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資料時間:2018/7/3     提供者 : 林祥輝  
 

日本再生能源的主力電源化,將強化成本競爭力、檢討FIT制度、克服電力系統限制和確保調整力等


摘要

(一) 日本政府於2018年7月3日通過「第5次能源基本計畫」,揭示2030年和2050年的能源政策方針,以下摘要說明其中針對再生能源的相關內容[1]。

 

(二) 定位:再生能源為「重要的低碳國產能源」,可在國內生產,不排放溫室氣體,可減輕環境負擔,提供能源安全保障。

 

(三) 政策的方向性:將確實推動電力系統強化、法規合理化、低成本化等,實現2030年度發電量占22~24%的目標,盡早奠定主力電源化的基礎。此外,依據各種再生能源的特點,藉由世界上最先進的浮動式離岸風力和大型蓄電池等,創造新技術市場,以及新的能源相關產業和就業機會。

 

(四) 2030年奠定主力電源化的基礎:設定2030年度再生能源固定價格躉購(FIT)制度的躉購總費用要控制在約3.7~4兆日元,但預計2018年度將達約3.1兆日元。因此,在推動再生能源主力電源化下,降低成本,抑制國民負擔將是主要的課題。此外,隨著再生能源的大量導入,將顯現電力系統容量限制和調整力(供需調整的電力)確保等相關問題。

  1) 成本迅速降低的太陽能、風力的主力電源化

透過技術創新,促進成本降低,達國際水平之成本目標,並與蓄電池等組合,期做為長期穩定的大型電源。

  1. 太陽光電:做為未來大型電源使用,實現FIT制度的中長期價格目標:2030年7日元/kWh(事業用太陽光電),將進行創新技術開發、引進競標制度、導入「領跑者方式」設定具有成本效益的躉購價格基準等。此外,將檢討2019年以後FIT躉購期滿的自家消費和賣電處理方式,以及太陽光電板的廢棄處理問題。
  2. 風力發電:FIT制度的中長期價格目標:2030年8~9日元/kWh(陸域/著床式離岸風力)。加快環境評估、電氣事業法安全規定的合理化、低成本化技術開發、制定海域利用規則、導入離岸風力競標制度,進行離岸風力的技術開發和示範驗證。

 

  2) 逐步自立化且與地區共生的地熱、水力、生質能的主力電源化

利用地區地下蒸汽/熱水的地熱發電、小河川和農業用水的中小水力、地區木材的生質能、太陽能熱和地中熱等再生能源熱,促進成本降低,建立再生能源的分散式能源系統,創造地區新產業。此外,積極利用「農山漁村再生能源法」,促進再生能源的導入,振興地區發展。這些再生能源被視為與地區共生且逐步走向自立化的電源,其與地區的自然環境和資源密切相關,開發時應取得地區的理解與合作。

  1. 地熱:促進地方的理解、降低投資風險、開發鑽探技術、加快環境評估、電氣事業法安全規定的合理化等。此外,地熱發電後熱水的多段利用,如旅館、農業溫室等,穩定地區的能源供應,並建立適當管理地熱資源的制度。
  2. 水力:支援流量等現場調查、促進地方的理解、降低開發風險、利用資訊科技(IT)技術改善水壩的運用和提高現有水壩發電量。設備更新時引進最新高效率設備,同時考慮防洪功能。此外,對於使用農業用水等發電,將簡化2013年河川法的水利權手續,繼續促進與當地的合作,積極地擴大導入。
  3. 生質能:積極推動森林和林業措施,以及「農山漁村再生能源法」等,有效利用森林資源,活化林業。利用畜禽排泄物、污水污泥、食品廢棄物,以及利用廢棄耕地種植燃料作物等,促進生質能的導入。對於大規模的生質能發電,在穩定和可持續的燃料採購的前提下,透過FIT的競標制度,促進生質能具成本效益的導入。
  4. 再生能源熱:重要的區域能源,利用污水污泥和廢材的生物質熱,廢棄物處理的熱回收。此外,對於太陽能熱、地中熱、冰雪熱、溫泉熱、海水熱、河川熱、污水熱等再生能源熱,將支援供熱設備的導入。

 

  3) FIT制度的檢討

自2012年7月起實施FIT制度後,由於投資回收的可見性,加速了再生能源設備的導入,另一方面,為減輕國民負擔,採用了競標制、設定中長期的價格目標、降低躉購價格、修改認定基準和確認方法、設定運轉開始期限防止不運轉案件等FIT制度的調整。隨著能源基本計畫的新修訂,為實現再生能源「經濟自立和脫碳化的主力電源化」的目標,到2020年度末(2021年3月31日)將對FIT制度進行徹底的檢討。(註:再生能源特別措施法(FIT法)補充條款第2條規定在2020年度末前應進行FIT法徹底檢討的方針)

