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離岸風電迎向
浮動式風場
台灣海峽是不可多得的良好離岸風電場域,受惠於地理條件帶來強勁季風吹拂,實際發電效益屬佳。然而考量水深問題,雖然經濟海域還有很多可以開發的風場,但要達成再生能源開發目標,走向浮動式風場已是必然。浮動式風場已經在英國等地有實際商轉實績,不過案例低於固定式離岸風場,台灣預計2024年公布的示範風場條例也卡關,估計2025年才會揭曉,但不僅風場開發商躍躍欲試、台灣供應鏈如台船(2208)、世紀鋼(9958)均翹首以待。
台灣海峽是不可多得的良好離岸風電場域,受惠於地理條件帶來強勁季風吹拂,實際發電效益屬佳。然而考量水深問題,雖然經濟海域還有很多可以開發的風場,但要達成再生能源開發目標,走向浮動式風場已是必然。浮動式風場已經在英國等地有實際商轉實績,不過案例低於固定式離岸風場,台灣預計2024年公布的示範風場條例也卡關,估計2025年才會揭曉,但不僅風場開發商躍躍欲試、台灣供應鏈如台船(2208)、世紀鋼(9958)均翹首以待。
浮動式風場是什麼?
浮動式風場是什麼?
圖片來源:bel-float
浮式平台
(Floating Platform或Floating Substructure,在中文也常被簡稱為「浮台」)係指能在海域中乘載風力發電機,並能使上千噸的風電機組能夠浮在水面上,使風機能夠在水深百米以上的海域發電。而浮台就像的停泊海中的船隻,需須搭配特定的繫泊系統(Station Keeping System),透過繫纜、連接錨錠系統,並搭配浮台本身的平衡系統,使其即便面對大風大浪與颱風,在海面上仍能穩定,使其乘載的風機穩定發電。
在離岸風電的建設上,浮動式風場就是相對於固定式風場不同的另一建設方式,用以在具有風力,但是水深在60公尺以上的海域建設上。最主要會採取浮動式風場的因素在於過深的水域,達成固定基樁會有過長跟過大的體積,建造成本與難度都大幅提升,故改採用浮動式風場來降低開發成本。
在離岸風電的建設上,浮動式風場就是相對於固定式風場不同的另一建設方式,用以在具有風力,但是水深在60公尺以上的海域建設上。最主要會採取浮動式風場的因素在於過深的水域,達成固定基樁會有過長跟過大的體積,建造成本與難度都大幅提升,故改採用浮動式風場來降低開發成本。
圖片資料來源:貝富新能源
浮動式風場的浮台可能應用不同原理達成,目前可見有三至四種。相異於固定式風場,浮動式風場主要結構以浮台與繫泊系統為主,浮台是裝載風機的主要結構,繫泊系統則是固定浮台位置。
浮動式風場的浮台可能應用不同原理達成,目前可見有三至四種。相異於固定式風場,浮動式風場主要結構以浮台與繫泊系統為主,浮台是裝載風機的主要結構,繫泊系統則是固定浮台位置。
圖片資料來源:貝富新能源
浮動式風場簡史
浮動式風場簡史
相對於1990年代開始發展的離岸風電,浮動式風場是非常近期的發展,確實相關技術也還在持續發展中,不過目前最早進入商轉的蘇格蘭Hywind浮動風場從2009年展開示範測試,歷經6年收集數據完成後,正式於2015年啟動開發作業,經過3年建造2017年正式投入商轉。
相對於1990年代開始發展的離岸風電,浮動式風場是非常近期的發展,確實相關技術也還在持續發展中,不過目前最早進入商轉的蘇格蘭Hywind浮動風場從2009年展開示範測試,歷經6年收集數據完成後,正式於2015年啟動開發作業,經過3年建造2017年正式投入商轉。
Photo by Nicholas Doherty on Unsplash
依照目前浮式風場發展來看,主要可以分為單柱式、張力腿式與半潛式三種類型,各有特點與適用場景。單柱式結構簡單、製造成本低,但因吃水深需適用於100公尺以上水深,且安裝與維修較為困難;張力腿式穩定性最佳、結構輕巧,可在港口預組裝後運輸,但繫纜與錨錠成本高,且依賴特定海床條件,目前技術仍處於示範階段;半潛式適用水深範圍廣,結構穩定且易於安裝與維修,但製造成本高,需克服結構複雜與動態穩定系統的技術挑戰。三者在風場應用上各具潛力,技術與成本效益仍是未來發展的關鍵。
依照目前浮式風場發展來看,主要可以分為單柱式、張力腿式與半潛式三種類型,各有特點與適用場景。單柱式結構簡單、製造成本低,但因吃水深需適用於100公尺以上水深,且安裝與維修較為困難;張力腿式穩定性最佳、結構輕巧,可在港口預組裝後運輸,但繫纜與錨錠成本高,且依賴特定海床條件,目前技術仍處於示範階段;半潛式適用水深範圍廣,結構穩定且易於安裝與維修,但製造成本高,需克服結構複雜與動態穩定系統的技術挑戰。三者在風場應用上各具潛力,技術與成本效益仍是未來發展的關鍵。
