能源經濟與政策 ENERGY ECONOMIC & POLICY 吳榮華 國立成功大學資源工程學系 100.12.29

簡 報 內 容 能源之定義與歷史演化 能源型式與特性 能源經濟學研究的課題 能源與環境 (溫室氣體排放) 國際能源情勢 我國的能源情勢與能源政策 我國二氧化碳減量規劃方向 結語

能源的定義與歷史演化

能源之定義 具有做功的能力(capacity to do work) 廣泛之定義，能源係指自然萬物運行之動力 一般所稱之能源 指有價值的商業能源(commercial energy)，即在日常生活中，可供買賣交易之能源，如：石油、煤炭、天然氣、電力等。

能源消費史 10萬年來，人類平均每人每年消耗的能量如圖所示 原始時期~10萬年前 狩獵-採集 ~1萬年前至10萬年前 早期農業~7,000 年前至1萬年前 文明興起：~1400AD 工業時代~1875AD 科技時代~1950AD 資料來源：Dahl, C. A., International Energy Market: Understanding Pricing, Policies, and Profit, 2004.

能源使用的歷史演化(1/2) 一萬年前，人類用鑽木取火取暖。 幾千年前，巴比倫人用大自然的「風」推動風車、灌溉農田;羅馬人利用風車與水車推動「磨坊」或「鋸木廠」的機器。

能源使用的歷史演化(2/2) 幾百年前(約十二到十七世紀左右)，人類發現煤炭。 西元1710年時，「蒸氣」動力開始運用在工業，推動機器、火車。 西元1890年發現電力;此後，開始使用「內燃機」 1940年左右，開始利用核能發電。

能源型式與特性

能源的區分準則 形式 相態 轉換型態 可再生與否 化學能、電能、磁能、動能、位能等。 固態、液態、氣態。 初級能源與次級能源。 耗竭性能源與可再生能源。

耗竭性能源分類-石油 資料來源：CCOP (1999)

能源的特性-物理面 能源既無法被創造，亦無法被毀滅，僅能在不同的能源形式中進行轉換。 熱力學第一定律 能源既無法被創造，亦無法被毀滅，僅能在不同的能源形式中進行轉換。 熱力學第二定律 能源由一種狀態轉換至另一種狀態時，必需支付相當的代價，因此損耗一部份可在未來作「功」的能量。 與經濟面之關連 能源使用包含許多型式，須了解各種能源之物理特性，衡量各種能源的轉換效率，增進其使用效率。

能源的特性-經濟面 供給面特性 能源的生產多屬資本密集(capital-intensive)，投資之前置時間(lead time)長，投資的不確定性高。 能源蘊藏分佈不均，供給市場寡佔或獨佔。如：石油OPEC會員國掌握。

需求面特性 能源的特性-經濟面 能源需求為衍生需求(derived demand) 能源需求是因為對最終財貨與勞務的需求而間接衍生出來。 能源需求取決於 最終財貨與勞務的需求 能源轉換技術的特性與可用性 能源成本與轉換技術成本

能源經濟研究的課題

能源經濟探討的範疇 能源經濟乃探討廠商、個人或政府進行能源資源之供給、並將資源轉換為有用的能源形式、運輸至消費者使用。 探討能源供給活動下各種能源市場與管制架構、對經濟分配的衝擊，及環境影響。 能源經濟亦探討使用能源資源的經濟效率，並探討偏離效率的因素(如：能源價格)。

能源經濟主要研究課題 全球能源供需 能源市場結構 能源安全 能源與環境

全球能源供需-天然氣

2010年天然氣人均消費量 資料來源：BP Statistical Review of World Energy 2011

全球的區域天然氣消費量 資料來源：BP Statistical Review of World Energy 2011

資料來源：BP Statistical Review of World Energy 2011 全球的天然氣主要貿易路線圖

全球能源供需-再生能源 風力發電 太陽光電

我國目前再生能源現況 現況：再生能源發電裝置容量達3,327MW，約占總電力裝置容量8%。 未來：

世界風力發電現況 資料來源：WWEA- world wind energy report 2010

我國目前風力發電現況 現況：裝置容量達518.7MW，268部風力機；年發電量估計約為12.9億度。 未來： 「千架海陸風力機」 先開發路域風廠，再擴展離岸海域風廠。 2030年風力裝置容量合計達4,200MW。

