文／施怡君、許書容、王涵、黃偉任、趙怡萌、王瑞庚[註1]
製圖、製表、頁面設計 / 王楚鈞 中心助理
2023年台灣出口總額為4,324億美元，我國十大出口產品包括電子零組件、資通與視聽產品、基本金屬及其製品、機械、塑橡膠及其製品、化學品、礦產品、電機產品、光學及精密儀器、運輸工具及紡織品（財政部，2024）。從這些主要出口產品可以看出，台灣的核心產業對能源和電力需求量高，使台灣的經濟成長與能源和電力密不可分。今年八月，《遠見雜誌》以「沒電力就沒國力的AI時代，10%綠電撐得起台灣矽谷？」作為封面標題，突顯在半導體業、AI產業用電需求增長的情況下，如何找到同時兼顧淨零目標與產業發展的能源黃金組合？《今周刊》也以「搶救！全民缺電焦慮」為題，顯見台灣各界在「減媒、增氣、展綠」能源轉型目標與進度落差的擔憂。
台灣作為全球半導體製造業重鎮，有著居全球前列的人均用電。隨著經濟成長以及淨零碳排所需綠電和相應的電氣化，台灣面臨著與日俱增的能源及電力供需考驗，如何考量自身能源供需條件，並從國際經驗中汲取智慧，走出一條適合自己的能源轉型之路？「台灣能源情勢回顧」系列專題主要從國內視角分析台灣能源情勢的變化，然而，本期《Open Energy》專欄，台大風險中心團隊將會帶領讀者從跨國比較的視角，分析台灣的能源與電力結構。[註2]我們將對比G20國家的電力結構，並聚焦美國、德國、日本、韓國與台灣等製造業國家，分析各國的能源與電力供需結構，幫助讀者理解台灣和其他製造業國家在能源與電力結構的差異。
台灣與G20國家的電力結構
- 在電力生產的排碳量方面，電力生產排碳量最低的國家依序為法國、阿根廷、巴西、英國和加拿大；排碳量最高的前25%國家依序是中國、美國、印度、俄羅斯及日本；排名位於26%至50%區間的國家包括印尼、韓國、沙烏地阿拉伯、南非及德國；而51%至75%區間的國家則是澳洲、台灣、土耳其、墨西哥和義大利（圖1-1）。
- 在電力排碳係數方面，由低至高排名前25%的國家依序是法國、巴西、加拿大、英國和阿根廷。排名位於26%至50%區間的國家包括義大利、美國、墨西哥、德國和土耳其。而51%至75%區間的國家則是日本、韓國、台灣、澳洲和沙烏地阿拉伯。排名後25%區間的國家包括中國、俄羅斯、印度、印尼及南非（圖1-1）。
圖1-1 2022年G20國家和台灣的電力生產排碳量
資料來源：（IEA，2024）、（經濟部能源署，2024b），下載日期：2024年10月20日，台大風險中心製圖。
說明：該圖數據來源取自於國際能源總署「Countries & regions」資料庫中，G20各國及台灣在「Emissions from power generation by source」所顯示，使用煤炭、石油、天然氣發電產生的排碳量。
- 2022年再生能源發電量占比，名列前25%的國家依序是巴西、加拿大、英國、土耳其和德國。排名在26%至50%區間的國家包含義大利、阿根廷、澳洲、中國和法國。排名在51%至75%區間的日本、墨西哥、印度、美國、俄羅斯。排名後25%區間的印尼、南非、台灣、韓國、沙烏地阿拉伯（圖1-2）。
圖1-2 2022年G20國家和台灣的再生能源發電占比
資料來源：（IEA，2024），下載日期：2024年10月20日，台大風險中心製圖。
說明：
(1)該圖數據來源取自於國際能源總署「Countries & regions」資料庫中，G20各國及台灣在「Evolution of electricity generation sources 」顯示的各電力生產來源的發電量。
(2)再生能源包含太陽能、風力、地熱、水力、生質能、潮汐能與廢棄物發電。經濟部擬訂「再生能源發展條例」部分條文修正草案已於113年10月23日正式預告，排除「利用或處理國內一般廢棄物與一般事業廢棄物轉換為電能之發電設備」。
從電力生產的排碳量、電力排碳係數及再生能源發電占比三個角度，觀察美國、德國、日本、韓國與台灣等製造業國家的電力結構表現。台灣與韓國作為亞太地區的半導體製造業國家，用電量大，儘管台灣的再生能源發電占比略高於韓國，但兩國的再生能源占比位於G20國家的末段班，仍高度依賴化石燃料發電，導致電力排碳係數在已開發國家中居高不下，顯見再生能源裝置容量的擴展仍不足以顯著降低其電力排碳係數，以及能源轉型的速度尚未跟上產業擴張帶來的電力需求增長。
