浮動式的風機固定在類似鑽油平台的漂浮平台上,再下定錨固定,靈活度更高安裝也更簡易,可以到達離岸更遠的深海處。 因對於安裝地點要求更少,也可避開白海豚生態區、經濟海域以及其他不適合開發的區域。 浮動式平台對於颱風耐受度更高,若真的遇到極端狀況,也可以由船隻暫時先載運回陸地上避免損壞。
DNV的浮動式風力發電認證是基於DNVGL-ST-0119標準及DNVGL-SE-0422服務規範,這些文件為浮動式風電提供了最全面的技術參考資料,並亦可使用於完整的風場、單一風機及其他零組件。 透過公認的驗證項目、裝置及標準進行認證,能夠證明風險已被清楚揭示並最小化。 DNV無論根據自己的綜合標準或 IEC 技術規範認證 ,皆能為浮動式離岸風機及風場提供完整的認證服務。 繼全球成功進行多個原型和示範計畫之後,浮動式離岸風電正開始朝向商業化的第一步邁進。 在任何重大基礎設施計畫中,利益相關者都希望確保所有須採取的步驟的風險能降到最低,並同時將計畫成功的機會提升到最高;尤其,對浮動式風電這般的新興技術更為重要。
浮動式風機: 經濟性評估
第一個商業化浮式風場招商程序在 2021 年啟動,總容量為 250 MW 於 2027 年商轉;2022 年三個位於地中海(Mediterranean)的商業化浮式風場進行招商於 2028 商轉;最終於 2024 至 2030 年間每年釋出 1 GW 競價招商,不限定浮式或固定式風機。 浮動式風機 風力發電機構件,特別是風機轉子葉片,必須在保證結構強度與性能長期穩定的條件下實現輕量化設計。 風機轉子葉片的材料經歷了從木材,金屬,工程塑料到玻璃鋼複合材料的發展歷程。 所謂玻璃鋼就是環氧樹脂、不飽和樹脂等塑料滲入長度不同的玻璃纖維或碳纖維而做成的增強塑料,增強塑料表面可再纏玻璃纖維及塗環氧樹脂,其他部分填充泡沫塑料。 泡沫在葉片中主要是提高葉片剛度、增加穩定性並且減輕葉片質量的作用。
上緯新能源曾參與台灣第一座離岸風場「海洋風電」的開發,董事長林雍堯表示,從目前經驗來看,固定式離岸風電可能和近岸生態、航道或國防需求產生衝突,浮式風場或許可以從國土規劃的角度滿足能源需求。 浮動式風機2023 秦海岩認為,海上風電技術正處在快速迭代中,如果使用現有技術大幹快上,不僅成本高、風險大,也無法讓風能資源得到最有效利用,造成浪費。 浮動式風機 因此,“十四五”海上風電發展的主基調依然是穩妥,不應盲目追求規模。
浮動式風機: 風力發電機型式認證
美國拜登-賀錦麗政府(The Biden-Harris Administration)設立 2030 年離岸風電達到 30 GW的目標,但西海岸深度快速下探至 60 公尺或更深,因此浮式風機發展速度是美國達成政策目標的關鍵。 故美國政府對浮式風機的支持更直接,且同時來自州政府與聯邦政府。 美國風水一期預計於 2022 年內完成,之後有七座規劃中的浮式風場,三座坐落於緬因州,兩座於加州、兩座於夏威夷。 而美國在浮式風機的設計上也有所進展,奇異公司研究室(GE Research)在亞特蘭大計畫的資助下,於 2021 年五月公布 12 MW 浮式風機的概念設計,並正在打造原型機。 依據規劃,臺灣開發示範風場、潛力場址兩個階段的時間為2025年之前,開發目標均為水深小於50公尺之潛力場址,而西部風能條件較佳之過渡深水區(水深介於50公尺至70公尺),場址多集中於桃竹苗外海,且尚未規畫開發[11][12][13]。
未來企業在追求第二成長曲線過程,EPS與ESG成為兩大必要兼顧的要素。 追求永續過程,TNL Mediagene成為亞洲首家通過英國標準協會(BSI)公正第三方驗證,獲得ISO 20121永續性活動管理國際證書的媒體集團。 更重要的是,TNL Mediagene聯手AWS雲端服務也在響應ESG,除了在媒體內容持續倡議永續概念,使用雲端服務也是在減少碳足跡,幫助集團有效率邁向綠色企業。 [12] 張欽森、張上君、李信志、林俶寬、劉新達(2017),〈「離岸風場區塊開發海域環境建構(1/4)」成果報告〉,經濟部能源局。