我國已設置風力電場分佈圖 資料來源：經濟部能源局

我國太陽光電現況 現況： 未來： 「陽光屋頂百萬座」 去年底完成與台電簽約裝置容量為54MW。 先緩後快、先屋頂後地面。 2030年太陽光電裝置容量合計達3,100MW。

能源安全

能源安全 能源安全包含層面廣泛，其與經濟發展、環境保護、國際競爭力、能源事業自由化…等議題密切互動，也是各國能源政策重要的一環。 能源安全對各國的意涵依國情有所不同，以石油為例，亞洲國家有較關切數量短缺的傾向，而西方國家則較重視價格走向。

能源安全 能源安全之意涵 「安全」：意旨免於受威脅之情境 「能源安全」：在合理之情況下，穩定、安全使用之各種能源 Clingendael International Energy Programme(2004)：在任何時間點下，無論各種能源，其供給量必須是足量(sufficient)，而其價格必須是合理(reasonable)或可負擔的(affordable)。 國際能源總署(IEA,2007)：避免由能源供給短缺所造成之福力損失，包含由於價格波動所造成之衝擊。

能源安全的風險面向 結構性風險： 偶發性風險： 能源輸出地區之政治及軍事風險 能源生產與運輸過程中之意外事故 消費者的恐慌行為 資源耗竭 供應者運用市場力量（如：減產、禁運） 需求成長快速 市場自由化 環保意識 能源產業E化

能源安全之面向 社會人文面 環境面 技術面 經濟面 軍事外交面 基本供給面 考量能源安全問題時，仍須以能源基本供給面為首要考量，依次延伸考量軍事外交面、經 濟面、技術面、環境面及社會人文面等，並隨考量時間之長短，考量之面向越趨廣泛。

互補：能源安全與二氧化碳減排目標可同時達成 再生能源發展與能源安全 轉型低碳能源與能源安全之討論 低碳能源策略與能源安全之關聯性，兩者間存在互補(complementarity)或抵換(tradeoff)之關係 能源安全 二氧化碳 減排 互補：能源安全與二氧化碳減排目標可同時達成 二氧化碳減排 抵換：能源安全與二氧化碳減排之目標具相互抵換關係

能源與環境 (溫室氣體排放)

溫室效應(1/3) 溫室效應是地球溫度的自然調節機制：太陽照射地球表面，1/3會再輻射回太空，2/3能量被大氣中的溫室氣體吸收。如果沒有此機制，全球平均溫度會比現在的約 15 ℃ 再下降 30 ℃。

溫室效應(2/3) 「溫室效應」受到嚴重的人為干擾：大量使用化石能源使大氣中的溫室氣體過度增加，溫室效應隨之加遽。 自工業時代以來，地球大氣中的二氧化碳濃度由280ppm增加到387ppm(2009年)(增加 38%)

溫室效應(3/3) 溫室氣體 GWP 排放來源 CO2 1 燃燒化石燃料、砍伐(燃燒)森林 CH4 21 垃圾場、農業、天然氣、石油及煤礦、家畜排泄物管理 N2O 310 氮化物肥料使用 HFC-23 11,700 滅火器、半導體、噴霧劑 SF6 23,900 電力設施、半導體、鎂製品 PFCs 6500~9200 鋁製品、半導體、滅火器 GWP: Global Warming Potential

不願面對的真相 地球溫度不斷的升高。 2005年颶風在美洲奪走了3000多人命。4,5級颶風數較過去十年成長一倍 。 颶風出現頻率高出十年前一倍 地球溫度不斷的升高。 2005年颶風在美洲奪走了3000多人命。4,5級颶風數較過去十年成長一倍 。 2011年世界各地大水災難不斷。