相比之下，德國作為全球製造業大國之一，同時也是G20國家中再生能源發展的領頭羊，大幅增加再生能源在電力結構中的占比，特別是在風力與太陽能發電的表現尤為突出，使得德國的電力排碳係數的表現位於G20國家的中段班。美國和日本都是電力生產排碳量較高的國家，主要是兩國依賴化石燃料發電支撐其龐大的電力需求。然而，兩國的電力排碳係數卻有所不同。美國因為核電和燃氣發電占比對高，而燃煤發電占比較低，因此其電力排碳係數低於日本。然而，在再生能源發電占比方面，日本的表現略領先於美國。儘管日本在福島核災後投入大量資源發展再生能源，尤其是太陽能發電取得顯著的成長。
台灣的能源與電力結構特色與政策意涵
台灣於2021年宣示「2050淨零排放」目標。對於作為製造業出口導向的台灣而言，實現淨零轉型是一大挑戰，因為難以以低成本供應再生能源及零碳能源。不僅是淨零或國家溫室氣體減排目標（NDCs）等自願目標，碳邊境調整機制（CBAM）、國際財務報導準則（IFRSs）、清潔競爭法（CCA）等國際壓力，也逐步要求減少製造過程中的碳排放。因此，能源去碳化和提升製造業的氣候競爭力，將是台灣經濟持續成長的關鍵，甚至是維持當前經濟發展水準的決定因素。此外，半導體、AI、資料中心、電動車等未來經濟成長的核心戰略產業，也需要大量能源和電力支持。接下來，我們將從G20國家間的比較，聚焦到美國、德國、日本、韓國與台灣等製造業國家，深入探討各國的能源與電力供需結構。請點擊下方分頁查看「碳排結構」、「能源結構」、「電力結構」、「近十年電力結構變化趨勢」及「再生能源目標取得進展」等面向的分析。
一、高碳排電力結構：台灣電力部門的碳排占比高於其他製造業國家
台灣的電力部門的碳排占比為60.95%，是排放主要來源，高於韓國（50.82%）、日本（45.86%）、德國（37.02%）、美國（34.62%）等製造業國家。這與台灣電力結構中燃煤發電占比偏高（42.00%）有關，因為燃煤是排碳係數最高的能源，平均為每發一度電產生820gCO2e/kWh（UNECE, 2022）。另一方面，台灣再生能源和核能發電占比分別僅為8.29%和8.24%，相對低的低碳能源比例導致電力生產排碳量和電力排碳係數難以顯著降低。
二、工業部門能耗、用電占比高於其他製造業國家
台灣的工業部門能源消耗占比達34.69%，高於日本（29.10%）、韓國（26.25%）、德國（25.55%）及美國（17.80%）等製造業國家。從能源別消費結構來看，台灣和韓國在石油消費的占比超過50%，與石化產業需求有關。此外，台灣的電力消費占比達到30.67%，位居首位，突顯電力穩定供應對於經濟運轉的重要性。台灣的工業部門用電占比高達61.40%，明顯高於韓國（51.43%）、德國（43.45%）、日本（35.02%）及美國（21.08%）等其他製造業國家，這反映出台灣以半導體業、電腦通信及電子產業、石化業等高耗電的產業為主。為維持經濟競爭力，穩定電力供應成為關鍵。在過去十年中，五國的工業用電量除台灣（+17.77%）、韓國（+8.96%）增加外，日本（-12.07%）、德國（-8.90%）和美國（-0.21%）均呈下降趨勢。
三、九成以上的高進口能源依存度顯見能源結構的脆弱性
台灣的能源進口依存度高達96.65%，位居五個製造業國家之首，顯示出高度依賴進口能源的脆弱性。相比之下，德國的進口能源依存度為67.01%，這是因為德國早期開始投入再生能源技術和電網基礎設施，自產的再生能源已逐步成長，其再生能源發電占比已達45.38%，讓德國有效減少化石燃料進口依賴（闕棟鴻，2016）；美國則因豐富的頁岩油氣資源而成為能源淨出口國，進口依存度為負值，能源自主性顯著提升。相較於美國和德國，台灣（96.65%）、日本（87.95%）和韓國（80.53%）的進口能源依存度高，因此能源成本更易受全球價格波動與供應鏈中斷影響，關乎台灣製造業的生產成本和競爭力。
雖然韓國、日本、台灣和美國在再生能源發展的起步較晚，但近年我們也可以看到韓國、日本、台灣和美國積極擴大再生能源發電占比，較十年前的成長幅度依序為韓國（+758.6%）、日本（+267.49%）、台灣（+232.09%）、美國（+152.29%）。
四、能源政策意涵
台灣的電力碳排放占總碳排放的60%，其中工業用電又占總用電的60%。與其他國家相比，台灣以高耗電的半導體產業為經濟主力，但能源結構卻主要依賴高碳排放的火力發電，特別是燃煤發電仍然居高不下。因此，綠電不足成為台灣邁向淨零碳排放的最大障礙。
