碳排淨零下再生能源需求管理及效益分析-以半導體製造商為例

Abstract

全球半導體需求因地緣政治、疫情與 AI 技術發展迅速攀升，然而，隨著製程技術精進，晶圓廠的能源消耗同步上升，使得能源使用與碳排放控制成為產業轉型中的重大挑戰。面對國際淨零排放目標與供應鏈減碳要求，企業必須在追求技術領先與環境永續之間取得平衡，提升再生能源使用比例，強化營運韌性與競爭力。過去文獻較少針對高耗能製造業探討企業如何做多元再生能源資源配置，以穩定達成長期再生能源目標。因此，本研究旨在針對企業再生能源使用之策略做量化分析，期能提供其他企業作為制定能源轉型策略的參考。本研究以台積電為研究對象，建構一個多階段資源配置優化模型，納入自主發電、再生能源購電協議 (PPA) 與再生能源憑證 (REC) 三種策略選項，並考量資源供應限制、需求成長率與政策情境變動，進行敏感度分析與情境模擬，目標為協助企業在不同外部條件下，制定符合成本效益與永續發展需求的能源轉型路徑。研究結果顯示，再生能源購電協議 (PPA) 為企業在中長期最具成本效益的再生能源取得方式，而再生能源憑證 (REC) 則可作為過渡階段達成短期目標的輔助措施。在台灣再生能源發展符合既定政策路徑的情境下，企業應及早簽訂長期購電協議，以鎖定未來所需之再生能源電力供應量並穩定成本。進一步的情境分析亦指出，若政策允許開放低碳核能電力供應，將可有效降低企業對再生能源憑證的依賴，並顯著減少整體能源轉型成本。

The semiconductor industry’s rising energy consumption, driven by technological advancement and growing global demand, has made energy management and carbon reduction critical challenges. This study focuses on how high-energy-consuming manufacturers can allocate renewable energy resources to meet long-term sustainability goals. Using TSMC as a case study, a multi-stage optimization model is developed, incorporating self-generation, power purchase agreements (PPAs), and renewable energy certificates (RECs), while considering supply constraints and demand growth. Results show that PPAs are the most cost-effective long-term strategy, with RECs serving as a short-term supplement. Scenario analysis further reveals that allowing low-carbon nuclear power procurement could significantly reduce REC reliance and overall transition costs.