浮動式風機: 中國為何面臨通縮?可能像日本失落30年嗎?分析一次看
其中竹風風場位於新竹市外海2公里處,萊茵集團與亞泥聯手開發,裝置容量預計448MW,目前已通過環評,預計2026年商轉。 而另外5處風場離海岸線更遠,部分水域的深度適合發展浮動式離岸風電,萊茵再生能源目前有挪威、西班牙、美國的經驗,計劃將此引入台灣,開發浮動式風電風場。 對於小型風力發電機,這種對風裝置採用尾舵,而對於大型的風力發電機,則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構。 風力機的風輪安裝在輪轂上,風力機運行時輪轂正對風向稱為上風向風力機,背對風向則稱為下風向風機。
另外還有一些浮體結構技術與三種主流技術不同[22][23]。 浮動式風機可以建置在外海水深處,以成本除以全年可以發的電力度數,每發電度數的成本未必會輸過固定式風機。 風機支架是圓桶細長直立結構,承受的側風相對小,所受到的風力都會由浮台來承擔。 今年10月能源週會場上,離岸風電商舉辨線上QA徵詢,網友詢問「以歐洲浮式風機的技術,協助高雄市政府在高雄港或是愛河建置浮式愛情摩鐵輪的可行性」一題雖未獲選,考量民眾對這項技術仍有許多疑問,我們特地請教以浮動式風機為主力的離岸風電商歐風能源(EOLFI)總經理鍾弘錦,詳細介紹什麼是「浮動式」風機以及相關的疑難雜症。
浮動式風機: 離岸風電的下一個世代? 浮式風機仍有技術挑戰
萊茵能源(RWE)為德國最大的能源公司,創立於1898年,事業跨足火電、水電、核電與再生能源。 隨著全球淨零碳排呼聲高漲,加上廢核爭議,萊茵能源擴大再生能源的投資,成立子公司萊茵再生能源(RWE Renewables),期望在2040年達到碳中和,並於2018年來台,參與離岸風場的開發。 台灣積極投入離岸風電開發,開發場址由近岸淺水域逐漸邁向深水區。
利用阻力旋轉的垂直軸風力發電機有幾種類型,其中有利用平板和被子做成的風輪,這是一種純阻力裝置;S型風車,具有部分升力,但主要還是阻力裝置。 這些裝置有較大的啟動力矩,但尖速比低,在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下,提供的功率輸出低。 人類利用風力發電的嘗試,則最早在19世紀末的歐洲就已經開始。
浮動式風機: 風力發動機
而日本周遭海域水深較深,如北方的北海道與東北以及南方的九州等地區,相當適合浮式風機。 日本政府取從 2020 年開始消固定式風場的固定價格買取制度(Feed-in Tariff, FIT),僅適用於浮式風電產業,價格為 36 JPY/kWh(約等於 322$/MWh)。 單柱式的浮式基礎是依靠圓筒狀的浮台與在結構下半部分的壓艙物來穩定整個平台,因此整體重心偏低、穩定,不需要動態穩定系統;因為結構相對單純、零件較少而易於製造,預期成本下降的速度快。 此類型的浮台因結構吃水深,僅適用於水深深度超過100公尺的水域,巨大的體積也讓安裝、運送單柱式浮台困難,風機安裝上因為必須在離岸進行,會動用起重安裝船與其他海事工程能量,另外在維修時也因為其吃水較深而難以拖回港口維修。 單柱式基礎是目前最成熟的技術之一,全球第一座MW等級的商業示範風場,「Hywind Scotland」便是採用此種技術,此風場由挪威開發商Equinor主導,在2009年先安裝示範風機後,以此為基礎建立Hywind Scotland,最終於2017年落成,近三年的容量因子為53.1%,凸顯外海的風資源更豐富且穩定。