在地狹人稠的台灣，技術成熟的風力發電、太陽能發電和儲能設施正面臨土地利用與當地居民生活邊界的衝突，導致抗爭頻繁。我們必須建立完善的再生能源在地公平協商和分潤機制，強化能源設施與當地農業、漁業、建築乃至社區的兼容性發展，才能在社會接受的情況下穩健推動再生能源。提升電力結構中綠電的比例，能讓台灣在不減少工業產出或經濟活動的前提下，顯著降低整體碳排放。然而，相較於其他國家，台灣在滿足綠電需求的土地利用上面臨更大的挑戰。風電和太陽能的每單位土地發電量並不具優勢（考慮間接土地使用時，火力發電同樣不具每單位土地發電量之優勢）。再生能源中的地熱發電每單位土地發電潛力較高，但台灣的地熱開發，卻遠落後於日本、菲律賓、印尼和紐西蘭。因此，我們需要積極發展多元綠能，除了深層地熱、尚包括中研院與台電合作的去碳燃氫、廣泛討論的進口氨、利用特定時段無法併網的綠電製氫，以及黑潮流、生質能、燃料電池等新興能源技術，都可以基於技術成熟度、可行性、可及性的評估原則，在不同適用條件下，列入多元綠電考慮。
儘管台灣和韓國的再生能源發電量增長迅速，但其再生能源發電占比仍低於日本、德國和美國。台灣、韓國和日本皆高度依賴進口能源，且高工業用電的能源消費結構使綠電供應短缺的問題更加突出。然而，韓國和日本已計劃維持一定比例的核電。台灣目前選擇非核家園，這是更為永續、對環境友善的作法，但也帶來新的挑戰。因此，台灣對於綠電自產、綠電進口（若可行）和電網韌性的投資，應該比日本和韓國更加積極。目前，我們尚未投入足夠的資源來解決綠電不足的問題，這些資源應涵蓋技術研發、商業部署、社會接受度與兼容性發展，以及法律和治理等各個方面。
為了實現淨零碳排的目標，台灣需要採取多管齊下的策略。不僅要加大對再生能源的投資，還需提升能源效率，推動產業轉型，並加強區域能源合作。例如，與鄰近國家合作進行再生能源技術交流，或參與國際綠電證書交易，都可能有助於緩解綠電供應不足的問題。此外，政府應制定更具體的政策和激勵措施，鼓勵企業和民眾參與能源轉型，共同邁向更永續的未來。
- 碳排結構
- 能源結構
- 電力結構
- 近十年電力供需結構變化趨勢
- 再生能源目標取得進展
台灣
- 2022年台灣溫室氣體總排放量為269.50MtCO2e（百萬噸二氧化碳當量），電力排碳係數為495gCO2e/kWh（經濟部能源署，2024b）。電力生產排碳量為164.26MtCO2e，電力部門的占比最高，達60.95%；其次為運輸部門占14.30%，工業部門占12.20%，住宅部門占1.76%，商業部門占1.56%，以及農、漁業與供熱等合計9.23%（圖2-1）。
圖2-1 台灣部門別溫室氣體排放量占比圖
資料來源：（IEA，2024），下載日期：2024年10月24日，台大風險中心製圖。
說明：
(1) 本文使用IEA數據，與溫室氣體排放清冊數據存在1-3%誤差值，但不影響總體計算。
(2) 類別「其他」為「未另作分類的最終消費」（Final consumption not elsewhere specified）和「其他能源產業」（Other energy industries）兩者的數值合計。
日本
- 2022年日本溫室氣體總排放量為973.66MtCO2e，電力排碳係數為438gCO2/kWh（經濟產業省，2024）。該國電力部門排放446.56MtCO2e，電力部門的占比最高，達45.86%；其次為運輸部門占19.15%，工業部門占17.52%，住宅部門占5.06%，商業部門占4.87%，以及農、漁業與供熱等合計7.54%（圖2-2）。
圖2-2 日本部門別溫室氣體排放量占比圖
資料來源：（IEA，2024），下載日期：2024年10月20日，台大風險中心製圖。
說明： 類別「其他」為「未另作分類的最終消費」（Final consumption not elsewhere specified）和「其他能源產業」（Other energy industries）兩者的數值合計。
韓國
- 2022年韓國溫室氣體總排放量為549.31MtCO2e，電力排碳係數為455gCO2e/kWh（IEA，2024m）。該國電力排放279.15MtCO2e，電力的占比最高，達50.82%；其次為運輸部門占19.28%，工業部門占12.07%，住宅部門占5.61%，商業部門占2.53%，以及農、漁業與供熱等合計9.69%（圖2-3）。
圖2-3 韓國部門別溫室氣體排放量占比圖
資料來源：（IEA，2024），下載日期：2024年10月23日，台大風險中心製圖。
說明： 類別「其他」為「未另作分類的最終消費」（Final consumption not elsewhere specified）和「其他能源產業」（Other energy industries）兩者的數值合計。
德國
