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離岸風力發電

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北海Alpha Ventus離岸風力發電場的風力發動機變電所
泰晤士河口的四個離岸風力發電場:Kentish FlatsGunfleet SandsThanet倫敦陣列,其中的倫敦陣列為世界最大的四個離岸風力發電場之一。

離岸風力發電(Offshore wind power),又稱離岸風力能源,係於海上建設風力發電廠,通常設置地點位於大陸架,利用風能進行發電。一般而言,海上風力資源較陸上豐富,且風向較為穩定,使得離岸風力發電較陸上風力發電在同樣時間內能提供更多的電力[1],且設施遠離民眾居住地,各界對此類鄰避設施的反彈也較小。

2015年以前,離岸風力發電成本通常較陸上發電成本為高[2],但於2016年起全球各地離岸風力發電競標價格較過去顯著下降。例如,荷蘭波瑟勒 (Borssele) 1號與2號離岸風力發電場,合計裝機容量為700百萬瓦特 (MW),競標合約價格已降至每度電0.0727歐元 (€72.70/MWh),若包含輸電設備為每度電0.087歐元 (€87/MWh)[3];另外,丹麥 Kriegers Flak 離岸風力發電場裝機容量為600百萬瓦特 (MW),競標合約價格更降至每度電0.0499歐元 (€49.90/MWh) (不含輸電設備)[4]

截至2018年,全球已營運的離岸風力發廠當中,英國Walney Extension 離岸風力發電場裝機容量為 659百萬瓦特 (MW),為世界最大的離岸風力發電場;而裝機容量 630百萬瓦特 (MW) 的英國倫敦陣列 (London Array) 風力發電廠則為第二大;裝機容量 600百萬瓦特的荷蘭 Gemini 則位居第三。但前述風力發電廠與計畫中的 Dogger Bank 4,800百萬瓦特 (MW)、Norfolk Bank 7,200百萬瓦特 (MW)及Irish Sea 4,200百萬瓦特 (MW)等相比,規模仍為較小。至2017年底,全球離岸風力發電總裝置量為18,814百萬瓦特 (MW),其中84.4%位於歐洲。英國為全球離岸風力發電裝置量最多的國家,占36.3%;德國位居第二,占28.4%;中國大陸位居第三,占14.8%[5]

歷史[编辑]

2,500
5,000
7,500
10,000
12,500
15,000
1998
2002
2006
2010
2014
離岸風力發電裝置容量(百萬瓦).
Sources: GWEC (2011–2016)[6][7][8]歐洲風能協會英语WindEurope(1998–2010)[9]

歐洲是海上風電的世界領先者,1991年在丹麥安裝了第一座離岸風電場(Vindeby)[10] 。2009年,歐洲海上風機平均額定容量約為3 MW,未來風機容量預計將增至5 GW[10]

到2014年1月,已經在歐洲建設了69個離岸風電場,年平均額定容量為482 MW[11] 。 歐洲海域離岸風電場總裝機容量達到6,562 MW[11]。英國迄今為止最大容量為3,681 MW。丹麥排在第二位,安裝了127.1 MW,比利時排在第三位,總計571 MW。 其次是荷蘭(247 MW),瑞典(212 MW),芬蘭(26 MW),愛爾蘭(25 MW),西班牙(5 MW),挪威(2 MW)和葡萄牙(2 MW))[11]

在歐洲以外,中國大陸政府已經制定了到2015年安裝離岸風電裝機容量5 GW的宏偉目標,到2020年將達到30 GW,這將超出其他國家的容量。 然而,2014年5月,中國大陸離岸風電裝機容量為565 MW[12] 。2016年中國離岸風電裝機容量增加到832 MW,其中636 MW是中國大陸製造[13]

挑戰[编辑]

  • 風機壽命為20-25年,[14]在丹麥有專門的除役公司,能以每百萬瓦2到4百萬丹麥克朗的價格回收機組,此費用於建構時由擁有者所保證。[15]
  • 風機結構的自然頻率應避開震動頻率。
  • 風機葉片的疲勞載荷[16]
  • 強烈海風吹起的海浪造成「鹹水煙」,可能嚴重侵蝕風力發電機結構與電氣設備[17]
  • 運輸時的受力和損壞評估
  • 腐蝕[18]
  • 施工不易[19][20]
  • 維修不易[21]
  • 風力電場對航行安全的影響[22]
  • 離岸風力電場對漁業的影響[23]

預測[编辑]

對2020年的預測估計,歐洲水域的離岸風電場容量為40 GW,這將提供歐盟電力需求的4%[24]歐洲風能協會英语WindEurope(WindEurope)已經設定到2020年達到40 GW的目標,到2030年達到150 GW[10]。預計到2020年,全球離岸風電裝機容量將達到75 GW,其中有來自中國大陸和美國將顯著的貢獻。

經濟合作與發展組織(OECD)預計,到2030年,離岸風電將在2030年達到海洋經濟的8%,其產業將僱用43.5萬人,增加價值2300億美元[25]

各地的離岸風電[编辑]

台灣[编辑]

