能源環境轉變裡扮演著核心的角色。藉由其配備的強大資料流,智慧電網可於多方面提升可靠性、效率與靈活度:上至消費者可監控用電量的智慧電錶,下至隔離區域性故障,以避免整體電網自動化系統關閉。


再生能源的間歇性問題,則須仰賴更複雜的儲能系統或傳統發電容量以獲得緩解。智慧電網則在能源環境轉變裡扮演著核心的角色。


實際上,智慧電網技術正為缺乏全國電網的市場打造全新的能源分配模式,即中央電網由可切換至獨立運行的微電網組成。因偏遠鄉鎮與高密度都市地區的供電會因為需求激增導致限電或停電,智慧電網則能強化以上地區的電網韌性。

 

雖然智慧電網帶來的好處不勝枚舉但亦伴隨眾多挑戰。以分散式電力資源為例,如何提升電網智能化以整合各類能源,並控制電力流向以滿足各方需求,即為一大挑戰。

 

此外,因分散式電力資源生態系統的相互關聯性,網路安全勢必成為高度關注的議題。此類系統的眾多潛在弱點使其更容易遭受網路攻擊。

 

儲能與供應管理亦有潛在問題。以電動汽車為例,電動汽車逐漸成熟且規模化,對電網造成的負擔日趨加重。雖然電動汽車亦可儲存再生能源產生的額外電力,並在有供電不足情況時充當供電裝置,然而如何優化電動汽車以作為分散式電力資源的一環,仍需再進一步探討。

 

國際能源總署預計,2020年代後期為加速運用再生能源資源,每年電網的投資總額必須增加三倍至8千億美元。換句話說,投入數位資產的總額需增加八倍才能達成該目標。1

 

總言之,各國能源市場如欲透過提升電網靈活度以加強能源韌性,並協助實現全球脫碳目標,需要監理機關持續支持分散式電力資源。

分散式能源可否於短期內滿足供應需求?

 

下載RECAI第60期報告以深入了解更多安永的專業洞察。

2

第2章

主要發展:全球再生能源的重點發展

從德國重大政策的變動至美國綠氫產業的成長:安永將探討各國於再生能源領域的進展。

隨著地緣政治情勢緊張與經濟不確定性持續造成大環境難以預測的動盪,為減低對進口能源的依賴,各國政府正逐漸加速推動其再生能源相關計畫。


RECAI 前十大排名

RECAI 指數評分

下載RECAI前四十大排名(RECAI top 40 ranking)(pdf)以深入了解特定技術相關評分,並查看排名與評分的詳細評估方法。

在本期RECAI報告中,安永將重點闡述前四十大排名國家中十個最主要的市場發展。

美國

近期通過的《降低通膨法案》 (Inflation Reduction Act) 承諾在未來10年,綠氫生產將獲得每公斤3美元的租稅抵減,使其成為全球綠氫最低單價。

RECAI排名:第一位

排名變動:維持不變

中國大陸

預期於今年建置創歷史新高的156GW風力與太陽能發電,較2021年成長25%。

RECAI排名:第二位

排名變動:維持不變

德國

今年提出的「復活節能源轉型配套方案」 (The Easter Package) 訂定再生能源至2030年占比80%、2035年占比接近100%的新目標。

RECAI排名:第三位

排名變動:上升一位

英國

改革計畫有望將離岸風力發電的審核期從四年縮短至一年,並加速發展浮動式離岸風電。

RECAI排名:第四位

排名變動:下跌一位

澳洲

新上任的工黨政府訂定了2030年溫室氣體排放量應比2005年減少43%的目標。

RECAI排名:第六位

排名變動:維持不變

印度

政府已開始加速推動離岸風力發電,並預期於2030年達到30GW的目標。

RECAI排名:第七位

排名變動:維持不變

丹麥

以風力與太陽能發電為主,2022年前半年內,再生能源占總電力消費的百分比為53.3%,創歷史新高。

RECAI排名:第十一位

排名變動:維持不變

巴西

巴西在五月的A-4電力招標中,生質能發電首次超越風力與太陽能發電,達成407MW交易。

RECAI排名:第十四位

排名變動:下跌一位

希臘

新法令有望將綠色專案的平均核准期間從五年縮短至十四個月。

RECAI排名:第十六位

排名變動:上升五位

摩洛哥

隨著兩個太陽能發電廠與一個風場落成啟用,再生能源供應量比去年提升近10%,從7.3TWh增加至7.9TWh。

RECAI排名:第十九位

排名變動:上升一位

 

