台灣應學習中國離岸風電自研自製迭創佳績

一、      中國大陸海上風電單日發電創世界紀錄

    據微信公眾號“三峽小微”消息，9月1日，受颱風“海葵”的影響，三峽集團福建區域海上風電場的最大風速達23.56米/秒，安裝在該風電場的全球首台16兆瓦超大容量海上風電機組實現24小時滿功率運行，單日發電量達38.41萬千瓦時，相當於近17萬人一天的生活用電量，創全球風電單機單日發電量新紀錄。這台16兆瓦風機是目前全球範圍內已投產的單機容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的海上風電機組，由中國完全自主研發、設計和製造，年均可生產“綠電”超過6600萬千瓦時。在風機安裝、運行過程中，已成功通過多個颱風考驗，機組監測各項振動數據及指標平穩，標誌著中國海上風電大容量機組研發製造及運營能力再上新台階，達到國際領先水平。截至2022年底，中國海上風電累計裝機已超3000萬千瓦，連續兩年世界第一，中國海上風電雖然起步較晚但發展迅猛。“十四五”可再生能源發展規劃提出“積極推動近海海上風電規模化發展”“推動深遠海海上風電技術創新和示範應用”。16兆瓦海上風機單支葉片長123米，葉輪掃風面積約7個足球場大小；輪轂中心高度152米，相當於50層樓高；每年可輸出超6600萬千瓦時的綠色電力，能滿足3.6萬戶三口之家一年的用電量。

   2010年至2021年，中國海上風電度電成本降幅接近56%。當前海上風電項目平均度電成本已降至0.33元/千瓦時左右，到“十四五”末有望實現全面平價。面向未來，海上風電發展前景廣闊。一方面，發展有資源，中國擁有約1.8萬多公里大陸海岸線，海上風能資源豐富。另一方面，中國電力負荷集中在東部沿海地區，但能源資源主要集中在西部和北部地區，靠近沿海地區發展海上風電，能夠實現地利之便。根據《“十四五”可再生能源發展規劃》，中國大陸將推動山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣等千萬千瓦級海上風電基地開發建設，推進一批百萬千瓦級的重點項目集中連片開發，結合基地開發建設推進深遠海海上風電平價示範和海上能源島示範工程。風力發電機來自中車株洲電機，葉片來自中材科技。全球首台16兆瓦海上風電機組主機由上萬個零部件組成，關鍵部件均已實現100%國產化。研製過程中，金風科技協同了數十家企業、大學及科研院所，產業鏈上下游高效協同、產學研深度融合，為風電行業發展奠定了堅實基礎。

二、兩岸風力發電差距

(一)設備製造及施工設計

  台灣離岸風電場完全發包給國外財團，風電設備不會製造也無施工技術，發包國外造成離岸風電電價甚高，約為中國的1.6倍。且無法培植台灣風電相關設備製造及施工技術。台灣與中國大陸海域都有颱風天災，此與歐洲不同，因此中國工程師在施工上自行改良，但台灣無此經驗風險較高。

(二)核綠共生與非核家園

    蔡政府堅持廢核，而可再生能源進展緩慢且受限，規劃80%的火力發電根本無法達到國際2050淨零碳排目標，且缺電、高電價及空屋的噩夢很難揮去。

(三)中國大陸風力發電成果

   中國大陸積極推動風力發電是為減少二氧化碳排放以確保能達到碳中和之改善氣候變化終極目標，在去年9 月22 日的聯合國會議上，中國提出了到2060 年實現碳中和的目標。中國穩紮穩打地建設著自己的風電場。如今中國有超過13.5 萬台風電機，每年可生產235GW以上的電力。同時，中國還是世界上最大的太陽能電池板出口商。實際上，儘管煤炭發電廠仍然支撐著中國經濟，但已有跡象表明，中國正在慢慢開闢可再生能源的新途徑。過去兩年，中國的離岸風力發電新增裝機量超越其他國家，位居全球第一。根據GWEC數據測算，至2030年，中國預計新增52吉瓦的離岸風力發電裝機，將以58.7吉瓦的總裝機容量成為世界離岸風力發電累計裝機容量最大的國家。中國大陸海岸線長達1.8萬公里，可利用海域面積300多萬平方公里，海上風能資源豐富。中國政策支持推動離岸風力發電發展，與台灣不同的是中國風電設備是自己製造，施工亦不假手外人，因此離岸發電成本較台灣低很多，經濟效益很大。2014年，中國原先明確訂定離岸風力發電每度電價新台幣3.64元，現又降至3.21元，這個價格遠低於台灣外購價。政策之外，中國離岸風力發電的蓬勃發展同樣離不開技術的進步。在中國離岸風力發電發展初期，主要依賴對國外海上風機的進口。然而中國海床的構成與歐洲不同，中國海域的颱風也給離岸風力發電機組帶來了嚴峻的挑戰，這使得直接引進的歐洲風機有一定程度上的「水土不服」，也導致中國離岸風力發電機組基礎段的工程成本高於歐洲，經過自己研發製造設備已大幅降低成本。