「在英國,浮動式離岸風電將扮演重要角色。」英國離岸再生能源整合開發中心浮動式離岸風力發電項目經理雷夫. 托(Ralph Torr)受訪時表示,英國政府認為這項技術有助實現淨零。 目前,台灣離岸風電三個階段的選址,多集中於水深小於五十公尺的淺海區,不久的將來,台灣西部沿海都會插滿風機,淺海區的風電開發會進入飽和狀態。 二○三五年,台灣離岸風電第三階段新風場若要達成裝置發電容量十五GW(百萬瓩)的目標,浮動式風機是必須要突破的挑戰。 長期關注離岸風電對海洋生態影響的蠻野心足生態協會指出,打樁噪音確實是離岸風電對鯨豚類最大的威脅之一,但風機除了打樁,還有其他層面的環境干擾,如與鳥類遷徙路徑重疊等問題。 無奈台灣還沒有任何浮動式風機、深水風電的案例可以參考,加上長期缺乏對周邊海域的基礎環境生態、漁業調查,難以透過數據資料分析潛在影響。
浮動式風機: 全球浮式風機市場展望
渤海海域,山東能源電力集團90萬千瓦海上風電場有序運轉,每年可提供32.5億千瓦時綠電。 “項目應用了狀態參數辨識自適應增功控制技術,實時感知風況變化及機組運作狀態,確保發電性能達到最優,單機能夠提升約3%的發電量。 對於一些項目的抗颱風型風機,借助智慧控制系統還能保證葉片始終處於最小受力角度,避免葉片發生渦激振動。 半潛式浮式風機用連桿連接三或四個中空浮桶結構作成浮動載台,或以基礎底板連接數個浮動載台,增加浮動穩定性,再以繫纜與錨錠基礎固定於海床。 張力平台式浮式風機則以三條至四條之張力繫纜連接浮動載台與錨錠基礎。
目前離岸風機以固定式風機為主流,然而這類風機必須將基樁固定於海床上,雖然在20公尺深的水域具備成本優勢,但水深超過40公尺後,建設成本就會飆漲,失去經濟效益。 萊茵再生能源董事長鍾弘錦表示,台灣海峽淺水海域已逼近飽和,能建設固定式風機的區域逐漸受限。 經濟部能源局表示,如今台灣將引進新技術,政策、浮式風電發電效能與開發成本都會在示範風場進行驗證,畢竟無法直接將歐洲技術搬來台灣,未來將透過示範計畫逐步驗證法規、風機技術如何適應台灣氣候條件以及驗證相關的基礎設施,盼能在今年或明年開始規劃,從現在開始做準備。
浮動式風機: 浮動式風機怕颱風嗎?
他呼籲重新檢視現行環評制度,搭配生態調查,建立完善的預警機制,才能為環境把關。 浮式風機成本現階段仍較固定式風機昂貴,還有技術和後勤的挑戰待克服,仍需創新的技術突破,才有機會再往深海發展。 但鍾弘錦表示,目前台灣的浮動式風機供應鏈仍在起步階段,尚未成熟,「現在還沒有人知道,浮動式風機國產化能做到什麼程度。」因此鍾弘錦建議,台灣應設立浮動式風機的示範風場,讓國內產商評估,是否投入浮動式風場的投資。
此次展會也吸引荷蘭、丹麥、英國、挪威、法國等國際館;荷蘭、丹麥、挪威、英國、法國、義大利、西班牙、日本、美國、德國、泰國、越南、新加坡及台灣等 15 國 121 家參展商,超過 270 個展位規模,今年更有高達 22 家新進台灣供應鏈廠商,成為精準對接國際風電產業的重要舞台。 周顯光指出,浮式風機 2030 年就會爆發性的成長,但在那之前,還有 2028 年的示範浮式風電計畫併網,用以檢視台灣的供應鏈、運輸與港口,以及測試產業跟社會的承受度,才可以即時加強。 蠻野心足生態協會專員施仲平提醒,不只是浮式風機,未來台灣的自然環境可能面臨各種全新樣態的開發活動,屆時,環境影響評估程序將更顯重要。
浮動式風機: 離岸風電「國產化」卡位戰 開發商後台赫見新潮流金主
有良好的設計概念,但仍要製造一隻夠大的風機放在海上測試,最終才有機會商業化,過程需要大量資源投入。 周顯光表示,該團隊所設計開發的半潛式浮台繫泊系統,完全是以台灣的產業環境、生產製造能量、供應鏈與港口為設計,並能抵禦 50 年一遇的強烈颱風,在風浪中浮台也能保持平衡。 英國是目前全球最大的浮動式離岸風電市場,裝置容量超過一百MW(千瓩)。 英國政府宣布,要在二○三○年達到五GW的目標,且至少還有十GW的風場正在進行開發。 萊茵再生能源於2018年設立台灣辦公室,針對第三階段的離岸風電,開發6座離岸風場,範圍涵蓋新竹、台中、彰化外海。
- 台灣積極投入離岸風電開發,開發場址由近岸淺水域逐漸邁向深水區。