3

第3章

購售電合約(PPA)指數

高電價與市場動盪將使企業購售電合約數量自2013年起首次同比下降。

2022年企業購售電合約的發電量,在過去經過指數性成長後仍少於2021年,但預計將高於2020年。

因其高度能源需求,企業開始簽屬購售電合約,以期在動盪的電力批發市場中進行長期避險。因此能源市場已逐步轉為賣方市場。然而,政策的不確定性與波動的成本價格使開發商難以就商業角度達成協議。

有越來越多已加入RE100的企業將購售電合約視為極具價值的金融工具與綠電憑證。與各國能源市場的政府補助相比,長期購售電合約中的低電價與短期市場中的高電價之間的差距,可於初期為企業提供許多財務利益,開發商亦可獲得長期資金的提升與靈活度。

雖然當今市場狀態使購售電合約執行不易,但全球能源市場依然可在其堅固的基礎上持續拓展。

購售電合約(PPA)指數

伊利 Recai 交易所指數圖

安永企業PPA指數納入四大核心中的關鍵參數,用以分析各國的企業購售電合約市場並進行排名。下載安永企業PPA指數(EY corporate PPA Index)(pdf)(EN),以深入了解評估方法與相關資訊。

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第4章

聚焦區域:高成長市場

RECAI第60期中的新排名揭露表現超越其經濟規模所預期的各國市場。

RECAI 運用可準確反映再生能源投資機會之規模的各種標準,有效比較各國再生能源市場的吸引力。因此,大型經濟體已搶獲先機。透過利用國內生產總值(GDP)將其標準化,即可找出於再生能源領域表現超出預期的各國市場。

標準化RECAI前十大排名

標準化 RECAI 十大排名

本期RECAI將深入探討三個相對小型經濟體極富積極性的能源轉型計畫。

摩洛哥(標準化RECAI排名:第一位,RECAI排名:第十九位)

摩洛哥已訂定於2030年達到再生能源占比52%、2050年達到80%的宏遠目標。2 雖然離2020年的過渡期目標還有些許差距,該國的能源市場仍然有望實現2030年目標。

摩洛哥全年日照時間長達3千小時,是設置太陽能發電的絕佳地點。3 另一方面,阿特拉斯山脈的特殊地形提供抽水蓄能發電的可能,並可靈活運用電力系統。地方政策亦持續大力支持再生能源。風電產業已達到每度電低於3美分,為全球最低的再生能源價格。

此外,摩洛哥期望於未來開展並投入綠氫產業。然而此舉仍需透過摩洛哥再生能源管理局(Moroccan Agency for Sustainable Energy)的制度性架構,吸引外商直接投資以利統一整合許可流程、土地收購與融資,並於需要時為相關投資提供政府擔保。

智利(標準化RECAI排名:第五位,RECAI排名:第十七位)

智利的再生能源發電具有極大的發展潛力 4,並期望能於2050年實現碳中和。2020年底,智利有超過一半的電力使用再生能源,此比例有望於2030年提升至70%。5

智利的成功可歸功於其創新的招標流程 – 電力供應商可對全年全天候、季度、白晝與夜晚等四個類別的合約進行投標。然而該國的再生能源產業仍面臨眾多挑戰,例如如何自北部區域與南部區域端將電力輸送至聖地牙哥周圍的大都市,即是一大難題。按智利國家電力調度中心(National Electricity Coordinator)估計,到2025年,電力輸配專案將花費32億美元。

與此同時,智利正試圖解決其他艱鉅且多層面的問題,包括在2040年前逐步淘汰其28座燃煤發電廠。此外,為彌補電力輸配不足而配建的獨立式儲能系統,其相關規範的審核期間比原來估計的長。另外,若想開放市場投資,則需解決價格分配機制的相關問題。

智利將綠氫視為其碳中和計畫中的重要環節並期望於2050年成為全球最大的燃料出口國。全國綠氫策略(National Green Hydrogen Strategy)雖已詳細闡述上述目標的執行策略,但實際的落實機制仍有待釐清。總言之,智利對綠能的宏願將嘉惠全世界。智利礦業實踐去碳化,將會是全球邁向低碳經濟轉型的一大步。

葡萄牙(標準化RECAI排名:第八位,RECAI排名:第二十五位)

長久以來,葡萄牙持續仰賴水力與風力發電,但其能源市場已於2019年開始轉型。在太陽光電投資長期不足的前提下,葡萄牙終於在2019、2020以及2021年的太陽能招標中分配到總額達2.3GW的新太陽能裝置容量。該招標亦創下全球最低太陽能電價的紀錄。

