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撰▓曹昭陽、周儷芬

歐洲太陽光電現況與發展趨勢

前言

為因應氣候變遷、全球節能減排議題

及化石燃料短缺所帶來之衝擊，再生能源的

應用在全球受到普遍性的重視。在各類再生

能源當中，太陽光電 (PV) 的發展主要是在

1990 年代起受到德國政府陸續推出「電力

饋入法」(Electricity Feed Act)、新再生能源

法（EEG），保證再生能源發電的併網與購

回，以需求拉動供給的模式達到兼顧環境保

護、扶持德國綠能產業、能源安全等多重的

目的之影響，在德國市場需求帶動下，許多

國家也跟進提出電力收購制度 (Feed-in Tariff,

FIT) 的再生能源政策，太陽光電產業及系統

的應用從此開始蓬勃發展。據國際能源總署

（International Energy Agency, IEA）在

其 2012 年出版的世界能源展望 [1] 中指出，

2015 年再生能源可望成為全球第二大電力來

源（相當於煤炭發電量的一半），到 2035 年

時將接近煤炭發電量佔電力發電量的三分之

一，而其中太陽光電的成長將高於其他任何

再生能源技術。再生能源在歐盟的發展恰好

提供上述預估的佐證，歐盟為了達成溫室氣

體排放量在 2020 年減少 20% 的目標，提倡

使用再生能源的歐洲共同體指令（European

Directive 2009/28/ EC）自 2009 年 6 月

起生效，此一指令不僅對歐盟所有會員國

訂定了 2020 年的強制性目標（Mandatory

Target），同時也提供會員國如何達成目標

的遵循方向 [2]。歐盟訂定 2020 年再生能源

供應 20% 電力需求的目標 [3]，其中太陽光

電佔了 12%，扮演著舉足輕重的角色 [4]，因

此本文將簡介歐洲太陽光電的現況與發展趨

勢。

市場的演變

回顧過去十餘年以來，太陽光電產業

在歐洲市場帶動下呈現爆炸性成長，如圖 1.

2000~2012 年各年度全球太陽光電裝置容量

與地區分佈 [4] 所示。然而 2008 年金融風暴

引發經濟衰退，2011 年起又因歐債危機及

全球太陽光電產能投資過剩，在激烈的價格

競爭情況下市場開始發生嚴重供過於求的情

形，太陽光電市場產業鏈上的價格在一年內

全面下滑，因此隨著系統建置成本的降低，

各國政府也開始持續調降太陽光電補助，如

德國政府於 2012 年 4 月大幅調降 20%~30%

費率，同時停止 10MW 以上大型系統補助，

因此使得 2012 年歐盟太陽光電產業及系統

裝置容量的成長率下降。圖 2 是 2000~2012

年全球太陽光電累計裝置容量與地區分佈

[4]，從圖中可以看到 2012 年底全球累積裝

置容量已突破 100GW。儘管中國 ( 十二五計

畫 -21GW 太陽能裝機目標 )、美國 ( 歐巴馬

政府的綠色新政 )、日本 (2012 年開始實行再

生能源固定價格收購制度被視為是再生能源

元年 ) 等國積極的再生能源政策方向接續了

歐盟市場的需求，促使太陽光電市場走向穩

定，可以預期的是短期內歐盟仍是太陽光電

系統的主要市場。

從圖 2 也可以得知截至 2012 年底歐盟

國家太陽光電累計裝置容量約 70GW，佔全

球總累計裝置容量將近 70%。進一步分析可

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以發現除了德國引領風騷外，歐盟其他國家

也紛紛起而效法。然而太陽光電市場因各國

能源政策、補助計畫及電力市場自由化程度

的不同也有差異性的發展，圖 3、圖 4 分別

為歐盟各國太陽光電系統的年度裝置容量與

累計裝置容量 [4]，從 2000 年的 129MW 增

加到 2012 年底的 70GW。表 1 列出了 2012

年底太陽光電累計裝置容量排名前十名的國

家，其中歐盟國家就佔了六個，德國和義大

利更是分別以 32.4GW( 約佔全球 1/3 弱 ) 和

16.4GW( 約佔全球 1/6 弱 ) 名列第一和第二

名。德國是歐盟第一大經濟體，多年來推動

再生能源不遺餘力，是近十年來全球太陽光

電市場成長的主要動能來源，而義大利與西

班牙地處南歐，日射強度與日照時間等條件

在歐洲國家當中名列前茅，太陽光電發電成

圖 1 2000~2012 年全球太陽光電年度裝置容量與地區分佈 [4]