不願面對的真相 通常9月份北極海冰面積最小，比1979-2004年平均少約20%。 北極冰面縮小 按北極冰帽目前的融化速度，到2050年時可能比現在減少40%，將使北極海冰進一步向高緯度區域退縮，

不願面對的真相 北極熊餓了 加拿大一隻成年北極熊正在獵食幼熊。 北極冰層變薄，讓北極熊無法覓食。

不願面對的真相 沙漠化擴大 地球陸地表面40%屬於旱地，居住著全世界三分之一人口(近20億人)。

不願面對的真相 易造成森林野火 全球暖化易發生及延長森林野火

聯合國氣候變化綱要公約之演進 1992年6月 ：《聯合國氣候變化綱要公約》(UNFCCC, the United Nations Framework Convention on Climate Change)為國際間合作保護地球氣候變化重要的開端 (155國簽署)。 1997年12月 ：《京都議定書》正式對溫室效應所形成的全球氣候暖化問題加以規範。 2005年2月16日 《京都議定書》正式生效。

2005年2月16日 京都議定書生效 聯合國締約國大會議(COP)發展

京都議定書(1/3) 京都議定書迄2004年9月簽署情形 俄羅斯(排放量佔17%) ，於93.11.04正式批准簽署。 ─125締約國加入或批准（32個附件一(ANNEX Ⅰ)國家）> 55個締約國家數 ─累計附件一國家1990年CO2排放量佔比44.2% < 55% 累計 CO2排放量 俄羅斯(排放量佔17%) ，於93.11.04正式批准簽署。 待俄羅斯文件送交聯合國，90天後京都議定書正式生效。 美國尚未同意簽署(占附件一國家排放量之36.1%)。

京都議定書(2/3) 2005年2月16日生效，規範38個工業國家及歐盟溫室氣體排放量須在2008~2012年間降至1990年排放水準平均再減5.2% ；美國尚未批准。 2007年COP13/MOP3通過 「峇里島路線圖(Bali Road Map)」，將在2009年底訂出取代京都議定書的新協定，為2012年第一承諾期後的行動架構訂定明確時程。 2008年COP14/MOP4原期待將針對後京都的政策框架作成決議，但僅停留在政策框架的討論，針對會議重要議題（如減量目標設定、產業部門減量協定等）仍未取得共識，各國對2009年底在哥本哈根氣候大會上能否達成新協議普遍表示關切。

京都議定書(3/3) 2009年COP15：丹麥哥本哈根舉行，會議期間，大國闢室密談，各自分配利益而忽略小國權益，最後在失去互信的情況下，簽署並無法律強制力的哥本哈根協定。 2010年COP16：墨西哥坎昆舉行，COP16的重要成就，讓各國恢復互信，使COP繼續往下走。

南非德班COP17氣候變遷會議 1997年所簽署的《京都議定書》(Kyoto Protocol)第一承諾期將於明年(2012年)到期。 《京都議定書》是目前對已開發國家排碳量唯一有法律約束力的議定書。 因此今天(2012)在南非德班(Durban)舉行的COP17主要討論議題之一就是《京都議定書》的第二承諾期更甚是其存廢。

COP17之會議結果 《京都議定書》將延長五年。 會議同時也通過「路線圖」(Road Map)，其內容是預計2015年確立有法律約束力的溫室氣體排標準，2020年開始實施，並將之前《京都議定書》僅規範已開發國家的減排標準，一體適用至開發中國家，明定各國減排比例。

COP17各國反應 雖然《京都議定書》已經確定延長期限，但在COP17開始前，加拿大、俄國和日本就表示2012年底到期後將不會更新承諾，而加拿大更是在會議結束後宣布退出《京都議定書》，震撼全球。 歐盟支持的「路線圖」受中國和印度抗議，最後於妥協中通過。

