離岸風力發電-選擇風機

•如今市場上有不同類型的風電機組機型。離岸風場選機型時，需考慮一些關鍵性的因素，如容量、風輪直徑、類別、經過檢驗的可靠性（運行記錄）和可利用率。

•首先要考慮的因素之一是風電機組的額定容量（MW/每風電機組）。要是選取較高容量的機型則對任何風電場的所需容量只需安裝少量風電機組。因為基礎設施的減少意味著可以降低成本，這對海上風電場而言是特別重要的。然而，風電機組可能會更重，就需要較大的基礎，這可能會增加成本。因此，由於其依賴於水深、土壤條件和風力氣候，大容量風電機組的成本或效益需具體情況進行分析。

•再者需考慮是一個較大的風輪直徑。對於相同的額定容量，若每颱風電機組的風輪直徑較大，將產生更多收益。風輪直徑較大的風機機組（與容量相關）特別適用於低風速區域。風輪直徑增大將產生更多尾流損失和伴隨尾流擾動的湍流，因而風機機組直接需設置更大間距。

•如前所述，風電機組的類型選擇是依賴於現場條件。特定區域內，綜合考慮湍流強度和極值風速值，確定最低級類別的風電機組。高級別的風電機組費用昂貴，因而選擇適用於現場條件的風電機組類型是明智之舉。

•風電機組最好有一個長期海上運行記錄，但這卻大大限制了風電機組的選型範圍。因而與陸上廣闊選型市場不同，到目前為止，只有有限範圍內的風電機組類型應用於海上風電場。海上條件明顯不同於陸上，海上風電場的早期經驗已證實測試良好的海上風電機組的價值。

•最後選擇風電機組機型時要考慮其可利用率級別。不可用率是指風電機組均不能操作的任何時期; 例如，由於維護工作或技術問題。海上風電場可利用率級別通常超過整個使用週期的90%，但隨風電機組機型各異而不同。如果沒有良好的運行記錄很難對風電機組的可利用率水準做出可靠性估計。另外，服務合同提供商的可利用率保障水準各不相同。

•因此，選擇風電機組機型是權衡成本、風險和產量三者關係的過程。

•結合上述諸多因素的能源成本是海上風電場佈局優化的關鍵推動因素。

•反覆運算方法

•為了確定現實中的最佳容量，可以採用反覆運算方法。不同佈局設計下能源成本的計算方法覆蓋大範圍風電場容量。下面用前面章節中涉及到的一個風電場來演示此過程（圖6-3南方風電場）。

•為了覆蓋較大範圍內的風電場容量，應使方向和機組間距不斷變化，經多次反覆運算得到風力發電場佈局結果。三次反覆運算結果如圖6-10所示。每次反覆運算過程中，必須考慮由於附加尾流影響的湍流強度限制來確保佈局的可行性。

•每次反覆運算過程中，均計算能源成本，能源成本與風電場容量關係繪製於圖6-11。基於資料點繪製出趨勢線。同以上趨勢分析，隨著整體容量增加能源成本迅速下降，但很快再次升高。本例中，最佳風電場的容量在320-360MW範圍內。

•之前的第一步是辨別最佳風電場容量（或給出一個較小的容量範圍），使進一步優化成為可能。應用反覆運算方法可確定最優間距和排列方向。此輪反覆運算中，風電場容量為固定值，因而著眼於如何減少尾流損失。在同一費用水準下，能量產出更多，借此降低能源成本。

•一旦確定最佳方向和間距，可能會對有些位置進行微調。將風電機組的點位擴展到整個區域上往往意味著尾流損失最小，並確保風電場邊界清晰可見，這對安全航行是十分重要的。風機基礎可在此階段進行詳細設計。最好對許可條件、湍流強度水準和能源成本做最後的檢查。風電場的最終優化佈局如下面右側圖所示。

•10MW風力機的成本約為1000萬歐元。

•這包括元件以及安裝和調試的元件以及元件和風力渦輪機供應商方面。這些安裝和調試費用主要涉及風機總部、建造港口、安裝船和風機的後勤和工作人員費用，包括機械和電氣、測試和移交前檢查以及故障排除。這些成本通常超過每部風機 100 萬英鎊。

•大多數設計具有上風、俯仰控制、變速轉子,具有三個葉片。與陸上風力渦輪機相比,渦輪機要大得多,越來越注重可靠性和可維護性,並減少了噪音、視覺和運輸限制的影響。 風機供應商是系統集成商。葉片通常由內部製造,在某些情況下,根據供應商的工業實力和廣度,以及一些其他元件。 離岸風機供應商比陸上供應商少。投資成本高,專案規模大,但總銷售量相對較低,使得新供應商難以挑戰現有供應商。

•新一代12MW+風機正在開發中。通常,在開發新的渦輪平臺後,渦輪機變型會以更高的額定值(或者更罕見地,更大的直徑)提供給市場,因為它們的操作得到更好的瞭解和平臺的升級。這延長了給定平臺的銷售壽命,同時將開發成本降至最低。 風機供應商更願意只為歐洲離岸市場運營一至兩個機艙裝配設施和葉片製造設施,因為隨著風機尺寸的增加,每 GW 所需的風機數量並不高。地點的選擇取決於當地市場的規模、主要供應商的位置、技能的提供以及對當地創造就業的支援。

•離岸風機的設計壽命為25年。所有風機設計壽命延長的趨勢是由於行業日趨成熟，資產擁有者現在希望在這樣的時期運營風電場,而技術不會過時或得不到供應商的支援。許多部件的設計驅動因素是在生成時疲勞負載。在操作過程中,由於風暴、異常事件和故障造成的極端負載也至關重要。通常,離岸風機在 90% 的時間內會轉動。風機類型由協力廠商認證。這證實了風機類型的設計、記錄和關鍵性能特徵,這些性能均符合特定標準和其他技術要求。