 

  4) 系統限制的克服,調整力的確保

現有電力系統不一定與再生能源潛力區一致,隨著再生能源擴大導入,電力系統的限制將顯現出來。此外,隨著自然變動性電源(太陽能/風力)的導入量增加,預期調整力的需求將增加。

  1. 現有電力系統的最大利用:因為增設電網需要花費大量的時間和成本,將制定「日本版Connect&Manage」,計算和靈活利用現有電力系統的空容量。
  2. 透過電網成本改革等增強電力系統:建構次世代電網,徹底降低電網成本,改善電網投資的可預見性,檢討託送費用制度,修改費用負擔方式等。
  3. 調整力的確保和脫碳化:目前,採取火力發電、抽蓄水力的彈性調度、利用風力發電等再生能源本身的調整機能、跨區電力的融通等進行供需調整。未來,開發利用固定式蓄電池,熱電共生和電動車(EV)等需求端的分散式能源資源的「虛擬電廠」(Virtual Power Plant, VPP)、電動車蓄存電力回流控制的「車到電網」(Vehicle-to-Grid, V2G)技術、穩定電力系統用的蓄電池,以及利用氫氣儲電的「電轉氣」(Power-to-Gas , P2G)技術的次世代調整力,進行調整力的脫碳化。

 

 

(五) 2050年再生能源的解決方針

  1. 實現再生能源成為「經濟自立和脫碳化的主力電源化」的目標:(1)低成本化:目標是將國內再生能源價格降至國際水準;(2)自立化:盡早實現不依賴FIT支援的制度,徹底開放現有輸配電網,並制定維持火力容量作為補充電源的機制;(3)主力電源化:努力增加地熱和水力等穩定的再生能源,解決太陽能和風力等變動性再生能源的問題。
  2. 開發氫能、儲電、數位化技術、分散式網絡,增強輸配電網等:為了再生能源的進一步擴大導入和經濟自立且脫碳化的主力電源化,必須尋求突破性創新技術,解決基本問題,包括大幅度提高發電效率克服土地面積的限制、開發高性能低價格的蓄電池和氫能系統實現調整力的脫碳化、開發數位化技術實現更精確地供需調整、根據再生能源的分佈情況增強輸配電網和開發分散式網絡系統等,並與地區密切合作,強化人才、技術及產業基礎。

 


評析

(一) 日本政府為了促進再生能源成為未來的主力電源,指出應克服以下的課題,焦點在於低成本化,以減輕國民負擔:[2]

  1. 再生能源成本較全球高的問題:如果擴大導入目前高成本的再生能源,那麼國民負擔將會超過預期的增加。為了實現再生能源的大量導入,必須解決高成本的問題。
  2. 長期觀點的穩定性等問題:目前FIT制度導入的再生能源偏重於太陽光電,有必要促進平衡各種再生能源的導入。未來,設備更新的再投資,以及當發電計畫終止時,廢棄的太陽光電版等是否能夠妥善處理。
  3. 再生能源電力併入電網的問題:電網(電力系統)容量可能低於再生能源高潛力地區的需求,或者距離現有電網很遠,因此有系統限制的問題,可能需要增強或建立新的電網,將導致電力成本增加。
  4. 確保適當調整力的問題:當太陽光電和風力發電等變動性再生能源大量導入時,為了保持電力系統的穩定,必須確保其他電源的適當調整力。這種調整力的確保,也會增加電力成本。

 

(二) 對於各種再生能源走向自立化的課題和方向性,以及主力電源化的未來景象,如圖1所示。

   圖1、日本再生能源主力電源化的課題和未來景象[3]

 

(三) 日本「第5次能源基本計畫」提出再生能源中長期實現經濟自立和主力電源化的目標,兼顧到各種再生能源的發展,以及結合氫能、儲電、數位化技術的方向,有相當完整的規劃,值得我國未來再生能源開發規劃之參考。

 


參考資料

[1] 第5次エネルギー基本計画,經濟產業省 資源能源廳,2018/7/3。

[2] 再エネの主力電源化を実現するために,經濟產業省 資源能源廳,2018/5/15。

[3] 省エネルギー・水素・再生可能エネルギー政策の検討の状況について,総合資源エネルギー調査会 基本政策分科会(第25回会合),2018/3/26。

 





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