COP17我國反應 將氣候變遷拉高到國家安全層級 健全法規體制，盡快通過「溫室氣體減量法」與「能源稅法」。 《永續能源綱領》宜由能源供給面之「淨源」與需求面之「節流」做起。 加速發展綠能產業 能源價格合理化

我國的能源情勢與能源政策

我國能源供給結構 2010年我國能源供給量145.56百萬公秉油當量，1988~2010年能源供給平均成長率為4.66%。 能源供給結構主要為化石燃料，其中石油即占49.04%。 自有能源貧乏，99.3% 依賴進口。能源供給種類集中度60.03 %，其中以進口原油為主，79.71% 來自中東地區。 天然氣 10.16% 煤炭 32.09% 石油 49.04% 核能 8.28% 再生能源 0.43% 2010年 資料來源：經濟部能源局

能源消費結構 (部門別) 2010年 能源部門 6.97% 工業部門 53.81% 運輸部門 12.92% 非能源消費 3.83% 農業部門 0.82% 住宅部門 10.71% 服務業部門10.95% （部門別） 2010年我國最終能源消費120.31百萬公秉油當量，1988~2010年能源消費平均成長率4.39%，同期GDP成長率為10.88%，與經濟成長尚未脫鉤。 最終能源消費結構，工業部門仍占能源消費大宗。 住商部門之能源消費比重增加 資料來源：經濟部能源局

2000年各部門包括用電排放的CO2排放量(百萬噸) 2010年排放量為254百萬公噸，超出回歸2000年減量目標54.8百萬公噸 2000年各部門包括用電排放的CO2排放量(百萬噸) 資料來源：經濟部能源局

我國CO2排放跨國比較 CO2成長趨緩：我國1990-2010年平均成長率4.2%；其中2008年受金融風暴之衝擊，首度呈現減少趨勢；2010 年受國內外景氣持續復甦影響，CO2 排放量已回升至2008年水準。再者，以1990~2010 之年度成長率來看，2000 年之10.3%最高，其次為1991 年之8.2%，而以2007年1.4%為最低。 達成京都議定書目標挑戰大：我國2010年排放量為254百萬公噸，若以京都議定書規範設定1990年為回歸目標年，則超出143百萬公噸。 資料來源：經濟部能源局

我國二氧化碳人均排放量 資料來源：經濟部能源局(2010)。

CO2排放量之檢討 能源結構配比 1984 1994 2003 2010 87年全國能源會議規劃至2020年目標 煤 18.0 26.7 1987~2007年能源供給平均成長率為5.98%，成長相當快速。 2007年非化石能源占比約8.36%，而排放CO2最多的煤炭占比達32.1% ，已超過2020年規劃目標。 煤炭發電比例若持續上升，預期未來CO2排放量將大幅成長，能源結構宜做調整。 能源結構配比 1984 1994 2003 2010 87年全國能源會議規劃至2020年目標 煤 18.0 26.7 32.1 32.09 27-30 石油 59.2 52.8 51.1 49.04 37-40 天然氣 2.9 6.6 8.4 10.16 14-16 水力發電 3.9 3.0 0.3 0.28 1-3 核能發電 16.0 11.9 8.0 8.28 13-15 新及再生能源 0.1 0.15 化 石 燃 料 佔 比 仍 高 資料來源：經濟部能源局

我國二氧化碳減量規劃方向 1. 現階段： 秉持循序漸進原則持續推動無悔策略、提升能源效率、能源價格合理化、積極推動各部門減量能力建構與自願性減量等減緩措施，並依據各部門能力推動具有實質減量效果的措施。 2.因應未來國際溫室氣體減量模式： 於適當時機推動溫室氣體限量管制與排放交易（cap and trade）、碳稅等措施。

