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台灣應藉重中國離岸風電領先全球技術
2024/04/21 16:21
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台灣應藉重中國離岸風電領先全球技術



一、兩岸風力發電技術及觀念差距

 

   報載桃園地區近日跳電頻傳,兩天就停電4次,影響上萬戶居民生活。桃園市長張善政認為政府能源政策有問題,造成台電負債3820億,電力基礎設施維修不到位,所以才造成意外跳電越來越頻繁。彭博社專欄作家Tim Culpan指出,台灣可再生能源目標無法達成是因為政策衝突、目標誤導、規劃糟糕,政治意識形態掛帥及繁瑣不務實的採購法。其實台灣的風電缺失根本不須外人指點,只要比較兩岸的做法就一目瞭然。台灣的風力發電有兩大問題就是沒有本土技術又沒有符合商業頭腦的政策,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船及維護技術,立委王鴻薇質詢經濟部長王美花,台電離岸風電一期花費250億元,21台機組有2台連續3個月發生故障,所採購的日本日立公司風電機不再生產變成孤兒發電機,日後維修困難。台灣發包國外風電公司,不思自建技術造成離岸風電電價約為中國大陸的1.6倍,且無法培植台灣風電相關設備製造及施工技術。中國離岸風電自行研發創新技術,建立完整風電設備產業鏈,連續製造兩艘離岸風電施工船,為中國海上風電開發走向深海再添利器。“十四五”期間,中國規劃了五大千萬千瓦級海上風電基地,並推動近海規模化開發和深遠海示範化開發。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。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。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。

 

   台灣風電由於國內市場小,無法像中國大陸發展大規模風電設備製造工業本情有可原,但在商言商,在風電設備外購及施工外包情形下卻漠視商業利益及採購技巧。報載外媒批評台灣風電採購政策錯誤,彭博社Tim Culpan直言,因為台灣採購法原因,丹麥、日本等承包商必須按合約向台灣政府購買6成的零件,但台灣並沒有相關經驗,也沒有足夠的能力去製造這些零件,這就使的外國廠商原有的經驗都全無用武之地了。而台灣其實也只有極少數的幾家公司有能力生產相關零件,這樣的市場壟斷就導致了價格的飆高,更惡性循環的是,這幾家公司並沒有按時交貨的能力,因此他們把違約金加進成本中,把這些零件的價錢推的更高。Tim Culpan的批評不一定正確,但放眼中國大陸目前是世界離岸風電的領頭羊,不但設備較歐日便宜且施工迅速,兩岸經貿關係密切,離岸風電是中國大陸的強項,對台灣又有地利及相同語言的便利,想要台灣綠能建設達標,應摒棄意識形態充分利用中國大陸的產能及技術。

 

二、中國大陸的風電發展值得學習

 

   根據世界風能協會(GWEC)的報導,中國擁有世界上最大的可再生能源發電系統,截至2023年底,中國可再生能源裝置容量已達1,450吉瓦,超過火電裝置容量。2023年中國水力發電、風電、光伏發電等再生能源新增裝置容量創歷史新高,達到290吉瓦,佔全國新增發電裝置容量的80%以上,貢獻全球一半以上增加的再生能源容量。清潔能源(包括再生能源、核電、電網、儲能、電動車和鐵路)正在成為中國經濟成長的主要動力。2023年,中國新增風電併網容量75.9吉瓦,較前一年增長102%。截至2023年底,中國風電累計裝置容量達440吉瓦,佔世界風電裝置總量的43%。2021年起,中國開始規劃在北方省份建造大型風電和太陽能發電基地,特別是在荒蕪的戈壁和其他沙漠地區。截至2023年12月,首批大型基地已建成併網,總裝置容量45.16吉瓦。 第二批、第三批核准總容量超過50吉瓦。除了北方省份的大型陸上風電基地外,中國西南地區還將建造兩個水力發電/風電/太陽能一體化巨型基地。在東部沿海地區,離岸風電正呈現從近岸轉向深海、從單體計畫轉變為大型基地的趨勢。業界預計2024年離岸風電新增裝置容量將超過10吉瓦,且成長到2030年,這股勢頭將維持下去。台灣經濟部向民眾公佈2023年台灣離岸風電成果,稱截至2023年底,已安裝風電機組283台,累計裝置容量達2.25吉瓦,吹牛領跑亞太,台灣離岸風電設備、技術及施工均靠外商如何領跑亞太?

 

   中國風電發展的規模和速度都非常大,作為全球最大的再生能源市場和最大的再生能源技術供應鏈,中國預計將在幫助實現2030年將再生能源能源增加兩倍的全球目標中發揮至關重要的作用。從2010年開始,中國風電累計裝置容量連續十三年穩居世界第一,近兩年,中國離岸風電累計裝置規模更是佔全球一半左右。依據人民日報報導,中國已形成完整的離岸風電產業鏈,風力機產能佔全球60%,葉片產能佔全球64%,變速箱產能佔全球市場的80%,發電機產能佔全球市場的73%,固定式基礎 的產能佔全球市場的76%。 中國已成為全球離岸風電累積裝置規模最大的國家,並帶動全球離岸風電發展。在距離山東省萊州市海岸11公里的國家級海洋牧場示範海域,坐落著全國首個「離岸風電+海洋牧場」融合發展研究試驗計畫。萊州「離岸風電+海洋牧場」計畫裝置容量304兆瓦,於2023年3月全容量併網。近日,中船科技有限公司在山東風電基地成功下水18兆瓦離岸風電機電傳動系統研發試驗平台,標誌著中國離岸風電工程正式運作技術研究中心測試中心。這是重要的里程碑。該研發測試平台的成功上線,意味著中國離岸風電技術進入了新的發展階段。隨著全球清潔能源需求的不斷增長,離岸風電作為清潔、可再生的能源形式越來越受到人們的關注和關注。離岸風力發電是中國目前到2025年的五年計畫的重點,該計畫要求掌握深水風電技術並開發低頻輸電系統以促進大容量海上設施。

 

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。

 

 

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