- 他認為,示範風場至少要做到最低的商轉規模,如總裝置容量100MW以上,才能在練習運維的同時,不用煩惱相關成本。
- 當前海上風電項目平均度電成本已降至0.33元/千瓦時左右,到“十四五”末有望實現全面平價。
- 面向未來,隨著技術不斷突破、跨産業融合發展持續推進,海上風電行業將走得更遠、更穩。
- 至於參與全台 2030 年目標的部分,預計累積能產生總共 1500MW 浮動式風電,每年約可供應 100 萬家戶使用,並吸引 2550 億台幣資金投入開發。
- 且要提高浮式風機在海上的穩固程度,一定得擴大風機規模,也需要因地制宜、在台灣製造。
於是將原機移至五島列島的福江島,距離島的東岸崎山沖海岸5公里處繼續運轉,當地水深約100米,至今持續營運中[11][12]。 鍾:浮台的設計與氣象、海流有關,通常是一個三角形或四角形的立方體結構,大小會因風機規格與海象及氣象條件而異。 浮筒式浮台(只有一隻腳),主要是用於歐陸內海等風平浪靜的地方。 鍾:浮動式風機的浮台的材料是以鋼板或是鋼筋混凝土所構成,重量很重,卻能在海上漂浮,在於內部是中空的。 更細緻的說,內部結構類似船艙,有一格一格的小空間,如有幾個小隔間損害進水,不至於完全沉沒。 最後構思的平板設計除了便於製造,六角形立柱也方便工作船停靠,平板平台也提供人員寬敞且連續的作業空間。
浮動式風機: 台灣將引進浮動式風機
此外,若要開發浮式風場,政府應提早佈局與規劃本土產業參與浮式風場開發所需的碼頭等基礎建設建置。 透過協助組織浮式風機本土國家團隊與國際離岸風場開發商合作,放緩深水區離岸風場開發時程,讓本土廠商有足夠之時間學習相關技術並取得工程實績,避免重蹈現階段離岸風機開發難以達到產業本土化目標之覆轍。 浮動式與固定式比較,在風力機部分成本接近,但浮動式的浮式結構,配電系統成本高於固定式,因此在經濟性上面整體成本浮體式普遍高於固定式,這需要浮體式在削減成本上多做努力,或者政府認定浮體式為新興技術,給予更高的補助額度[26]。 提及優秀的造船能力,前身為造船系的台大工程科學及海洋工程學系,也有推出新一代的離岸風電浮動平台設計,團隊與台船、船舶中心研究人員和工程師們響應經濟部前瞻計畫以及科技部綠能研發計畫,共同組成設計團隊,目標開發設計可承載 15MW 風機的半潛式浮台。
2011年葡萄牙建置的風浮離岸風場(WindFloat)為全球最早採用浮式風機之離岸風場[1],隨後蘇格蘭也於2016年建置的高風風場(Hywind Scotland)。 目前包括挪威、葡萄牙、英國、日本、法國、德國等國均投入浮式風機研究與開發[2],而葡萄牙的大西洋風浮風場(WindFloat 浮動式風機2023 Atlantic)是少數採用浮式風機的商轉離岸風場,至今(2020年)全球浮式風機總裝置容量為100MW(關於裝置容量與MW,請參考能源名詞解釋1、2)。 由於浮式風機的水下基礎型式與石油天然氣之鑽油平台類似,透過石油天然氣工業與造船產業的支持,浮式風機離岸風場開發成本可望逐年下降。 根據立恩威國際驗證公司(DNVGL)2020年的報告[3],固定式基礎離岸風機與浮式風機之建置成本將於2050年逐漸接近,預期屆時浮式風機設置成本將比現今降低約70%,總裝置容量將超過250 GW,佔離岸風電20%以上,約佔全球電力供應2%。 目前全球因為離岸風場之水深條件與開發成本考量主要採用單柱式及半潛式搭配錨錠基礎安裝浮式風機。 2009年挪威國家石油公司(Statoil)在挪威裝置全球首座與真實商轉風機相同尺寸的實機等級(Full Scale)浮式風力測試機組,並於2016年取得蘇格蘭政府許可,在蘇格蘭設置5座柱單柱式浮式風機。
浮動式風機: 經濟部能源局-再生能源資訊網
