本文作者微驅科技總經理吳金榮

各國積極節能省碳，朝「碳中和」目標邁進，因此發展太陽能電池及風力發電，是無可置疑的趨勢

近年來，全球各地氣候異常現象頻傳，碳排放問題成為「迫切的危機」，「節能減碳」成為各國政府施政的重要目標。

電是現代文明最重要能源供給形式，幾乎所有現代化的設備，皆仰賴電力驅動。電力是國家最重要的基礎設施，不過電廠卻是主要的「碳排放」來源之一。

2020年全球電廠總裝機容量達7230 GW(10億瓦)，再生能源(水力、風力、太陽能、生質能、地熱能、海洋能等)發電容量達2800 GW，占總發電容量約38.7%。這顯示再生能源發電，已在全球電力市場占有一席之地。

由於像風力發電、太陽能發電等，再生能源，無法持續長時間發電，因此同樣裝機容量的再生能源發電設施，總發電量，比燃煤、燃氣、核電等發電設施低很多。

以發電量來看，2020年全球總發電量達26,823兆瓦小時(Terawatts-hours)，較2019年的27,001兆瓦小時微幅衰退0.6%。

從發電的能源種類來看，燃煤仍占最大比率。2020年全球燃煤發電量達9421兆瓦小時，占總發電量的35.1%。其次是天然氣發電，2020年全球天然氣發電量達6268兆瓦小時，占總發電量的23.4%。

再生能源發電，目前以水力發電最大，2020年全球水力發電量達4297兆瓦小時，占總發電量的16%。其次為風力發電，2020年全球風力發電量達1645兆瓦小時，占總發電量的6%。

太陽能電池發電是再生能源重要的發展方向，2020年全球太陽能電池發電量達805兆瓦小時，占總發電量的3%。

從全球均化發電成本看，風力發電、太陽能電池的發電成本，已經能與燃煤發電的成本競爭。根據「拉扎德」(Lazard) 投資銀行於2020年10月發布的報告，太陽能電池大型電廠的均化發電成本為每度0.036美元，陸上風力均化發電成本為每度0.04美元，低於燃氣均化發電的每度0.059美元，及燃煤均化發電每度0.112美元。

上述均化發電成本的計算，必須將使用期限所有的成本及發電總量皆列入計算。

不過，若是以台電公布的資料來看。2021年，台電燃煤發電每度電的成本為1.47元(台幣)，燃氣發電為每度1.81元，核能發電每度1.31元，水力發電每度為2.34元，風力發電為每度1.56元，太陽能發電為每度2.83元。

根據台電的資料，太陽能發電及風力發電成本，尚無法與燃煤及燃氣的火力發電競爭。不過近日來，煤炭及天然氣價格大幅攀升，火力發電成本勢必大幅攀升，與太陽能電池及風力發電的成本差距縮小。

風力發電及太陽能電池發電最大的缺點是間歇性發電，發電量無法定量產出。無風時，風力發電停擺。沒陽光照射，太陽能電池無法發電。這種發電方式對電力網，造成很大的負擔，必須藉調度調解，方能將電力納入電力網的運作。

儲能裝置是太陽能電池發電，及風力發電重要的附屬設備。藉由儲能設備，可儲存太陽能電池及風力產生的電力，以備沒陽光、沒風時尚能提供電網使用。

目前最普遍的儲能設備為鋰離子電池，透過適當的設備，不僅可儲存風力、太陽能產生的電，也能提供穩定的電力到電網，減輕電網的負擔，提高電網的效率。

太陽能電池發電，除了大型太陽能電池發電廠外，工廠、辦公室、家庭等屋頂也可安裝太陽能電池，配合儲能裝置，以及與連上電網，可以優惠(較高)的價格將電賣給電力公司，在停電時，也可由轉為自用。

因應太陽能電池、風力發電等再生能源發電，智慧電網將會是以後發展的趨勢，智慧電網不僅可監測用戶用電的狀況，提供節能省電的建議，並且可調整太陽能電池、風力，連網電力的調度。

在各國積極節能省碳，積極朝「碳中和」目標邁進，積極發展太陽能電池及風力發電，是無可置疑的趨勢。2021年全球預估將新增太陽能電池發電容量145 GW，年增率達8%。

2020年是風力發電積極擴張的一年，這一年新增風力發電的容量達114 GW，較2019年幾乎倍增。2021年預估全球新增風力發電的容量為80 GW，較2020年衰退約30%，即便如此，仍較2019年的新增容量成長。

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