2004/03/05
經濟部能源局
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▓撰文：方明山、何定福、徐瑞鐘
風力發電攫取風能利用葉片繞軸旋轉，再驅動發電機轉成電能；目前因技術改良、成本降低，已成為世界上最受廣泛使用之再生能源。至2003年止，世界風力機裝置總容量已達3,870萬kW。
筆者隨經濟部92年赴美國奧勒岡州能源技術訪問團，參觀位於該州北邊Shermam郡附近Wasco鎮郊外之Klondike風力發電場，其大略位置在波特蘭往東開車約一個半小時之處。該場共有16座1.5MW容量的風力機，總裝置容量為24MW。
該風力場之機組為GE Wind Energy公司製造，是GE併購現已倒閉的安隆（Enron）公司原屬之風力事業部門所成立；故GE公司自1980年起即參加此產業，目前正積極推動該業務，希望擴充其市場佔有率。GE公司推動風力機業務方式有二：其一為銷售其品牌風力機組，另一種為成立獨立電廠（IPP）售電予當地的電網。在2003年，其市場佔有率約為15％。
GE公司在風力發電方面，目前的主力商品為GE 900kW及GE 1,500kW風力機，兩種容量均有三種不同的轉子直徑，電壓出力在60Hz時為575V，使用感應發電機並以連軸器與齒輪箱（Gear box）耦合。其葉片採用可變旋翼式控制（Pitch control）。此外，GE風力機組有變速常頻（Variable Speed Constant Frequency）的專利，可限制出力╱轉距之比值，故可依據電網之需要，調整輸出終端機之相角或功率因數，以保持固定電壓，對於弱電網的穩定性頗有助益。
Klondike風力發電場
在參訪行程中，為大家帶隊解說Klondike風力發電場的是來自丹麥的系統操作控制工程師Flemming Pedersen；丹麥現在是全世界風力機技術及產量領先的國家，技術人員也同時輸出到國外支援。目前Klondike風力發電場是由Pacific Power Marketing Energy（PPM）所擁有，而PPM則屬於Pacific Corp.，同時Pacific Corp.則為蘇格蘭電力公司（Scottish Power）下的一個子公司。另外值得一提的是，GE風力公司則為PPM負責Klondike風力發電場之運轉與維修。
Klondike風力發電場目前為第一階段，只裝置了16台風力機，未來還有兩個階段，預計要擴充到66個機組，總發電量約100MW，而每MW裝置成本約為150萬美金。該型GE風力機塔高65公尺，葉片長35公尺（直徑70.5公尺；巴西製造）；起動風速3～4公尺╱秒，高運轉風速為12～13公尺╱秒，當風速達22公尺╱秒時即自動關機。風力機轉速為20rpm（每分鐘轉速），發電機轉速為1,400rpm。目前該風力發電場已運轉兩年，年平均發電比例（Capacity factor）為32％，所產電力以美金4分╱kWh（約台幣1.4元）賣給邦威電力行政署（BPA）。
其所生產之電能由埋在地下的34.5kV電線送到附近的BPA所擁有的變電所，再連接115kV的配電線向外輸出；而目前的變壓器容量足夠承擔全部三階段完成後的供電量。該場共有員工三人，24小時負責運轉及維修。而所在地為一望無際的小麥田（旱田），該公司付給土地所有人（農民）每座風力機每年1,000美金（在中西部則有高達6,000美金之譜，全美國平均約為2,000美金），有關土地使用、噪音等問題都容易解決，因此從規劃到完成約花八個月的時間，但不包括在決策前使用測風儀偵測風速所需之一年至一年半時間。目前在美國約有850台GE型的1.5MW風力機在運轉使用。
串起一陣「風潮」
奧勒岡州為美國積極推動風電的地區，至2001年底，已有157.5MW裝置容量，在波特蘭附近就有三個風力發電場，在奧勒岡州和華盛頓州的美國西北地區，現有的和規劃中的共有九個風力發電場。美國在1980年代曾經大力推廣風力發電，尤其加州地區在1981至1986年以Wind Rush專案全力推動成效顯著，後因政策不連續，到1990年代，風力發電機產業幾乎全面停頓。直到1999年德州復又全力推動，目前該州已約有1,100 MW裝置容量（2001年底），另外在中西部如Kansas、Iowa、Wyoming、Minnesota、Wisconsin及Colorado各州，均在全力推動中。
目前，美國的Wind Powering America政策訂下之目標為：2005年前擁有20MW以上風電裝置量的超過16個州，在2010年前達到24個州（2001年底資料為12個州）；聯邦政府在2010年前購買5％的風電（1,000 MW）。2005年的裝置容量為5,000 MW（2001年底為4,223 MW），2010年達10,000MW，2020年為80,000MW，在2020年預計風力發電將佔全國5％發電量。在未來20年預計投資600億美金，為農民、原住民、地主創造12億美金的收入，創造8萬個工作機會，而且減少3千5百萬噸的二氧化碳排放。
全方位總動員布局
美國為達到上述風能發展的目標，採行的策略有夥伴之創造或推廣、資源之推廣、培育試驗性應用、提供廣泛教育，以取得大眾支持，抓住市場機會，以及提供聯邦與州之領導。其中在教育和大眾支持上，更是用盡各種方式，包括座談會與特定節目、風力聯盟、州與區域之網頁、土地所有者導引、小型風力導引、州風力導引、風力日曆、技術支援、製作簡報、區域性之推廣，以及提供網路上之工具等等。儘管如此，美國推動風力發電還是要面臨一些挑戰，包括電價偏低、電力產業重組、選址與發證程序、制度面之歧視以及輸配電之問題，因此未來的達成路途仍漫長。（作者分別為台灣經濟研究院研究五所研究員、台電公司電源開發處新能源課課長及工研院能資所副所長）