- 2022年德國溫室氣體總排放量為612MtCO2e，電力排碳係數為390gCO2e/kWh。該國電力排放226.56MtCO2e，電力的占比最高，達37.02%；其次為運輸部門占23.03%，工業部門占14.45%，住宅部門占13.92%，商業部門占4.69%，以及農、漁業與供熱等合計6.88%（圖2-4）。
圖2-4 德國部門別溫室氣體排放量占比圖
資料來源：（IEA，2024）。
說明： 類別「其他」為「未另作分類的最終消費」（Final consumption not elsewhere specified）和「其他能源產業」（Other energy industries）兩者的數值合計。
美國
- 2022年美國溫室氣體總排放量為4,607.59MtCO2e，僅次於中國，為全球第二大溫室氣體排放國家。美國電力排碳係數為355gCO2e/kWh（IEA，2024）。各部門的溫室氣體排量以運輸部門排放量最高，占總排放量的36.88%，來到1,699.43MtCO2e，電力部門則排名第二，占總排放量的34.62%，達到1,595.38MtCO2e（圖2-5）。美國因為領土廣袤，私有汽車眾多並仍以燃油汽車為主，這也是導致運輸部門排放占最多的原因之一。
圖2-5 美國部門別溫室氣體排放量占比圖
資料來源：（IEA，2024），下載日期：2024年10月23日，台大風險中心製圖。
說明： 類別「其他」為Final consumption not elsewhere specified和Other energy industries兩者的數值合計。
- 財政部（2024）。〈112年我國出進口貿易概況〉。
- 黃浩珉（2024a）。〈光電目標連年跳票，農業綠能專區一開再開是解方嗎？〉
- 黃浩珉（2024b）。〈逆風中的離岸風電第三階：歐盟狀告WTO，經部擬鬆綁國產化引角力風波〉
- 經濟部能源署（2024a）。〈能源統計月報 3-02發電量〉。
- 經濟部能源署（2024b）。〈111年度電力排碳係數〉。
- 經濟部能源署（2024c）。〈民國111年能源指標〉。
- 經濟部能源署（2024d）。《112年度全國電力資源供需報告》。
- 優分析產業數據中心（2024）。〈儲能︱德國能源轉型進度盤點，儲能系統助推下一波增長關鍵〉
- 闕棟鴻（2016）。〈德國能源轉型的現況與展望─發布至 2016 年能源規劃藍圖，持續進行再生能源等各領域之改革〉。
- 闕棟鴻（2022）。《德國能源政策評析報告》（能專計畫M455CG4100）。新竹：工業技術研究院。
- AG EnergieBilanzen (2024)."Energy Consumption in Germany in 2023."
- International Energy Agency (2024). “Countries and regions-IEA.”
- The White House (2022). By the numbers: The Inflation Reduction Act.
- U.S. Energy Information Administration. (2023). Annual Energy Outlook 2023.
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- United Nations Economic Commission for Europe (2022). Carbon Neutrality in the UNECE Region: Integrated Life-cycle Assessment of Electricity Sources.
- 經濟產業省（2024）。2022年度能源供需實績（確報）〈令和4年度(2022年度)におけるエネルギー需給実績(確報)〉。
- 韓國產業通商資源部（2024a）。第11次電力供需基本計畫（草案）主要內容〈제11차 전력수급기본계획(안)주요 내용〉。
- 韓國產業通商資源部（2024b）。擴大再生能源供應和加強供應鏈的策略〈재생에너지 보급 확대 및 공급망 강화 전략〉。
[1] 研究構想與設計：王瑞庚、施怡君；數據資料蒐集與分析：施怡君、許書容、王涵、黃偉任、趙怡萌；文章寫作：施怡君、許書容、王涵、黃偉任、王瑞庚；數據校對與文章審查：趙怡萌、王瑞庚。
[2] 由於本篇文章進行跨國比較，有些國家的2023年能源與電力相關數據尚未更新於國際能源總署的網站上，為求數據的完整性，本文統一以2022年作為比較的基準年。