2019.08.22

台灣離岸風場特有議題國際論壇

由臺灣大學能源中心、臺灣大學工學院船舶及海洋技術研究中心主辦的「臺灣風場特有議題國際論壇」今(22)日上午在台大集思國際會議中心舉行,為期兩天的論壇將針對臺灣風場之特有議題包括風場運維、颱風、潮濕氣候下的侵襲、腐蝕且未來可能橫掃離岸風電市場的浮式風機等議題進行意見交流。台灣主要離岸風電相關開發商和供應商包括沃旭、哥本哈根基金、達德、安能、上緯;風機製造商包括MHI Vestas以及國營事業包括台電皆派專家出席。 能源局副局長李君禮、台電副總經理陳建益、綠能產業推動中心副執行長上午皆出席開幕儀式。李君禮致詞時表示,台灣98%能源幾乎從國外進口,自產能源只有2%,這樣的配比將會是台灣的能源危機。所以提升台灣自產能源占比,是台灣目前非常重要的工作。而在台灣缺乏石化原料,又要提升自產能源的唯一解決方案,就是發展再生能源。這不僅是對抗溫室氣體效應、氣候變遷,而是能源自主。臺灣是全球第二大太陽光電市場,有很強的太陽能供應鏈;臺灣海峽有穩定且強勁的風能,因此在十年前台灣西岸發展了陸上風機,但是臺灣地狹人稠,使得陸域風機發展受到限制,因此離岸風電的發展提供了新的機會。李君禮也表示,2017年兩支離岸示範風機在運行,首個示範風場將於年底問世。能源局在第一和第二階段以競標和遴選方式開放14座風場開發。裝置容量為5.5GW,2025年前需建置完成並商轉。在台灣開發風場,會面臨到跟其他國家不同的挑戰,因為我們有地震、颱風、腐蝕問題,因此必須要預先準備,台灣在地專家其實對於天然災害很有經驗,因此在地的專家跟廠商可以分享相關經驗和知識,藉由這個平台交流對話,有望解決台灣特有的離岸風電問題。 綠能科技產業推動中心吳副執行長致詞時表示,臺灣的燃煤資源很有限,為了減少進口,並且與全球同步減碳,台灣政府大力推動再生能源計畫:2025年,20%的電力將來自以太陽能和風能為主的再生能源。如同李君禮副局長所說,台陽能產業鏈已臻成熟,對於離岸風電,對於臺灣還是新產業,在建置方面也會面臨到技術上的問題,原因是因為臺灣會有地震、海床容易鬆軟、常有颱風等等。因此能夠設計出可承受天然災害侵襲的風機,是非常具有挑戰性的工作。臺灣可以向歐洲廠商的經驗借鏡。因此綠推中心也很樂意支持這個活動,打造一個平台來探討這些問題,也會對於亞洲離岸風電的產業會有助益。

 

在台灣風場維運方面,由於台灣首座離岸示範風場今年底才問世。不過,台灣在陸域離岸風電的維運就已經累積了近十年的經驗。 台電再生能源廠長林恆山分享台電陸域風場運維經驗。台電目前裝置容量達41GW,發電量一年22萬Gwh。人均用電量約為1.82kw, 比發達國家日本的1.68kw較高。未來台灣在節電的工作要再加強。 目前有16座風場,169支風機,分別由Vestas、Gamesa、GE(以上為Gearbox drive turbine) Enercon以及荷蘭風機製造商(不過目前已不存在)提供。因此可以想像,所以維護工作是非常複雜。 林恆山表示,台灣夏季風力較弱。重點是把握這段時間適合做維護工作。 在冬季台灣的風力容量因素高達30,是夏季的兩倍。在澎湖外島風力則高達40。如果要在外島澎湖建陸域或離岸風場,必須考量的重點是要把電拉回台灣本島的問題。在六月到八月,風向來自南邊且風力較弱;從九月開始風力轉強,十月到隔年二月,是台灣東北季風高峰期,也就是台灣風力資源最豐富的時期。 對於風機維護者來說,颱風是比較麻煩的一件事。石門風場的風機,在平均風速來到10公尺/秒,就必須今行人工風機。我們有機制能夠預測風速增減,但是卻不知道風速的極限會到哪裡。過去,台電經常會受到機械設備損失,也會導致財務浪費。「減少成本」是台電風機維護的關鍵。 作為風機維護單位,必須考量到吊裝相關器材的難度。台灣的東北季風季節高達半年,使得有時必要的吊裝作業無法進行。維護風機本體到防制腐蝕,是風機維運的基本工作;但是因此制定維運策略方面,林恆山提出兩個重點:1) 性能優化;2)監測及診斷問題的技術。 林恆山特別強調監測以及診斷技術風機問題的重要性,以進行預測性維護的基本,減少失誤,確保風機發電。可以利用的技術很多,包括oil purity check, transformer installation measurement來預防機械故障。最重要的是,有些故障是可以提前被預估且被預防的。假如等到風機完全故障,又加上東北季風季節維修空窗期,就會出現風力發電下降的情況。使用condition monitoring system,在風機出現問題的初期階段(而非後期階段),就可以採取行動。在台灣有很多研究機構在做這樣的設備監測系統。另外,葉片損壞監測系統也很重要,microphone array recording 是目前較有效的方式。