蘇格蘭高風離岸風場則採用單柱式搭配西門子(Siemens) 公司6 MW風力發電機,完成30MW浮式風場開發,並於2017年啟用商轉。 表一為目前全球已完成開發的浮式風場,各浮式風場設置水深均在50公尺以上。 全球第一架浮體式離岸風力發電原型機由荷蘭Blue H科技公司於2007年12月裝置[5]。 該原型機發電容量為80kW,裝置地點在義大利普利亞,距離海岸21.3公里,安裝地點水深113米。 浮動結構採用張力腿平台(Tension Leg 浮動式風機 Platform;TLP)設計[6],該原型機設置目的為收集有關風力和海洋條件的測試數據,已於2008年底退役[7]。
金屬工業研究發展中心(以下簡稱金屬中心)16日與上緯新能源公司(SRE)等國內離岸風電業者合作,舉辦「浮式風機本土產業鏈推動交流會」。 浮動式風機2023 風力發電機是現代科學技術的產物,是人類利用自然風能將氣流的動能轉為機械能,並連接和帶動發電機運轉用來發電的一種發電設備。 但在很早之前,人類就開始利用自然風能,亞歷山卓的希羅風車被認為是歷史上最早的風力驅動機器之一[2][3]。 不少受訪對象談到,隨著海上風電開發提速以及走向深遠海,相應的審批流程、用海政策等方面可以進一步優化,並完善海洋、氣象、海事、環保等部門的統籌協調機制,進行整體規劃,促進具備條件的項目儘早開工建設。 今年5月,我國首座深遠海浮式風電平臺“海油觀瀾號”併入文昌油田群電網,開啟為海上油氣田輸送綠電的新里程。 作為我國第一個工作海域距離海岸線100公里以上、水深超過100米的浮式風電平臺,“海油觀瀾號”的建成投用,使我國海上風電的自主開發能力從水深不到50米提升至100米級以上。
“大型風電機組的發電機、齒輪箱等體積大、陸運不便,依託汕頭國際風電創新港,有助於海上風電裝備及服務出口,降低物流成本。 和其他風電集群項目有所不同,汕頭國際風電創新港打通企業和企業之間的“圍墻”,相當於在一個超大廠房裏,不同車間裏的工序高效流轉,減少運輸環節。 設備製造完後,還可以就近在旁邊的實驗中心測試,提升迭代速度,為我國海上風電技術創新和大型機組研製提供有力支撐。
繼Hywind Project運轉之後,全球已有超過30個研究團隊投入浮動式離岸風電領域,如2011年的WindFloat、2013年的FORWARD等, 均是全比例浮動式離岸風電開發專案。 半潛式的浮台是由數個浮筒與圓柱相互連接,浮筒負責提供浮力、圓柱則負責提供穩度,再由繫纜系統將浮台固定於指定區域搭配。 半潛式浮台的成本是所有類型之中最高的,推估490MW的風場中,LCOE約為147歐元/MWh,略高於張力腿式的142歐元/MWh與單柱式的138歐元/MWh(註一) ,此外,位於葡萄牙的WindFloat示範風場LCOE平均是135.7歐元/MWh(註二),高於其他類型的示範風場 浮動式風機2023 。
浮動式風機: 拚全球首座商轉!桃園「浮動式離岸風電廠」計畫啟動,每年可供 32 萬家庭使用
他指出,建造一個浮台需要龐大的供應鏈支持,台船有能力負責整合組裝施工,但這些都需要後勤碼頭設施配合。 第二種為懸纜式構造(catenary configurations),通常會與單柱式、半潛式平台搭配,這類系統多選用鐵鍊或有足夠重量的鐵纜做為繫纜。 因部份的纜繩置放於海床上,跨距較大,對海床的傷害也比張力式結構嚴重,也可能干擾漁業或航運活動,海床上的繫纜重量提供浮台水平方向的回復力,錨點也僅能對抗水平方向的作用力,因而在此系統中,垂直方向的回復力由懸纜式結構上的浮筒或配重塊(clump weight)提供,但穩定度仍略遜於張力式結構。 懸纜式結構的繫纜安裝過程相對簡單,海事工程成本較低,不過隨著水深增加,考量到船舶的有效載荷,重量較重的鐵鍊逐漸被合成繩索所取代。 懸纜式結構搭配的錨錠首選類型為嵌入拖錨(drag-embedded anchor, DEA),這類型的錨錠已被廣泛使用,適用於黏性土壤,且土壤硬度不會太硬而阻擋錨錠穿透,當風場要退役時也易於拆除。 因此從歐洲源起的「浮動式」離岸風機也成了未來可行的解方之一。