淨零碳、極端氣候，台灣如何加速發展小水力發電

文 陳逸格 2021.06.02

5/30攝於石門大圳附近河川。圖/陳逸格攝

 面對日益嚴重的全球暖化與極端氣候，2050淨零碳目標不能只是口號，利用圳路或既有水利設施的小水力發電是對既有水源的再利用，具有零污染、零排放優勢，是最清潔的發電方式，對環境衝擊影響也最小。天容寶節能科技公司技術部經理莊閔傑表示，旱情缺水對小水力產業的推動而言是個警訊，同時表示我們必須更積極加速邁向淨零碳，唯有減緩全球暖化，才能降低極端氣候的威脅；為了國家長遠發展、民眾的生活用電，他強調，加速開發小水力發電是「非做不可的事情」，這也是所有小水力業者能對民眾貢獻之處。

今年 3/13「台灣小水力綠能產業聯盟」宣佈成立並選舉理監事及召開第一屆第一次理監事會議，欣見有眾多業者積極佈署準備投入。對於台灣小水力發電與產業發展仍有諸多障礙急待克服，身為「台灣小水力綠能產業聯盟」理事之一的天容寶公司技術部經理莊閔傑，針對台灣如何加速發展小水力發電提出五項建言供政府主管單位參考：

台灣灌溉圳路型式。圖/天容寶節能科技

一、制定2025小水力發電目標，提高小水力在能源結構的占比

 利用「圳路或既有水利設施」的小水力發電是對既有水源的再利用，是目前已知最具備清潔能源條件、對環境影響最小的發電方式，廣義上包含了上水(自來水系統)、下水(汙水廠系統)、農水(農業灌渠系統)、河水(第一與第二級河川)、尾水(調整池、放流池、尾水路等)、伏流水(攔沙壩、伏流水源處)等設施，其中由農田水利署所轄灌溉水路遍佈於約38萬公頃土地上，幹線長度3666公里、支線長度4866公里，除提供傳統農業生產用途，對水資源涵養及生態永續也扮演重要角色，因此是解決缺電危機以及空汙問題的最佳良方。

過去小水力發電技術之所以發展緩慢，主要原因是政府在再生能源政策目標上並未針對小水力訂定發展目標，且未進行全面性普查，隨著小水力發電裝置技術不斷的進步，過去很多無法執行的區塊，現在已經具備有效的開發潛能，以水利署北區水資源局協助國內產、學界產學合作團隊在石門大圳櫻花步道上所進行的小水力機組測試為例(https://epaper.wra.gov.tw/Article_Detail.aspx?s=C8A666D59DEC5039)，該小水力機組可以直接設置在現有農田灌溉圳路渠道上，將多台流速型小水力發電機組陣列整合後，具備區域分散式能源特性，在水源充足的情況下24小時進行發電，得以避免如5/17與5/31大型發電機機組故障時所產生的電力危機，所以政府應盡速制定2025年小水力發電目標，提高小水力在能源結構的占比，先以鼓勵方式推動發展，當小水產業規模與技術發展到一定程度，發電成本自然下降。

台灣灌溉圳路型式。圖/天容寶節能科技

二、制定「小水力減碳效益獎勵」與「提升農田水利設施附加價值獎勵」等政策

    2020、2021年台灣遭遇了50多年來最大的旱災，許多農田也因此休耕，影響了農民的生計，農田水利建設是農業發展之基礎，也是農業永續經營之重要一環，行政院農業委員會「加強農田水利建設計畫 110-113 年度（第六期）計畫」中提到，完善的農田灌溉排水設計兼具了涵養地下水源、調節微氣候、水資源循環、國土保持的功能。

    因此，面對氣候變遷，極端氣候加劇，降雨量豐枯期懸殊的情況，強化農業用水的功能與重要性，加上良好的水土保持，除了可以對農業生產提供穩定的水資源，確保農業生產、維持農民收入外，將農業水資源更有效運用，配合前面所提到的再生能源政策，提高小水力發電在能源結構的占比，在農業水域採用小水力發電的再生能源發電方式，可以從根本上改善氣候變遷不下雨的問題，更可以提升農田水利設施的附加價值，搭配農村建設需要，提供農業動力用電。