葡萄牙更於2020年採取非常規的招標方式,將12個區塊中的8個指定為儲能選項。因此葡萄牙成為擁有合併再生能源與儲能設備之大型混合專案的先驅者之一。

為維持其對再生能源的持續創新,葡萄牙更於2021年的招標中將263MW的浮動式太陽光電配置至七個水壩中。在12GW太陽能專案的推動下,葡萄牙的能源市場將可於2030年實現綠能發電占總發電量80%的目標。

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深入了解標準化RECAI前四十大排名與相關專業洞察

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第5章

安永洞察:各國能源市場必須深入了解網路安全的原因

隨著能源系統開始分散化,如何因應傳統與新興技術遭受的網路威脅,至關重要。

以2021年5月美國最大燃油供應業者Colonial Pipeline遭受網路勒索攻擊為例 6,近年來一連串的網路攻擊,迫使確保能源基礎設施網路安全成為主要考量。能源產業分散式轉型與採行智慧電網提高了網路安全的重要性。

從發電廠和電網到管道和雲端系統,越關鍵性的設備越容易遭受網路攻擊。隨著各種新興技術對與物聯網以及工業物聯網(IIoT)相互連結的依賴度逐漸提升,如何保護其免於網路攻擊將更具挑戰性。

使用智慧電表等物聯網設備更容易成為潛在攻擊標的。此外,有許多相關設備仍缺乏完整操作系統或配置不當,有的甚至無法重置密碼,持續使用此類設備將衍生更多問題。通常該等設備價格低廉,因此常被遺忘忽略,雖然一直維持著連結狀態卻疏於管理。

另外因維護系統紀錄的繁瑣,導致監控該等設備亦相對困難。該等設備於配置及設計上的相似度,使駭客更容易在滲透後,快速地進行攻擊或橫向移動。由於眾多設備使用相同且無法重置的密碼,將導致駭客一旦成功攻擊後,即可瞬間滲透並接管設備。

傳統營運技術系統中的老舊設備亦衍生許多問題。這些動輒數十億美元起跳的基礎建設投資,其升級通常是一個大型投資專案,需耗時20至40年。而短期修復亦可能破壞全天候運行系統並帶來風險。


能源產業分散式轉型與採行智慧電網更強調網路安全防護的重要性。


包含澳洲與中國在內的能源市場相關監理機構均不約而同地建立、修訂或強化其網路安全相關規範。同時,歐盟執委會(The European Commission)已公布《網路韌性法案》(Cyber Resilience Act)草案。如該草案順利通過,想於歐盟市場販售智慧產品的製造商必須符合最低網路安全標準。

網路安全形勢瞬息萬變,駭客的操作手法亦愈趨高明。因此能源市場之間與內部的合作,需要建立有效的防護策略並發揮關鍵作用。

以美國為例,去年正式成立的國家網路總監辦公室(Office of the National Cyber Director)7,將擴大民營產業與某些聯邦機構間的合作與資訊共享。此外,因南韓在為其關鍵基礎設施開發並實施網路安全韌性,擁有30多年的專業經驗,美國亦已加強與南韓的雙向網路安全合作。

與此同時,美國、英國、澳洲與加拿大的政府部門於今年初向企業發出聯合警示,要求企業加強網路安全措施以防禦來自伊朗伊斯蘭革命衛隊駭客的威脅。8

隨著越來越多互聯電網科技陸續上線及能源市場愈趨分散化,如何加強關鍵能源基礎設施的網路安全防護將更具挑戰性。因此,若能源市場欲避免與供應相關的潛在重大破壞性事件,擁有一流的網路安全防護將至關重要。

在地觀點

進行更積極的再生能源採購是實踐深度減碳及淨零排放的關鍵措施之一,亦已成為國際ESG指數及評比的重要評鑑項目。建議企業可以持續掌握全球再生能源的發展趨勢,建構全球營運範疇下再生能源策略,以期洞燭先機、維繫企業長期競爭力。

臺灣聯繫人
曾于哲 Roger Tseng
安永台灣 氣候變遷、永續發展與ESG諮詢服務 負責人 暨 審計服務部 執業會計師


結語

本期REACI將深入探討全球於實現能源韌性與永續性的關鍵議題。

由於現今天然氣價格飆升、地緣政治局勢緊張、供應鏈短缺以及極端氣候事件,運用再生能源發電已為當務之急。

分散式電力資源與智慧電網將成為確保全球能源供應並於2050年實現淨零排放的必要關鍵,各國仍需加速將再生能源技術整合至其電網中。

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