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蘇格蘭梅根潮流發電專案(Meygen)之探討

2021-05-17

曹馬諾 國際專案總經理

亞歐國際投資顧問有限公司


自1999年以來,英國的本土能源產量逐年下降,及至2004年,英國已成為能源淨進口國,佔該國消費的4.5%;此數字在2009年則增至26.7%,達到1976年以來的最高水平(能源及氣候變遷署,2010)。長期以來,這種依賴被認為是一種無法永續的能源模型;而隨著全球資源競爭的加劇,以及國家的持續發展,英國在財經和能源需求上將會有危險。另外,一些電廠依計畫於2018年關閉,造成總發電量減少25%(能源及氣候變遷署,2009),但根據預測,2050年的全國用電量卻增加為當前的兩倍,因此英國政府意識到若不採取行動,未來勢必更加依賴進口能源,此舉將更易受到全球能源價格波動的影響(能源及氣候變遷署,2009)。2009年,英國政府發布《低碳過渡計劃》白皮書,描繪如何在2020年之前實現碳排放量比1990年減少34%的目標。白皮書中發現,通過對電力供應進行除碳處理,英國可以大大減少對化石燃料的依賴。長期發展低碳能源部門既可為英國帶來更高的能源安全性,又可確保達到減少溫室氣體排放的國際目標(英國政府,2009年)。根據2009年《再生能源指令》(2009/28 / EC),英國承諾到2020年從再生資源中採購總能源需求的15%,其中包含電力、熱能及運輸。英國和蘇格蘭政府還接連通過《2008年氣候變遷法》及《2009年氣候變遷(蘇格蘭)法》,作出具有法律約束力的承諾。

為降低對化石燃料的依賴,並達減碳目的,梅根潮流發電專案(Meygen)為其中一個發展重點,這是全球最大規模的潮流發電商轉計畫。梅根專案取名源自於蘇格蘭一位公主的城堡,因專案地點靠近此城堡而得名。

梅根皇家不動產有限公司(The Crown Estate MeyGen Limited)是一家蘇格蘭公司,成立於2010年,目的是要執行梅根潮流能專案(MeyGen)。該公司於2008年使用潮流模型對整個彭特蘭峽灣進行初始選址,該模型設計旨在突顯適合發展潮流能源專案的區域。在這個3.5公里的場域涵蓋了英國流動最快的水域,距蘇格蘭的東北端僅2公里。

彭特蘭峽灣被認為是初期商業開發的最佳場所,峽灣內有豐富的潮流能資源,流速最高可達5 m/sec;且此地點可方便連結電網,並有合適的水深。

圖1 梅根皇家不動產有限公司地理位置(節錄自維基百科)。

第一階段另外分為三個小階段:1A、1B以及1C。

1A階段是一個6MW的示範站點,其中包括四組1.5 MW的潮流渦輪機發電系統,此階段所需資金於2014到位,目前建置已接近完成。相關資金部分來自商業能源及產業戰略部(BEIS)的一千萬英鎊捐贈,其餘則來自亞特蘭蒂斯資源有限公司(Atlantis Resources Limited)、皇家不動產公司、蘇格蘭企業的再生能源投資基金以及高地和離島企業(以下全部統稱為BEIS)。BEIS同意的合約要求之一是,此計畫必須召開一系列的研討會,分享MeyGen 1A階段的經驗,以助整個潮流能產業的發展。

1B階段包括另外的6 MW商轉建置,在2018年之前安裝完成。1C階段則將增加額外的74 MW,使第1階段的總容量達到86MW。1C階段預計於2021-2022部署完成。

第2階段裝置容量總計達到252MW,這是目前電網可容納的容量。最後,第3階段將需要額外擴充電網容量,以配合專案總建置容量398MW。

截至2019年7月,MeyGen併網的電力達17.5 GWh,超越之前約11 GWh的記錄。僅在2019年,MeyGen的併網電力就比預計的再生能源發電量超過7 GWh。

2014年,蘇格蘭政府為此計畫提供的第一筆資金,共5千1百萬英鎊,來自蘇格蘭自然遺產局、蘇格蘭政府、國防部、海岸警衛隊、皇家鳥類保護學會、蘇格蘭海事局、港務局、皇家不動產等十個政府相關單位。本計畫的挑戰包含電纜配置(渦輪機電壓相對較低,電能易流失)、岸上纜線配置及升級、機組塗裝技術及人力資源不足等。

圖2 節錄歐盟Tiger研究報告。

到了2020年的今天,有四個主要挑戰大多已找到解決方案,只有人力資源的部份,因為人才培育需要時間,至今依然未完全解決。另外,就整體潮流能發展而言,主要的挑戰乃是如何克服設備及渦輪機的能量輸出量較低的問題。

潮流能的未來確實取決於環境,譬如德國有一個多數人都想使用再生能源的社會,但是他們的開發商SINN卻因德國缺少潮流能源的環境而失敗。而擁有很多海洋資源的國家通常海流流速不足或穩定性不夠,例如地中海。

沿著菲律賓、台灣和日本蜿蜒而上的黑潮,以及北美洲的墨西哥灣流都是非常穩定的洋流,僅錨碇及電纜鋪設產生了一些技術上的挑戰。

台灣政府最近開始在台灣海峽開發離岸風電,使大家開始意識到水下海流的強勁、穩定性。對於海流能發電,海下的土壤條件對於發展海流能甚至比發展離岸風電更適合。這裡最大的挑戰是缺少海上變電站的技術,但可以通過使用海底集線器方式將其連接到電網來解決。

尤其像澎湖、綠島及蘭嶼這些島嶼,不僅可以發展發電,還可以發展儲能,甚至將能源出口。由於台灣優良的天然環境,發展海洋能可能性幾乎是無限的。