我國因應氣候公約之進程 2005年1月歐盟排放交易開始實施 2005/2/16京都議定書正式生效 2005年7月Gleneagles G8高峰會 2005年7月亞太潔淨發展與氣候夥伴協定(APP) 2005年11月COP12/MOP1 2006年3月京都議定書遵約委員會開始運作 2006年5月後京都目標磋商會議開始。 2006年10月Stern Review Report 2006年11月COP12/MOP2 2007年IPCC AR4 2007年9月 聯合國氣候峰會 2007年12月 峇里行動計畫 2008年12月 波蘭-聯合國氣候變遷會議(COP14) 國際 國內 1992年5月 聯合國氣候變化綱要公約正式通過 1994年3月 聯合國氣候變化綱要公約生效 1997年12月京都議定書正式通過 2001年7月通過波昂協議 2001年11月通過瑪拉克什協定 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2006年 2006年2月「溫室氣體減量法」草案 2006年4月經濟部產業溫室氣體減量辦公室 2006年4月全國永續發展會議 2006年7月經濟永續發展會議 1992年 行政院「對外工作會報全球環境變遷工作小組」 1994年 「全球環境變遷政策指導小組」 1997年 國家永續發展委員會「大氣保護與能源工作分組」 2000年 中美洲永續發展整合性規劃會議 2002年 國家永續發展委員會國際環保組」 2004年 行政院永續會因應氣候變遷暨京都議定書推動小組 1998年 第一次全國能源會議 1999年 政院通過『全國能源會議結論具體行動方案』 行政院永續會21世紀議程會議 2003年 全國非核家園大會 2005年 第二次全國能源會議 2007年 2007年5月溫減法一讀 2007年7月南太平洋環境部長會議 2007年7月1日起正式推動國家溫室氣體登錄平台 2008年1月10日溫室氣體減量管理辦公室成立

工業局規劃溫室氣體排放管理機制示意圖 管制對象: 能源前200大戶 成長減緩 穩定減緩 排放量 短期 中期 長期 2005年 2007年 A.目標：･既設工廠－至2015年排放密集度降低10%(基準年2000年）。 ･新設工廠－以能源效率全球10%標竿值為核發排放權之基準。 B.管理：･既設工廠－於前期登錄排放值者，依實際需求給予合理排放權未登錄者依標竿值核發排放權。 ･新設工廠－以環評承諾值或標竿值為發給排放權。 ･每3年檢討階段性減量目標，重新核發排放權。超出排放量者，可選擇國內排放交易或國內清潔發展機制。 中期 長期 A.目標：･既設工廠－至2025年排放密集度降低16.4%(基準年2000年）。 B.管理：･同中期管理模式。 短期 A.目標：･既設工廠－自願減量。 ･新設工廠－以能源效率全球標竿值（暫定為10%）為基準。 B.管理：･鼓勵廠商盤查登錄，提供優惠措施。 2005年 2007年 排放量 2015年 2025年 預定期程 BAU 總量管制期 穩定減緩 成長減緩 管制對象: 能源前200大戶 基準情境 資料來源：經濟部工業局

我國能源政策

建立以「能源安全」為核心之政策思維。 供給 需求 潔淨 穩定 永續 科 技 發 能源 能源市場與設施 安全 展 效率 全民參與 開創新 自由化 價格機能 開創新 能源產業 科 技 發 展 全民參與 資料來源：經濟部能源局

我國能源政策之架構 永續 安全 效率 潔淨 核心目標 政策方針 新內涵 1.調合三E 發展 1.穩定能源供需 2.推動無悔策略 2.提高能源效率 3.開放能源事業 4.重視環保安全 5.加強研究發展 6.推動教育宣導 1.調合三E 發展 2.推動無悔策略 3.提高自主能源 4.加強區域合作 5.強化價格機能 6.提升能源效率 政策方針 新內涵 7.擴張科技能量 8.協助潔淨產業 資料來源：經濟部能源局

永續能源政策綱領 永續能源的政策目標 效率 潔淨 穩定 提高能源效率 發展潔淨能源 確保能源供應穩定 1.未來8年每年提高能源效率2％以上，使能源密集度於2015年較2005年下降20%以上 2.並藉由技術突破及配套措施，2025年下降50%以上。 1.全國二氧化碳排放減量，於2016年至2020年間回到2008年排放量，於2025年回到2000年排放量 。 2.發電系統中低碳能源占比由40%增加至2025年的55%以上。 建立滿足未來經濟發展目標的能源安全供應系統。 資料來源：經濟部能源局

