九月_氫能專題｜台灣氫能發展計畫(上)
根據IEA在2022年出版的全球氫氣回顧報告，2021年全球共消耗9千4佰萬噸的氫氣，其中主要用途以工業為主，而能源佔比非常低僅2.5%。然而為了實現2050淨零碳排目標，氫能的佔比須達到13%，顯示出氫能發展還有極大的成長空間。近年來，超過100種以上的新應用出現，包含氫冶煉鋼鐵、氫混燒發電、氫燃料電池運輸、定置式燃料電池發電站等帶來新的需求，預計全球氫氣需求將由2021年9千4佰萬噸以年均成長率2.3%，在2030年達到1億1千5佰萬噸。若回顧氫生產的過程，目前氫氣生產仍然以石化產業生產的灰氫與棕氫為主，低碳排的藍氫跟綠氫佔比僅1%。足以見得無論是在氫能應用佔比還是氫氣來源方面，全球氫產業都還有很長的發展路程要走。需求帶來市場，根據Global Market Insights統計，全球氫市場市值成長率預估將由2022年的1380億美元以年均成長率5.6%於2032年達到3170億美元，如圖一。
圖一 全球氫市場規模預估
Source：Global Market Insights
回到台灣政策方面，行政院環保署於2022年10月提出”2050淨零轉型計畫”，在12項關鍵戰略中，氫能名列第二位居光電/風能之後，預計在2050年發電佔比達9~12%。台灣雖然早在2008便已經有企業投入氫氣相關領域，但因市場需求不大，導致十年來氫能尚在萌芽階段，整體使用佔比不足1%。為了達成9~12%發電佔比目標，行政院經濟部結合能源局、技術處、工業局及國營會，與三家企業(台電、中油、中鋼)成立氫能推動小組，如圖二，計畫從氫能應用、氫氣供給、基礎建設三大面向著手，並利用政策帶動市場。
圖二 氫能推動小組
Source：行政院能源署
台灣淨零轉型由混燒發電為核心推動
在氫能應用方面，氫能推動小組規劃對目前台灣主要發電來源”火力發電”改造，導入氫混燒/專燒發電技術。混燒火力發電為氫能的兩種主流技術之一，與另外一種主流技術”氫燃料電池”各有優缺點，如圖三。混燒發電特點為：發電技術原理成熟簡單，適用於既有火力發電廠改造；可幫助減少二氧化碳排放量。但因為混燒發電仍是火力發電的一種改良方式，因此繼承了火力發電廠包含體積龐大與能源轉換效率低等缺點。台灣火力發電的發電佔比最高，使用混燒發電勢必需要大量的氫氣，因此在氫運輸與保存等基礎建設上亦將增加。另一種發電應用為氫燃料電池，此類發電技術特點為能：做到近乎零碳排、相較火力發電能源轉換效率高、無噪音、體積較小，適合架設在市區中小型發電站及商業大樓屋頂。但燃料電池卻也伴隨著技術複雜，與單位發電成本較混燒發電高等問題。由於兩種應用各有其優缺點，預估未來趨勢將以兩者差距明顯的體積主導，大型發電站以混燒朝向純氫火力發電發展，氫燃料電池則應用在中小型儲能，以調節電網用電與民生及商業用電為主。
圖三 氫能發電比較
Source：智璞產業趨勢研究所整理 2023/09
對於混燒火力發電導入，氫能推動小組計畫以台電為主要負責單位，並在2022年10月與三菱及西門子，分別就混氫及混氨火力發電機組研發，簽屬合作備忘錄，預計分四個階段依序將氫火力發電逐步導入，如圖四。
第一階段(2022~2023)規劃盤點階段：策劃混氫示範區，針對消防、環境以及氫基礎建設盤點。在興達火力發電廠進行混氫試驗發電廠改造，並在林口電廠進行混氨機組改造，此階段混氫及混氨發電裝置容量目標為0.57MW。
第二階段(2023~2025)混燒測試階段：兩個發電廠間歇性使用混燒發電，並增設混氫及混氨基礎建設及安全措施，規劃混燒比例5%，預計在2025年達成混氫及混氨火力發電裝置容量91MW。
第三階段(2025~2030)擴大試燒階段：擴大氫能設備持續發電試燒，同時改良混氫發電機台，及導入氫氣載具運輸如氫氣運送車，為未來提升混氫比例做準備，目標在2030年達到891MW。
第四階段(2030~2050)混燒運行及專燒導入階段：在此階段興達與林口發電廠，混氫(氨)燃燒完全導入所有發電機組中，氫能專燒設備部分導入。為建立長期營運及維持能力，將在此階段加強國內混燒/專燒發電人才培育等項目，預計在2050年氫能發電達到全台灣總體發電量的9~12%。
圖四 政策推動混燒技術導入
Source：經濟部能源局；智璞產業趨勢研究所整理 2023/09