圖 2 2000~2012 年全球太陽光電累計裝置容量與地區分佈 [4]

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本相對較低，所以大量推廣太陽光電並不令

人感到意外。然而本身為核能大國的法國在

2012 年底累計裝置容量也高達 4GW，卻是

非常值得關注。另一個值得關注的國家是國

土面積與我國相近，人口不及我國一半的比

利時，其累計裝置容量竟達 2.7GW ( 註：根

據能源局統計資料顯示，截至 2012 年底我國

太陽光電累計裝置容量為 222MW)。在同一

時期累計裝置容量超過或接近 1GW 的歐盟

國家還包括英國 (1.8GW) 、希臘 (1.1GW) 以

及保加利亞 (0.9GW)[2]。

2011 年歐洲太陽光電產業協會 (EPIA)

與 Greenpeace 組織曾利用模型推估 [4]，

在各國政府持續支持 PV 的條件下，全球總

裝置容量在 2020 及 2030 年將分別可達到

345GW、1845GW，在 2020 年全球 4% 的

圖 3 2000~2012 年各年度歐洲太陽光電裝置容量與地區分佈 [4]

圖 4 2000~2012 年歐洲太陽光電累計裝置容量與國家分佈 [4]

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電力將由太陽光電電力供應，歐盟則宣示

總電力需求的 12% 將以太陽光電供應為目

標，2012 年 9 月 EPIA 公佈的報告又提出，

在 2030 年 PV 發電將滿足歐洲 15% 到 25%

的電力需求 [6]。而根據 2013 年 EC JRC[2]

的報告指出，歐盟國家在 2012 年度新建的

電力機組裝置容量為 45GW，除役機組為

12.5GW( 如圖 5 所示 )，淨裝置容量合計為

32.5GW，其中 PV 系統的裝置容量最高達

16.8GW 佔淨裝置容量的一半以上 (51.7%)，

其次為風力發電機組 11.7GW(36%)，燃氣機

組為 5GW(15.4%) 排第三位，接著分別為生

質能 1.3GW(4%)，太陽熱能 0.8GW(2.5%)

和水力機組 266MW(0.8%) 等，但是燃煤、

燃油及核能發電機組則呈現負成長，淨裝置

容量分別減少了 2.3GW、3.2GW 及 1.2GW，

因此在 2012 年再生能源發電系統佔了新建

機組容量的 69%，以淨裝置容量計算則佔比

將超過 95%。從 2000 年至 2012 年歐盟國家

的再生能源發電機組容量淨成長了 178GW，

其中風力機組 (96.7GW) 與太陽光電系統

(70GW) 共佔了 93% 的再生能源發電機組容

量。就太陽光電而言，隨著其發電量佔比的

提高，已開始衝擊到歐洲電力系統的結構與

表 1. 2012 年太陽光電累計裝置容量排名前十名的國家 [5]

國 家 至 2011 年底 2012 年新增 至 2012 年底

德 國 24.8 7.6 32.4 義大利 12.8 3.6 16.4 美 國 3.9 3.3 7.2 中 國 3.5 3.5 7.0 日 本 4.9 1.7 6.6 西班牙 4.9 0.2 5.1 法 國 2.9 1.1 4.0 比利時 2.1 0.6 2.7 澳 洲 1.4 1.0 2.4 捷 克 2.0 0.1 2.1 單位：GW

圖 5 2012 年歐盟國家的新建機組與除役機組的裝置容量 [2]