台灣東部海域幾無大陸棚,陡深的海深不適合發展離岸風力發電,因此風機都建在西部的台灣海峽上。但台灣海峽經鑽探發現海床沉積物主要成分為粉土和黏土,地底下80公尺仍未見岩盤[26]。 此外,和歐洲北海的風場相比,台灣地震強又多,所以耐震是很重要的議題,在設計風機時需考量土壤液化和樁土互制等等 [27]。目前台灣離岸風機都使用進口的發電機組[28]

丹麥哥本哈根附近的海上風力渦輪機
各國/地區離岸風電機列表[29]
安裝容量(MW)排行
排名 國家/地區 2016年 2017年 2018年
1 英國英语List of offshore wind farms in the United Kingdom 5,156 6,836 8,422
2 德國英语List of offshore wind farms in Germany 4,108 5,355 6,580
3 中國大陸英语List of offshore wind farms in China 1,627 2,788 5,555
4 丹麥英语List of offshore wind farms in Denmark 1,271 1,271 1,701
5 荷蘭英语List of offshore wind farms in Netherlands 1,118 1,118 1,298
6 比利時英语List of offshore wind farms in Belgium 712 877 1,118
7 瑞典英语List of offshore wind farms in Sweden 202 202 192
8 越南 99 99 99
9 芬蘭 32 92 92
10 日本英语List of offshore wind farms in Japan 60 65 87
11 南韓 35 38 65
12 美國英语List of offshore wind farms in the United States 30 30 30
13 愛爾蘭 25 25 25
14 台灣 0 8 8
15 西班牙 5 5 5
16 挪威 2 2 2
17 法國 0 2 2

參見[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Madsen & Krogsgaard. Press offshore 互联网档案馆存檔,存档日期July 19, 2011,. (in Danish) BTM Consult, 22 November 2010. Retrieved: 22 November 2010.
  2. ^ Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2011 互联网档案馆存檔,存档日期2011-05-09.. Released December 16, 2010. Report of the US Energy Information Administration (EIA) of the U.S. Department of Energy (DOE).
  3. ^ Tender design, output gains key to DONG’s record-low Borssele 1&2 offshore bid price. 17 August 2016 [17 September 2016]. (原始内容存档于17 September 2016). 
  4. ^ Steel, William. Vattenfall wins Kriegers Flak with record €49.90/MWh. Recharge. 9 November 2016 [10 November 2016]. (原始内容存档于2016-11-10). 
  5. ^ [Global Wind Statistics 2017 https://gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC_PRstats2017_EN-003_FINAL.pdf ] GWEC 2017
  6. ^ GWEC Global Wind Statistics 2014 (PDF). Global Wind Energy Council. 10 February 2015. 
  7. ^ Global Wind Statistics 2015 (PDF). Global Wind Energy Council (GWEC). 10 February 2016 [14 April 2017]. 
  8. ^ GWEC. www.gwec.net. [5 August 2017]. 
  9. ^ Wind in our Sails, A report by the European Wind Energy Association - 2011 (PDF). European Wind Energy Association: 11. 2011 [27 February 2015]. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Environmental and Energy Study Institute. Offshore Wind Energy (PDF). October 2010. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 The European offshore wind industry - key trends and statistics 2013 ,The European Wind Energy Association, 2014
  12. ^ Detailed appraisal of the offshore wind industry in China. The Carbon Trust. May 2014 [22 July 2014]. 
  13. ^ China tops offshore turbine chart. reNEWS - Renewable Energy News. 22 February 2017 [26 February 2017]. 
  14. ^ 離岸風能產業簡介與商機 (PDF). [2018-04-26]. 
  15. ^ Aldrende havmølleparker åbner marked for klog nedrivning. Ingeniøren. 2016-02-20 [20 May 2016]. 
  16. ^ 複合材料風力葉片疲勞壽命分析 (PDF). [2018-04-26]. 
  17. ^ 離岸風機 將聳立台灣海峽. [2018-04-26]. (原始内容存档于2018-04-26). 
  18. ^ 離岸風機下部基礎結構營運期間之結構安全議題探討 (PDF). 
  19. ^ 離岸風力電場開發之海事工程施工船機與安裝技術初探 (PDF). [2018-04-26]. 
  20. ^ 上緯董座:離岸風電 魔鬼藏在細節裡. [2018-04-26]. 
  21. ^ 離岸風場運維策略介紹. [2018-04-26]. (原始内容存档于2018-04-26). 
  22. ^ 總編輯評論 - 有關離岸風力電場與船舶航行安全的議題. [2018-04-26]. 
  23. ^ 設1100支離岸風機 環團槓彰縣. [2018-04-26]. 
  24. ^ Tillessen, Teena. High demand for wind farm installation vessels. Hansa International Maritime Journal. Vol. 147 no. 8. 2010: 170–171. 
  25. ^ The Ocean Economy in 2030, pp.205-212. OECD iLibrary, 27 April 2016. ISBN 9264251723 . Web read
  26. ^ 自升式風機安裝船支撐腳承載力模型試驗 (PDF). [2018-04-26]. 
  27. ^ 離岸風電面臨的挑戰與機會 (PDF). [2018-04-26]. 
  28. ^ 籌組風電國家隊 迎頭趕上中日韓. [2018-04-26]. (原始内容存档于2018-04-26). 
  29. ^ Offshore Wind (PDF). gwec.net. GWEC. [3 May 2018].