新能源政策(2011.11) 2011年，日本東北地區外海規模9.0大地震，引發海嘯，造成日本福島核電廠災害，引發各國對於核能安全之關切。 審視一連串大型核災，各國紛紛加強對核能電廠之安全評估，並審查其核能發展方向。 我國能源對外依存度過高，政府要解決穩定供電、考量電價以及二氧化碳之排放等三大問題，並提升核能安全，必須檢視核能替代方案之可行性。

新能源政策(2011.11) 我國核能之地位 核電占比、供應量(經濟部能源局統計) 既有核能電廠裝置容量、除役年限(台電資料)： 核能占電力發電：16.85% 2010年核電總發電量：400.29億度 容量因素：92.32% 既有核能電廠裝置容量、除役年限(台電資料)： 既有核一、核二、核三機組裝置容量合計5,144MW，核四機組裝置容量計2,700MW。

新能源政策(2011.11) 核能除役後三大問題： 電力供應穩定問題(台電資料) 備用容量：伴隨電力需求增加，台電預估2015年降至10%，低於政府核定之16%，會有限電危機。 電價成本提高 核能每度發電成本0.66元，其餘替代能源發電成本皆高於核電，若以其他替代之，必定調漲電價。 二氧化碳排放(經濟部能源局資料) 不使用核能，已其他替代能源補足，其減碳效果相對核能之零碳排放，必會增加許多二氧化碳。

新能源政策(2011.11) 確保核安 穩定減核 打造綠能低碳環境 逐步邁向非核家園

全力推動再生能源、穩定電力供應及降低碳排放 需求面 節能減碳、減少尖峰負載及降低電力需求 供給面 全力推動再生能源、穩定電力供應及降低碳排放 加速產業結構轉型及強化能資源有效運用 倡導節能生活 推動智慧節能基礎建設與示範推廣 完善有助節能減碳市場機能及法制 加速產業結構轉型 強化產業能源效率管理 擴大區域能資源整合應用 汰舊換新獎勵購置高效率產品方案 冷氣強制管制 倡導節能減碳新生活運動 推動政府機關及學校四省專案 建構智慧便捷之節能減碳生活環境 推動低碳社區與打造低碳城市 完善有助節能減碳法制基礎 檢討相關法規措施建構綠能需求誘因 審慎規劃能源價格合理化 全力推動再生能源 確保電力穩定供應 擴大各類再生能源推廣 推動「千架海陸風力機」計畫 推廣「陽光屋頂百萬座」計畫 促進天然氣合理使用 建構智慧電網 擴張新能源及節能科技研發能量 新能源政策之低碳政策

結語

未來能源發展主流 (新潔淨能源與氫經濟) 環球能源系統之轉型，1850-2150 資料來源：吳榮義(2004)。

氫能源 氫能可以解決的問題: 許多尚待克服的問題: 低二氧化碳排放、甚至零排放。 能源安全 可取代耗竭的化石能 源 燃料電池的壽命 氫能生產的經濟性 缺乏支持氫能的基礎設施 假如氫能來自於化石燃料，則需搭配碳隔離技術。 到2020年前都不具成本效益性

結語 我國永續能源發展目標以經濟成長(Economic Growth)、環境保護(Environmental Protection) 、 能源安全(Energy Security)(3E)為主。 在追求此三項目標時，能源經濟扮演決策時重要的角色。 能源目標與配比之擬定需要經過嚴格的經濟評估。 考慮能源利用之外部環境成本，推動能源供給多元化以提高能源供應安全。 克服目前阻礙節約能源與提高能源效率的因素。 盡速通過再生能源發展條例，以確定優惠購電價格及相關獎勵補助辦法。 能源價格制度的改革亦為利用市場機制達到3E目標之可能手段。

謝謝指教