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管理，並且正面臨包括與傳統電力生產商直

接競爭以及局部電網飽和的障礙 [5]。

再生能源中太陽光電系統屬於分散式能

源，可以就近在負載所在地供電，其對電網

的益處包括減緩了變壓器、輸電線、配電線

和電路設備升級的壓力，減少輸電、配電和

變壓器中的電力損失，若能妥善規劃運用將

可能提高電力系統穩定度等 [7]。有別於同

屬再生能源的風力發電機組，太陽光電系統

在電網中的價值與電力需求尖峰期出現的時

間有很大關聯。以德國為例，圖 6 是 2013

年第 29 週 7 天電力系統的發電量變化統計

圖 [8]，太陽光電在這一週的發電量便高達

1.32TWh，佔了同一期間系統總發電量約

15.8%。從圖中可以看出太陽光電的出力恰

巧落在尖峰用電時段，抵銷了大部分的尖峰

負載。全週最大出力為 24.0GW，出現在 7

月 21 日 13:30，佔了當時系統瞬時出力逾

37%。這種發電特性使得太陽光電系統很適

合應用於夏季用電量較高的電網。

然而，太陽光電屬於間歇性能源，當大

量電力注入電網時其波動特性可能造成電力

系統不穩定，因此若無法預估出力將會增加

電力調度的挑戰及電網運轉投資與操作成本

的增加，因此間歇性再生能源在導入電網時，

必須針對其波動性及不易調度的特性提出可

靈活運用的策略。

太陽光電出力預測

有關波動性方面，在電業自由化的歐盟

國家及美、加地區，為了能源市場交易決策

之所需，再生能源出力預測已是電力供應商

在供電的同時必要提供的資訊。目前在德國、

美國及中國等太陽光電併網容量佔比較高的

電網，皆已著手進行太陽光電出力預測技術

的研究 [9-11]，太陽光電預測技術的基本架

構如圖 7 所示。由於日射量與太陽光電系統

的發電量具有正相關，因此太陽光電站所在

廠址的水平日射量的觀測是準確預測太陽光

電出力所不可或缺的因子，而採用不同的氣

象觀測技術 ( 雲遮量、衛星雲圖、數值天氣

預報…等 )，可分別進行即時 (minute ahead)

及短期 (hour ahead、day ahead) 的出力預

測；另由於太陽光電系統分散各地且裝置容

量遠小於傳統發電機組，當大批量的太陽光

電系統併入電網時，其波動性明顯比單一系

統的出力波動小，圖 8 所示為義大利地區單

一系統、區域與全國的太陽光電系統發電量

變化 [6]，可以看出太陽光電站廠址分散愈

廣，日射量變化對發電量的影響也愈小，因

此在進行出力預測時，一般是選取區域內具

代表性的太陽光電站進行歷史發電資訊的分

析，再結合該地區的氣象預報資訊，進行特

定區域範圍內的太陽光電系統之總出力預測

(upscaling)。藉此建立的太陽光電系統出力

圖 6 德國 2013 年第 29 週 9 共 7 天的電力系統發電量變化統計 [8]

