2008/03/05
經濟部能源局
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▓撰文：林伯峰
▓圖檔來源：Middlegrunden Wind Turbine Cooperative、REpower systems AG
風力發電的成本接近天然氣發電，是目前較經濟的再生能源之一。自「京都議定書」生效後，氣候變遷促使國際對二氧化碳減量的承諾逐漸形成共識，其中，風力發電可協助二氧化碳減量，歐洲國家雖曾設法在陸上擴大風力機組裝置容量，但適當的陸上風場越來越少，且民眾對風力機組的噪音、陰影閃爍及視野障礙感到不滿，因此，走向大海的離岸式風力發電已成為未來發展趨勢。
海上風能較陸上平均多出40％產能，但設置成本比陸上多約60％，並且風險高，如此昂貴的成本凸顯離岸風電技術還須精進，唯有提高可用率及延長使用壽命才能永續經營。儘管如此，與更為昂貴的太陽光電相比，發電量大的離岸風電顯得有利，將是台灣發展再生能源的重大要項，雖然目前離岸風電的開發環境不佳且困難重重，但仍有如下優勢值得開發：
一、風速通常較陸上約大20％，攫取風能可增加72％，且塔架不必做得太高。
二、氣流較陸上穩定，風機疲勞載荷較小，壽命較陸上提高25％。
三、遠離陸地，景觀、噪音及光影問題小，可自由提高轉速以增加效率。
四、場址用地取得較陸上單純，不易發生抗爭，且塔底形成魚礁可引來魚群，增加漁獲量。
五、靜風期少，每年滿載小時較陸上長久，有利擴大發電量。
六、未來風機可更大型化，容易達到經濟規模，可縮短回收期。
台灣風能狀況與離岸風場建置
台灣海峽季節氣流，造就台灣西岸良好風場，每年滿發小時約為2,500～3,000小時，澎湖外海可達3,500小時，容量因素（每年滿發小時╱1年8,760小時）為35～40％之間；每年10月至次年3月吹東北季風，平均風速達每秒8～23公尺，容量因素約70％；夏季吹西南氣流，容量因素約6％，因異地參差率不顯著，無法有效紓解夏季尖峰用電需求量，而被反對人士詬病，筆者建議未來應多元化發展，採「風光互補」或核能及人工智慧來克服其不穩定。
至於估測離岸風電潛能，則應架設氣象測量平台塔架，且進行至少為期1年的風速、海況、流速與船舶等之測量作業，該平台進行之測量和研究工作為：
一、風之測量：在不同高度上的風速和風向，尤其是颱風。颱風為風力機組受損的重要原因，如2006年8月，「桑美」颱風登陸中國之浙江、福建，導致20座風力機組（單機裝置容量660kW）遭到不同程度的破壞，其中以葉片嚴重扭曲，受創最重。
二、氣象測量：包括溫度、壓力、太陽、雨水等。
三、水中測量：水流、潮汐、波浪、冰、溫度、密度。
四、結構測量：應變、加速度、附生物、雷電。
五、船舶來往計數及評估碰撞危險。
六、碰撞狀態：只做分析。
七、生態研究：魚、候鳥、海底生物、聲音等。
八、腐蝕與沖蝕調查：包含水面上、潮間帶、水面下。
離岸風電技術發展與未來趨勢
離岸風場不得直接採用陸上型風力機組，須重新設計，才能適應海洋環境。離岸風力機組裝置容量皆往千瓩（MW）級發展，才能降低造價成本，預測未來單機裝置容量將達10～12MW。目前世界最大之4組巨型機組分別為Repower（5MW）、Multibrid（5MW）、BARD（5.2MW）、Enercon（7.5MW），皆為德國廠牌。離岸風電之建置，最大的投資係海底架構、地基固定及電纜鋪設的工程，由於電纜鋪設工程成本較高，因此以高壓直流電變壓技術做為主流考量。
目前國際上離岸風場之設置，丹麥占43％為最高，其次為英國36％，荷蘭14％，大都採用丹麥機組。世界最大風力機組，德國開發的雖占最多數，但少有離岸之實績，觀望成分居高。離岸風力機組之未來發展趨勢如附表所示。
結論
一、風力機組是依地域設計的產品，系統廠商都是從國內起家。日本、韓國、印度、中國等皆有本土化的決心，台灣若想達到能源自主，建議政府應利用國內既有之技術基礎，透過國際合作方式，引進國外相關技術，藉此扶植國內相關關鍵零組件產業，讓國內相關業者有機會成長。
二、2005年美國墨西哥灣Katrina及Rita兩個颶風摧毀離岸鑽油平台109座及浮動鑽油台5座，以及日本及中國的陸上風力機組遭受颱風摧毀之經驗，證明人們對於離岸及風災還不夠瞭解。雖然台灣本島有中央山脈做為天然屏障，西岸也許災情會較為輕微，但未來規劃離岸風場建置需做萬全準備，以免重蹈覆轍。
三、如何定義東亞特有颱風供計算極端負荷，須投入國家力量實場調查，面臨颱風威脅的台灣應率先投入。
四、台灣擁有中國、日本、韓國所沒有的FRP船艇之領先技術與設備規模，這已具備製作風力機組葉片之實力，更是未來業者進軍離岸風電之首要關鍵元件。為適應天候環境（如颱風），台灣宜先投入研發，待自給自足後，再考慮進軍東亞附近的市場。
五、離岸工程需國內造船界之支援，未來維護也需國內造船界之配合，趁著東亞未起、西歐忙碌之際，現在正是發展離岸風電的時機。
六、台灣海峽鬆軟的沉積層土質不佳，風力機組海底基座即使打深樁也未必有效牢固，可以考慮以浮動式做為研究方向，讓風力機組具備台灣特色。（作者為力鋼工業公司經理）