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風力發電大辭典

【關於離岸風機的生命四大週期】你知道離岸風機的一生會走過哪些歷程嗎?

2017年第一支離岸風電示範機組在苗栗外海豎起,揭開台灣離岸風電發展的序章。2018年政府公告潛力開發場址,開放外商競爭潛力風場的開發權,使台灣全面性地開發與規劃風場,成為亞洲地區發展離岸風電的先行者。
離岸風場的發展從規劃開始的生命週期可長達25~30年,並分為四個階段:前置作業的「探勘開發期」、設備安裝的「建設期」、能源產出的「運維期」、以及最後汰換老舊設備的「退役期」。

■ 探勘開發期(Project Development):約1-5年
風場開發商需要針對建置的場域(包含離岸與陸上使用的區域),進行1-5年的探勘與調查,依目的性可區分為「風場潛力評估」及「開發影響評估」兩類。
為評估風能帶來的產電效益,除了研究開發場域風速條件,還需要蒐集歷年颱風的極限風速推估,以了解該位置需要承受的耐風等級,影響後續採用風機的設計與型號。
掌握風場水下的開發環境也是很重要的一環,建設過程中,海床地質的不確定性是離岸風電最大的成本變動因素之一。探勘項目包羅萬象,像是該風場整體地質條件、描繪水下的地形變化、探查是否有古文物遺址、評估土壤液化的潛在可能性等,再根據這些調查結果,評估風場的施工工法、規劃風機安插位置和海纜的佈陣。
第二大類「開發影響評估」則是為了降低風場開發帶來的環境衝擊,包括風場海域生態、鳥類遷徙路徑與蝙蝠棲息區域、陸域電纜與變電站附近生態、漁獲與船隻航行的路徑等,廣蓋陸海空三範疇;而後當然也還必須拿到相關單位的環評審查通過及各項許可與執照的取得,才能有往下開發建置的入場券。
對於開發商來說,每一座風場都是一項鉅額的投資。嚴謹執行建設前的探勘調查,不僅是為了能夠找到條件優良的風場場址、協助風場工程規劃更完善、更能事先評估未來風場開發可能遇到的挑戰;此外,詳細的探勘調查報告和取得第三方認證也,能讓風場的融資計劃執行得更順利,讓投資人更安心。

■ 風場建置期(Installation):約2-4年
風場建設期包含風場零組件的生產及所有海上、陸上風場工程的施作,而一座離岸風場主要由離岸風機、海上變電站、海底電纜、陸上電纜以及陸上變電站等硬體構成。離岸風場所產生的電力將會透過海上變電站收集且升壓之後,經由海底電纜傳輸至陸上電纜,最後併聯至台電於各地的陸上變電站。
離岸風機的本體製造,首先於岸上建造風力機各部件,包括葉片、輪毂、機艙、塔架,以及風機的水下基礎、銜接基礎和風機本體的轉階段,依序運至碼頭裝船運輸至海上安裝位置。
離岸風電海事工程的複雜度及風險相當高,成功的海事作業需要適合的船舶、設備以及專業的操作人員與完整的安全衛生體系才能達成;重達數百噸的基礎(基樁與水下支撐結構)或風力機組需由施工船運輸與安裝。海上施工先從打樁開始,而後依次是水下基礎、轉接段、塔架,最後是轉子機艙組合,都有工程技術上的門檻,也隱含作業安全上的隱憂,無論在施工方法、機具或人員作業安全方面都面臨很大的挑戰。

■ 運轉維護期(Operation&Maintenance):約25-30年
以全球平均風機的壽命來說,一座離岸風場能運轉25至30年,
風機運維技師肩負守護風場的任務,處理風場設備的維護及狀況排除,確保每支風機都能穩定運作並最佳化風場的整體營運效能。


■ 風場除役期(Decommission)
風場運轉到達一定設計年限或其成本因素考量後,進入除役階段,將風場相關設施拆除回收或再利用。以荷蘭Lely離岸風場(1992-2016)為例,整座風場共4支風機,容量共計2MW,所有風機拆除共花了3天時間,後續於三星期內其他構件(如海纜等)拆除完畢;另外像是位於丹麥的全球首座離岸風場Vindeby(1991-2017),共有11座450KW風機,當時的除役成本為1MW約2-4百萬丹麥幣(DKK),換算台幣約為9百萬~1千8百萬間。
以此兩例風場之裝置容量類推,便可推敲出台灣風場若走到退役時將耗費多少時間與費用了。

※ 圖片資訊參考來源:海鼎離岸風電計畫、安能亞太有限公司

風機生命週期
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