離岸風電國產化，產、官角力再度上演。2020年初離岸風電商沃旭（Orsted）因無法符合百分之百在地採購要求，一度醞釀撤資，如今年底新一波產業關聯報告又將展開審查。然而，今年的國產化內容涉及關鍵風機零組件，雖被經濟部視為國產化政策落實關鍵，對業者而言卻是更大的挑戰。據了解，目前預計有3分之1的國產化項目無法達成，業者已開始構思替代方案。

按經濟部的遴選辦法規定，在2021、22年併網的風場，必須繳交產業關聯計畫，完成塔架、水下基礎及陸上變電設施等國產化要求。而2023年後併網的風場，則必須落實風機零組件、海纜及海事工程運輸安裝本地採購等16項國產化要求，業者也需繳交計畫報告。

100%在地採購難　部分業者一度打算棄守台灣市場

去年包含沃旭、達德（wpd）在內的業者，已進行第一批產業關聯計畫審查，其中沃旭因水下基樁未能百分之百在地採購，不斷遭能源局要求補件，一度傳出恐因此棄守台灣市場。後來經部隨著沃旭提出本土產能不足證明及替代方案而讓步，爭議平息後，沃旭也才確定繼續開發台灣風場。

今年則輪到CIP、中鋼、北陸能源（NPI）及玉山能源等業者需繳交產業關聯性報告。由於今年業者需在地採購的項目囊括發電機、齒輪箱等核心設備及技術，經濟部長沈榮津已將此視為能否落實國產化的重要關鍵，也因此特別關切業者進度，不僅定期與業者及本土供應商開會，也不斷叮嚀業者儘早簽約，以落實國產化目標。然而據了解，業者評估後，發現16項政府要求必做的國產化項目中，至少有功率轉換系統、齒輪箱、海纜、鼻錐罩及機艙罩等5至6項，確定沒辦法在台灣採購、生產。

•系統商菱重維特斯（MHI Vestas）在與三菱電機簽配電盤採購合約的記者會上，CIP台灣區執行長Jesper Holst即直言，功率轉換系統為菱重維特斯的獨家專利，不可能交由台廠生產，盼政府調整不合理的國產化政策。另外機艙組裝部分，據了解由於菱重維特斯認為丹麥廠已足夠因應全球市場需求，也較無意願來台設廠。

•有了沃旭的「前車之鑑」，業者在喊做不到的同時，也提出替代方案，盼縮短與政府拉鋸的過程。菱重維特斯共同共行長Lars Bondo Krogsgaard即稱，會向經濟部提出另一套國產化方案，其中包含沒有在官方國產化清單上的葉片工廠等，預期將可比政府規劃的方案創造更多產值及工作機會。

•菱重維特斯PCM　可望首度移出丹麥、來台設廠

•CIP台灣區開發長許乃文也說，為了回應國產化訴求，菱重維特斯的電力轉換器模組組裝廠（PCM）可望首度移出丹麥、來台設廠，雖然不在國產化清單內，但零件需求量大、組裝技術含量高，台廠也可受惠。除了確定無法落實的項目外，某家開發商也因希望採用比現行機種容量更大的風機，向經部提出欲等系統商推出新產品，再來落實國產化的提案，但已遭經部拒絕。

•知情人員指出，前一年的國產化要求不多，但今年則有高達16項，不僅項目多，內容也相當複雜，必須不斷和各方開會，了解無法達成的原因。他也坦言，某些項目礙於專利或合約無法完成，也只能「道德勸說」，要業者考慮儘早採用台產零件。能源局官員則表示，國產化要求並非業者說做不到，就可直接改提替代方案，還是得說明無法達成的具體理由。官員強調，有些業者認為無法國產化的原因，並非全然無法突破，接下來仍會定期透過會議了解卡關的原因，以及業者做過哪些努力。

•離岸風場開發商CIP（丹麥哥本哈根基礎建設基金）提交國產化報告，風機國產化十六項要求恐半數無法達到，昨審議遭經濟部工業局要求補件；能源局表示，若審查認定未通過，將依規定視為違約，會以罰款、以迴避成本購電、解除開發權等三階段處理，期間也會不斷要求開發商改善。

•離岸風電國產化審查第二批項目，工業局召開審查會，因CIP國產化僅達到八項，要求其補件說明。工業局表示，對廠商繳交的產業關聯性報告，依規定有四十五天審查時間；依去年情形，會給廠商說明及修改機會，可能會有多次審查。

•若審查認定業者未通過，能源局指出，依「離岸風力發電規劃場址容量分配作業要點」規定，將視為違約，會先依當時簽署的遴選風場合約進行罰款；若一定時間未改善，風場發電就只能以相對低較多的迴避成本收購；若仍未改善，將解除開發權，由其他風場開發商遞補。

•「迴避成本」是指台電扣除再生能源發電的產電成本，去年迴避成本為每度二．一三元；CIP今年初已與台電簽署購電合約，採前高後低的階梯式躉購費率，前十年每度六．二七九五元、後十年每度四．一四二二元。

•能源局表示，雖然會依三階段處理，但過程中將持續要求改善，並認定改善內容；其中牽涉製造業及供應鏈部分，由工業局認定，海事工程等部分，則由能源局認定。

風機的選擇至為重要，配合風場位址、風能資源、佈局規劃、風機成本、妥善率以及風機發展趨勢，加上國產化因素，都牽動風場開發的成敗。