浮体式离岸风电技术发展现况与未来展望

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1、浮體式離岸風電技術發展現況與未來展望106.3.22.摘要(一)浮體式離岸風電適用於水深50~150公尺(或延伸至200公尺)之離岸風電技術。(二)浮體式離岸風電技術核心為浮體平台，技術分類一般可分為Spar-buoy(柱狀浮筒)、TensionLegPlatform(TLP，張力腳平台)、Semi-submersiblePlatform(半浮式平台)三類，以及不屬於上述三類之其他形式。(三)自2010年以後浮體式離岸風電技術與產業發展逐漸熱絡，有少數試驗性質裝置，目前尚無商業化風場。預計Statoil於2017

2、年底在蘇格蘭完成全球首座商轉等級浮體式離岸風場。(四)日本、法國為政府較積極投入之國家，目前眾多廠商投入，多為新創公司。(五)我國學研界過去幾年有零星投入計畫。計畫類型以設計與分析為主，尚未進入模型實作階段。一、前言2009年挪威廠商Statoil在挪威裝置全球首座實機等級(FullScale)浮體式離岸風電(FloatingOffshoreWind)平台，運轉至今。2016年Statoil取得蘇格蘭政府許可，將在蘇格蘭裝置5座自身開發之Hywind浮體式平台，搭載5支Siemens6MW風力機，裝置容量為30M

3、W。近期已開始施工前籌畫、設備組裝作業，預計於2017年底完成裝置作業。完成後將是全球首座商轉等級浮體式離岸風場，代表浮體式離岸風電技術向前邁出一大步。現階段全球已有超過三十個團隊投入浮體式離岸風電開發，多半為新創公司。隨著Statoil的Hywind浮體平台預計在2017年開始商-1-轉，其他廠商亦加快開發進度，使得浮體式離岸風電產業發展逐漸熱絡。各國政府亦發現浮體式離岸風電的市場商機，以及可能產生新的產業鏈，逐步投入浮體式離岸風電產業發展，目前政策投入最積極的國家為離岸風電的後進國家日本與法國。二、浮體式離岸

4、風電技術簡介浮體式離岸風電，有別於目前技術已逐漸成熟之固定式離岸風電，為其支撐風力機之水下基樁並不是固定在海床上，而是浮在水面上，再以錨鍊繫在海床上。現行固定式離岸風電適合裝置水深最多約50公尺。浮體式平台應用於海底石油開採已有數十年歷史，技術能力已可以搭建水深1,500公尺之開採平台。浮體式平台技術應用於風力發電為新興領域，目前仍處於技術百家爭鳴的時代，短期內目標應用為水深50~150公尺(或延伸至200公尺)之海域。資料來源：AtkinsEnergywebsite圖1：浮體式離岸風電技術示意-2-浮體式離岸風

5、電技術核心為浮體平台，技術分類一般可分為Spar-buoy(柱狀浮筒)、TensionLegPlatform(TLP，張力腳平台)、Semi-submersiblePlatform(半浮式平台)三類，以及不屬於上述三類之其他形式。資料來源：NRELwebsite圖2：浮體平台技術型態各技術優缺點比較如下表所示。目前各技術均各有優缺點，並無具備絕對優勢的技術。未來仍須廠商發揮各技術優點、克服其缺點，在發展時程上領先其他競爭廠商，爭取較快進入示範運轉，甚至商轉的時程，以在眾多廠商的競爭中脫穎而出。-3-表1：各種浮體

6、平台技術優缺點技術種類優點缺點•安裝地點必須要有一定•結構簡單，易於大批量製水深造Spar-buoy•需要具起重能力安裝船•平台穩定性高，不需要動隻態穩定系統•不易拖回港口進行維修•平台結構較複雜•淺至深水域均可裝置Semi-submersible•可能需要動態穩定系統•安裝僅需拖船Platform(activeballastsystems)•可拖回港口進行維修導致成本較高•安裝過程複雜，通常需•結構較輕TensionLeg要特殊設計之安裝船隻•平台穩定性高，不需要動Platform(TLP)•錨鍊負荷重，易產生

7、金態穩定系統屬疲勞資料來源：工研院IEK(2017/03)三、全球浮體式離岸風電發展現況與展望目前全球實際在海域運轉中之實體比例浮體式離岸風電平台共有三座，一座位於歐洲，另兩座在日本，另有兩座結束測試已拆除。表2：全球實體比例浮體式離岸風電平台案例搭載風力離岸開始運專案名稱主導廠商浮體平台型式水深機距離轉年分HywindSiemensStatoilSpar-buoy10km220m2009(挪威)2.3MWSemi-submersibleFukushima日本經產省日立重工100~Platform(420km20

8、13FORWARD丸紅2MW150mcolumn)Fukushima日本經產省Semi-submersible三菱重工20km100~2015-4-FORWARD丸紅Platform7MW150m(V-shape)Semi-submersibleWindFloatPrincipleVestas2011~Platform(35km50m(葡萄牙)Power2MW2016co