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預測機制，可提供即時及短期發電量資訊予

運轉及調度人員參考，以降低短期間出力的

波動性和不確定性對 PV 併網所帶來的挑戰。

太陽光電系統加裝儲電系統

在調度特性方面，德國法令規定太陽光

電所發出的電力需優先收購，所以當太陽光

電出力時傳統化石燃料機組必須配合降載以

圖 7 太陽光電預測技術的基本架構

維持電網的穩定 ( 即維持電力供給與需求的

平衡 )，但因傳統發電機組的運轉必須維持其

出力的下限，因此當總電力供給過剩時便必

須透過電網將電力出口到鄰近國家，圖 9 為

德國 2013 年 7 月的電力系統發電量變化統

計圖 [8]，圖中黃色部分為太陽光電出力所貢

獻，淺綠色為出口到鄰近國家的電力，深綠

色則是總電力供給量不足時自鄰近國家進口

的電力。由於德國的太陽光電系統發電成本

已低於傳統發電機組，對大量的屋頂型太陽

光電系統擁有者 ( 住宅用戶 ) 而言，太陽光電

發電是以自用為先，過剩電力再以低於市電

價格售予電力公司，由於一般家庭用電尖峰

為早上及傍晚，在這兩個時段太陽光電產能

有限，而在日正當中主要電力生產時段所產

生的太陽電能則併入市電中，如此便形成中

午太陽光電尖峰發電的過剩電力需以低於市

電價格回售予電力公司，而傍晚時段再以較

高價格購買市電的現象。因此德國政府為紓

解中午時段電網過剩電力，以提高電力系統

穩定度及持續促進太陽光電的推廣，提出補

氣象觀測1. 全天空水平日射量2. 雲遮量、衛星雲圖、數

值天氣預報 (NWP)…3. 溫度、濕度、氣壓…

預測1. PV 陣列平面的日射量2. PV 模組背板溫度3. 將預測結果擴大範圍

太陽光電系統出力預測

太陽光電系統（代表站）1. 系統位置、方向2. 陣列傾角3. 模組類別（矽晶、薄膜…）4. 歷史發電資訊

圖 8 義大利單一系統、區域與全區的 PV 發電量變化 [9]

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貼屋頂型太陽光電系統加裝儲能設備的解決

方案，自 2013 年 5 月開始補助太陽能儲電

系統，補助上限最高可達 30%，針對 2013

年 1 月以後建造的太陽光電系統加裝蓄電池

設備予以補助，最多補助每千瓦 600 歐元，

舊系統加裝新儲電設備每千瓦補助 660 歐

元，透過儲電設備的應用，住宅用戶太陽光

電自用電力可望加倍 [12]。德國政府結合太

陽光電搭配儲能系統，利用削峰的方式 (Peak

shaving) 將太陽光電饋入系統的電力移轉到

夜間運用來提升電力的供應量 ( 圖 10)[7]，儲

能系統已然成為能源供給政策下一個重要標

的，未來透過儲能將可滿足更具彈性電力的

需求，達到電力負載削峰填谷的應用。而冬

季時太陽光電發電量較低，利用風力發電互

補方式來平衡電力的輸出，如圖 11 所示為歐

盟 27 國 2011 年 52 週平均負載曲線變化 [8]、

圖 12 為德國 2013 年各月份太陽光電與風力

的發電量 [8]，利用風光互補方式可以來解決

冬季時太陽光電出力不足的應用限制。

八、結論

過去幾年來全球太陽光電系統裝置容量

持續呈高速成長，其中尤以歐洲地區的發展

最受矚目。歐盟為了達成溫室氣體排放量在

2020 年減少 20% 的目標，頒布提倡使用再

生能源的歐洲共同體指令，對歐盟所有會員

國訂定了 2020 年的強制性目標，同時也提供

會員國如何達成目標的依循，在歐盟 2020 年

再生能源供應 20% 電力需求的目標中太陽光

電佔了 12%。由於太陽光電系統的發電量高

峰是在白天陽光普照的近午時分，在德國夏

天其出力恰與系統的尖峰負載重疊可抵消部

分尖峰負載，增加了太陽光電併入電網的應

用價值。對全球絕大多數的電力自由化市場

圖 9 德國 2013 年 7 月份電力系統發電量變化統計圖 [8]

圖 10 搭配儲能系統的調峰 (Peak shaving) 應用策略 [12]

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而言，尖峰用電時段供應電力的價值往往可

達離峰時段的數倍，因此太陽光電的價值可

以比同樣佔比的基載機組高出許多。然而，

太陽光電屬於間歇性能源，當大量電力注入

電網時其波動特性可能造成電力系統不穩

定，而若無法預估出力將會增加電力調度的

挑戰及電網運轉投資與操作成本的增加，因

此在導入電網時，必須針對其波動性及不易

調度的特性提出可靈活運用的策略，例如太

陽光電發電預測以及儲能。未來搭配儲能的

太陽光電系統結合負載管理，利用削峰填谷

的方式將太陽光電的電力移轉到適當時段運

用，除可提高電力的供應量也能更凸顯太陽

光電併入電網的應用價值。

(作者任職於台灣電力公司綜合研究所 )

圖 11 歐盟 27 國 2011 全年度 52 週平均負載曲線變化 [6]

圖 12 德國 2013 年 12 個月份中 PV 與風力的發電量 [8]

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