三、浮動式離岸風電技術發展展望

   各國政府發現浮體式離岸風電的市場商機後，紛紛投入浮體式離岸風電產業發展。目前，除歐洲外，中美二國也袃積極發展。美國北加州擁有美國最強的海上風力，具有生產清潔能源的巨大潛力。但其大陸架迅速下降，直接在海底建造傳統的風力渦輪機成本很高。加利福尼亞州正在推進一項開發全美國首個浮動海上風電場的計劃，美國政府將距加州海岸約20英里的五個租賃區拍賣給計劃開發浮動風電場的公司。浮動平台可以支持產生10MW或更多電力的風力渦輪機，一些最強的風力資源遠離海岸，位於水深數百英尺的地方，例如美國西海岸、五大湖、地中海和日本海岸。美國一些最強大的海上風力發電潛力位於水深不適合固定渦輪機的地區，包括西海岸附近。雖然漂浮式海上風電場正在成為一項商業技術，但仍有一些技術挑戰需要解決。平台運動可能會對葉片和塔架造成更大的力，以及更複雜和不穩定的空氣動力學。此外，隨著水深變得非常深，繫泊線、錨和電纜的成本可能會變得非常高，因此將需要更便宜但仍然可靠的技術。台灣既然想發展離岸海上風力發電，應作長期完整規劃將海上牧場、休閒娛樂及浮式海上發電綜合應用，未來發展無限。

   風力渦輪機離岸愈遠愈能獲得更高的效率，對於尋求清潔能源減少化石燃料依賴而言，遠離海岸的廣大深海區發展浮式風力發電非常有願景。遠海的風力往往更強且更穩定，這些結構位於深水區需考慮平台的設計、建造和維護的複雜性。深水平台必須漂浮、牢固地繫泊在適當的位置，並且能夠在相當惡劣的條件下運行。這項任務無異於在持續動態、本質上不穩定的環境中保持 30 層樓的直立和穩定。風浮平台是在造船廠建造，在那裡組裝和安裝風力渦輪機塔架、機艙和葉片。然後由商業拖船將完成的組件拖到位。一旦到位，平台必須固定在海底。繫泊系統不是靠錨在海床上的抓力，而是靠錨鏈的重量。在此類應用中，合成材料通常優於鋼絲繩或鏈條，因為合成材料重量更輕、強度相當、不易腐蝕且使用壽命更長。台灣的離岸風電缺乏長遠規畫，未建立自己的國產風機設備製造及施工能力，完全依賴外國廠商因此施工成本及未來電價都很高，台灣目前規劃的海上風機都採用固定式基座的風機，也就是透過打樁固定在海床上，不僅水深受到限制，選址也無法離海岸太遠，因此產生漁業及航道干擾問題，而打樁產生的噪音更影響「中華白海豚」的生存環境。雖然水下基礎天差地遠，但上半部採用的風力發電機型式兩者大同小異，普遍而言，浮動式平台不須考量基樁的承受度，較適合安裝大型風機。浮式風機仍有技術和後勤的挑戰問題須克服。台灣欠缺繫泊與錨定相關的海洋工程產業，除了缺少工程經驗，硬體設備也有不足之處。浮式風場對港口基礎建設要求很高，需要動力強大的工程吊車，重件碼頭的地基也需要特別加強，國際上的浮式平台經驗豐富，在浮動平台的繫泊與錨定工程上已成功克服無數惡劣天氣的海域。面對浮動式風機未來展望，很多業者對於開發深水區域的風能都表示有興趣。