    京都議定書將二氧化碳（CO₂）排放權視為一種商品，形成CO₂排放權的交易，由合約的買方透過支付另一方費用，以獲得溫室氣體減排額。為達成邁向2050淨零碳目標，政府可制定「小水力減碳效益獎勵措施」，依照小水力年發電量，針對小水力所產生之減碳效益進行獎勵，初期可以參照能源局公告之電力排放係數與台電公司「共用碳價之作法及原則」 規定進行計算。

    此外，更可以制定「提升農田水利設施附加價值獎勵」，鼓勵小水力發電結合農業動力用電，例如，農田灌排調配水在生物多樣性生態系統中扮演著重要角色，經常形成農業水域生態系，為人工濕地之一，因此，可以結合農業水域生態系設置教學場所或景觀遊憩空間，在圳路上設置小水力發電裝置，由小水力發電裝置對這些空間進行供電，並可供給附近農業設施 （如溫室花卉等）、社區公共設施（如道路路燈照明等）使用，另外，還可以在路旁設置充電站，供給農村交通電動車或觀光遊憩電動車用電所需，如此，兼具高用水效率、市場投資效益的新農田水利系統，將可促進「加強農田水利建設計畫 110-113 年度（第六期）計畫」的達成，促進農地、農業用水與其他資源合理與循環利用。

台灣灌溉圳路型式。圖/天容寶節能科技

三、全面了解小水力技術，重新盤點台灣小水力潛力地點

 根據水利署97年度所進行的全台小水力評估報告與農田水利署所公告的27處微水力發電之潛力場址資料統計，扣除已開發場址，其中90%的潛力廠址發電量在1000KW以下，總計大約有23MW的潛能，其中水頭5m以下或發電量200KW以下的廠址佔了80%以上。但這些資料大多是十多年前由水利署或當時的農田水利會所進行的調查，皆以具有水頭落差地點為主。

小水力發電關鍵技術包含了水輪機與發電機技術，其中永磁發電機即是最新一代的發電機技術，另外，現已有適合國內環境的各種流速型、低水頭發電技術，因此需要請能源局會同工業局全面性多多了解各種小水力新技術發展，並根據這些技術可應用之地點，協助水利署、農田水利署展開台灣所有潛力地點調查，方能有效運用台灣水力資源。

四、分級與分場域制定躉購費率，有助台灣水力資源運用

前面提到，適用於灌溉渠道的小水力廠址發電量多在200KW以下，且不同於太陽能，相同裝置容量的小水力設置，會因為應用場址水文條件、環境形式、地面條件不同，使得成本也不同，因此建議現階段能源局以「充分利用台灣水力資源進行發電」為考量「分級與分場域」制定躉購費率，以達成前面所提到的小水力發電目標，初期可以參考經濟部水利署97年12月「河川及供排水渠道發展小水力發電潛能評估及可行性先期研究」建議之合理躉購價格以及台電所做的各小水力發電廠成本及潛力評估分析報告，制定不同級距之費率，建議之分級方式與費率如下：

表/天容寶節能科技提供

五、所有發電產業皆關乎國家安全、產業發展與民生需求，需要多鼓勵國內業者發展及掌握核心關鍵技術

根據過去台灣發展風力發電的經驗，初期為了發電的需求而先引進國外技術，但未在最關鍵的風機葉片與發電機技術投入心力，因此至今無法將這兩項關鍵技術國產化。

莊閔傑強調，水輪機與發電機是小水力發電當中最核心關鍵的零組件，過去由於各種條件不成熟，小水力發展緩慢，各單位苦於找不到合適且具經濟性之小水力發電系統，主因是當時國內無自主開發之國產發電機與水輪機組，現已有國內業者完成適合運用於台灣小水力的關鍵發電機技術，若能鼓勵更多國內業者發展相關技術，將俾益於台灣小水力發電的發展。