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離岸風力發電

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。

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 Flats、Gunfleet Sands、Thanet及倫敦陣列,其中的倫敦陣列為世界最大的四個離岸風力發電場之一。

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,全球營運中的離岸風力發電廠當中,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多格滩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。根据全球风能理事会英语Global Wind Energy Council《2022年全球风能报告》的统计,至2021年底中国離岸風力發電量方面超過了英國和德國,成為全球最大的離岸風力發電市場,佔全球總裝機容量的40%。[5][6]

歷史

5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
1998
2002
2006
2010
2014
2019
離岸風力發電裝置容量(百萬瓦).
Sources: GWEC (2011–2016)[7][8][9]歐洲風能協會英语WindEurope(1998–2010)[10]

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)[11] 。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[11]

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[12] 。 歐洲海域離岸風電場總裝機容量達到6,562 MW[12]。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))[12]

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[13] 。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[14]

挑戰

  • 風機壽命為20-25年,[15]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。[16]
  • 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[17]
  • 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[18]
  • 運輸時的受力和損壞評估
  • 腐蝕[19]
  • 施工不易[20][21]
  • 維修不易[22]
  • 風力電場對航行安全的影響[23]
  • 離岸風力電場對漁業的影響[24]

預測

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%[25]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[11]。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[26]

各地的離岸風電

台灣

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[27]。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[28]。目前台灣離岸風機都使用進口的發電機組[29]

2019年4月,沃旭做出大彰化東南及西南第一階段風場最終投資決定(final investment decision)後,也正式與西門子歌美颯簽署供應合約,協力促成亞太首座、同時也是歐洲地區以外第一座風機機艙組裝廠落腳台灣。[30]

 
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[31]
安裝容量(MW)排行
排名 國家/地區 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年[32][33] 2021[34]
1 中國大陸英语List of offshore wind farms in China 1,627 2,788 5,555 6,838 9,996 19,747
2 英國英语List of offshore wind farms in the United Kingdom 5,156 6,836 8,422 9,723 10,428 12,281
3 德國英语List of offshore wind farms in Germany 4,108 5,355 6,580 7,493 7,689 7,701
4 荷蘭英语List of offshore wind farms in Netherlands 1,118 1,118 1,118 1,118 2,611 3,010
5 丹麥英语List of offshore wind farms in Denmark 1,271 1,271 1,701 1,703 1,703 2,343
6 比利時英语List of offshore wind farms in Belgium 712 877 1,186 1,556 2,261 2,263
7 台灣 0 8 8 128 128 237
7 瑞典英语List of offshore wind farms in Sweden 202 202 192 191 192 191
8 南韓 35 38 73 73 136 104
10 越南 99 99 99 99 99 99
11 日本英语List of offshore wind farms in Japan 60 65 65 85 85 85
12 芬蘭 32 92 87 71 71 71
13 美國英语List of offshore wind farms in the United States 30 30 30 30 42 42
14 愛爾蘭 25 25 25 25 25 25
14 葡萄牙 0 0 0 0 25 25
16 挪威 2 2 2 2 2 6
17 西班牙 5 5 5 5 5 5
18 法國 0 2 2 2 2 2

參見

參考文獻

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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, 使得較陸上風力發電在同樣時間內能提供更多的電力, 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, 北海alpha, ventus場的風力發動機及變電所, 泰晤士河口的四個場, kentish, flats, gunfleet, sands, thanet及倫敦陣列, 其中的倫敦陣列為世界最大的四個場. 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 北海Alpha Ventus離岸風力發電場的風力發動機及變電所 泰晤士河口的四個離岸風力發電場 Kentish Flats Gunfleet Sands Thanet及倫敦陣列 其中的倫敦陣列為世界最大的四個離岸風力發電場之一 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 全球營運中的離岸風力發電廠當中 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多格滩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 根据全球风能理事会 英语 Global Wind Energy Council 2022年全球风能报告 的统计 至2021年底中国離岸風力發電量方面超過了英國和德國 成為全球最大的離岸風力發電市場 佔全球總裝機容量的40 5 6 目录 1 歷史 2 挑戰 3 預測 4 各地的離岸風電 4 1 台灣 5 參見 6 參考文獻歷史 编辑5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 1998 2002 2006 2010 2014 2019離岸風力發電裝置容量 百萬瓦 Sources GWEC 2011 2016 7 8 9 和歐洲風能協會 英语 WindEurope 1998 2010 10 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 11 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 11 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 12 歐洲海域離岸風電場總裝機容量達到6 562 MW 12 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 12 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 13 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 14 挑戰 编辑風機壽命為20 25年 15 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 16 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 17 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 18 運輸時的受力和損壞評估 腐蝕 19 施工不易 20 21 維修不易 22 風力電場對航行安全的影響 23 離岸風力電場對漁業的影響 24 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 25 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 11 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 26 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 27 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 28 目前台灣離岸風機都使用進口的發電機組 29 2019年4月 沃旭做出大彰化東南及西南第一階段風場最終投資決定 final investment decision 後 也正式與西門子歌美颯簽署供應合約 協力促成亞太首座 同時也是歐洲地區以外第一座風機機艙組裝廠落腳台灣 30 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 31 安裝容量 MW 排行 排名 國家 地區 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 32 33 2021 34 1 中國大陸 英语 List of offshore wind farms in China 1 627 2 788 5 555 6 838 9 996 19 7472 英國 英语 List of offshore wind farms in the United Kingdom 5 156 6 836 8 422 9 723 10 428 12 2813 德國 英语 List of offshore wind farms in Germany 4 108 5 355 6 580 7 493 7 689 7 7014 荷蘭 英语 List of offshore wind farms in Netherlands 1 118 1 118 1 118 1 118 2 611 3 0105 丹麥 英语 List of offshore wind farms in Denmark 1 271 1 271 1 701 1 703 1 703 2 3436 比利時 英语 List of offshore wind farms in Belgium 712 877 1 186 1 556 2 261 2 2637 台灣 0 8 8 128 128 2377 瑞典 英语 List of offshore wind farms in Sweden 202 202 192 191 192 1918 南韓 35 38 73 73 136 10410 越南 99 99 99 99 99 9911 日本 英语 List of offshore wind farms in Japan 60 65 65 85 85 8512 芬蘭 32 92 87 71 71 7113 美國 英语 List of offshore wind farms in the United States 30 30 30 30 42 4214 愛爾蘭 25 25 25 25 25 2514 葡萄牙 0 0 0 0 25 2516 挪威 2 2 2 2 2 617 西班牙 5 5 5 5 5 518 法國 0 2 2 2 2 2參見 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 離岸風力發電離岸風力發電廠列表參考文獻 编辑 Madsen amp Krogsgaard Press offshore 互联网档案馆的存檔 存档日期July 19 2011 in Danish BTM Consult 22 November 2010 Retrieved 22 November 2010 Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2011 互联网档案馆的存檔 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 Tender design output gains key to DONG s record low Borssele 1 amp 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