圖片來源:Infolink
依照研調機構統計,半潛式與單柱式浮台技術目前都有一定的累積容量,至2022年兩項技術累積容量分別都已經超過了100MW,但張力腿式到2022年才較有增幅,目前半潛式安裝容量已經超越最初的單柱式。
依照研調機構統計,半潛式與單柱式浮台技術目前都有一定的累積容量,至2022年兩項技術累積容量分別都已經超過了100MW,但張力腿式到2022年才較有增幅,目前半潛式安裝容量已經超越最初的單柱式。
各國發展近況
各國發展近況
圖片資料來源:Infolink
台灣經過多年政策大力支持推動下,離岸風電政策進入順利進入區塊開發階段,其中區塊開發第三期擬訂有浮動式風場的開發計畫,並計畫2024年底公告示範條例,經過與業者協調,示範風場傾向單案設置6至12座浮台,裝置容量90至 180MW,選出「2+1」案享有躉購費率獎勵。浮動式風場適用深水海域,可突破水深限制,拓展風電開發範圍,具備未來發展潛力。在與業者協商後,預期併網時程由原定 2028 年延至 2029 年,必要時可調至 2030 年,政策支持旨在推動深水浮動式風電技術發展,促進能源轉型與產業升級。
台灣經過多年政策大力支持推動下,離岸風電政策進入順利進入區塊開發階段,其中區塊開發第三期擬訂有浮動式風場的開發計畫,並計畫2024年底公告示範條例,經過與業者協調,示範風場傾向單案設置6至12座浮台,裝置容量90至 180MW,選出「2+1」案享有躉購費率獎勵。浮動式風場適用深水海域,可突破水深限制,拓展風電開發範圍,具備未來發展潛力。在與業者協商後,預期併網時程由原定 2028 年延至 2029 年,必要時可調至 2030 年,政策支持旨在推動深水浮動式風電技術發展,促進能源轉型與產業升級。
然而,2024 年區塊開發遭遇不同層面挑戰,包括融資難度升高、以及國產化引發的國際貿易衝突,也未能如期敲定浮動風場示範條例。不少業者認為,浮動式風場全球實例有限,供應鏈經驗不足,需更多前期研發投入,並仰賴政府補助與支持。歐、美、日、韓已有開發策略與高額補助,可為台灣提供參考方向。未來官方態度,也可能是決定台灣浮動風場能否成功走出示範階段的關鍵。
然而,2024 年區塊開發遭遇不同層面挑戰,包括融資難度升高、以及國產化引發的國際貿易衝突,也未能如期敲定浮動風場示範條例。不少業者認為,浮動式風場全球實例有限,供應鏈經驗不足,需更多前期研發投入,並仰賴政府補助與支持。歐、美、日、韓已有開發策略與高額補助,可為台灣提供參考方向。未來官方態度,也可能是決定台灣浮動風場能否成功走出示範階段的關鍵。
台灣供應鏈在哪裡?
台灣供應鏈在哪裡?
圖片來源:Siemens Gamesa
在風機上,由於西門子歌美颯已經在台灣建立機艙廠,最大競爭對手也退出台灣市場,多數已經順利與西門子歌美颯合作的風機供應鏈包括樹脂、鑄件等廠商,都會持續切入浮動式風場;風場重電設備也會延續相同供應商。
在風機上,由於西門子歌美颯已經在台灣建立機艙廠,最大競爭對手也退出台灣市場,多數已經順利與西門子歌美颯合作的風機供應鏈包括樹脂、鑄件等廠商,都會持續切入浮動式風場;風場重電設備也會延續相同供應商。
但因為基樁、水下基礎等建設方式發生變化,目前相關供應鏈廠商包括世紀鋼、台船都有瞄準浮動式風場開發水下基礎及浮台等產品。
但因為基樁、水下基礎等建設方式發生變化,目前相關供應鏈廠商包括世紀鋼、台船都有瞄準浮動式風場開發水下基礎及浮台等產品。
圖片來源:台船提供
在台大能源研究中心與台船合作的計畫成果中表示:台灣在達成2050淨零碳排目標的過程中離岸風電扮演關鍵一環。根據規劃,2035年台灣離岸風電裝置容量將達到20.7GW,尤其在2026年後進行的第三階段區塊開發,將延伸到水深超過60公尺的海域。這種水深條件考驗了傳統固定式基礎技術的適用性,因此,發展半潛浮動式離岸風力發電系統成為必然選擇,而台船研發半潛式浮台,也是因為台船的硬體設備中具有大型乾船塢,且造船技術與半潛式浮台有較易銜接的優勢。
在台大能源研究中心與台船合作的計畫成果中表示:台灣在達成2050淨零碳排目標的過程中離岸風電扮演關鍵一環。根據規劃,2035年台灣離岸風電裝置容量將達到20.7GW,尤其在2026年後進行的第三階段區塊開發,將延伸到水深超過60公尺的海域。這種水深條件考驗了傳統固定式基礎技術的適用性,因此,發展半潛浮動式離岸風力發電系統成為必然選擇,而台船研發半潛式浮台,也是因為台船的硬體設備中具有大型乾船塢,且造船技術與半潛式浮台有較易銜接的優勢。
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製作小組
記者|劉莞青
設計|蔡涵綸