 

 

上緯新能源總經理林雍堯,除擁有台灣首兩座示範風機的經驗,今年底上緯和沃旭、麥格理、Zera等股東合資的台灣首座示範風場也將完成。台灣離岸風電維運方面,他認為文化差異是個值得探討的問題。 林雍堯表示西方國家的工作夥伴,溝通模式較為直率坦白,與台灣文化不大一樣。並且將歐洲經驗可轉化為較適合本土的方式。在歐洲離岸產業有非常成熟的經驗,但是在台灣離岸風電是新產業,對於環安衛等歐洲國家相當重視的議題,台灣目前還在學習階段。他並舉例,離岸風場用船,會有漁夫說可以用漁船改裝成離岸風電工作船,但是歐洲工程師認為改裝船並不符合安全標準,甚至連遮棚都沒有?雖然問題好像很瑣碎,但本土開發商跟當地社區與外籍開發商的觀念有時候會是衝突的。 在管理方面,林雍堯認為以往在碰到衝突時,本土廠商採取的模式會是「上級說了算」,但是離岸風電所涵蓋的專業太廣泛,最好的方式應該是bottom-up。也就是鼓勵員工在出問題的時候,出面阻止高層,且是沒有顧忌能去阻止錯誤發生。 林雍堯說過去在馬政府也到訪上緯的時候,曾宣布千支風機計畫,再生能源佔比約3%。蔡政府上台的時候後再生能源目標更具挑戰性,2025年再生能源要達到20%。而沈榮津部長再生能源的目標可能再提高至25%。所以台灣政府的態度非常明確。林永堯也提到核電佔比從兩、三年前的四成下降到現在的一成。 「大家都說再生能源很貴,但是要從CAPEX(資本支出)、OPEX(營業費用)整體面向來看,核電跟再生能源隨著技術成熟有相當的差異。 台灣初期招標遴選離岸風電躉購電價為$5.5,但是競標價格現在已經下降到$2.2新台幣。再生能源要怎樣降下CAPEX、OPEX,要怎樣增加AEP,讓風場具有競爭力,就會是每個風場的KPI。 林雍堯說上緯目前把O&A分成兩大部分,第一是風機,第二是其他風場內系統(BOP),例如水下基出、電纜、變電站、轉接段等等。而BOP又有兩個重點,第一是運輸船,第二是機具保養。為什麼有這樣的結構,因為可以讓本土公司專注於台灣已經專長的技術。但是風機則需要製造商去保證風機的性能,風機安全才能確保風場能夠順利運轉。

 

 

負責wpd陸域風場維護的區域經理施長志即表示,WindManager的總部位於不萊梅(Bremann)。主要負責的工作有兩大塊:運維的商業管理以及技術管理。其中商業管理包括財務、金融上面的估算,而技術管理即與風機的本身部件維護有關。WindManager在歐洲總部有一個透過Robosoft-Intergration軟體來連結全球管理風機的中控中心。透過這個中控中心,可以掌握世界每個角落的風機情況,而在地的經理人必須要隨時向總部報告,以維護風機安全。施長志也提到,在歐洲看十分正常的事情,在台灣的天氣跟濕度之下是完全不同的兩件事。「為什麼你們一天只能維修兩支風機?」這是施經理經常聽到德國同事的問題。第一台灣氣溫太高且濕熱,也無法要求員工快速地做完工作,因為能源局每年都會有風機相關的嚴格稽查。 而為哥本哈根基金(CIP)做運維管理顧問公司Peak Wind 顧問總監Mathias Albrecht,是德國空軍退休飛官。在結束十一年飛行生涯後,轉換跑道進入海事工程行業,從事離岸風電的運維。由於CIP台灣目前的風場尚未建置,仍在籌備階段,因此身為O&M顧問目前能做的是「做相關預測工作。」一般而言,整體風場的壽命與其風機壽命一席相關,風機的使用年期約20-25年,這將近四分之一世紀的時間,就會交由運維部門來負責。主要工作為。處理重大缺失, 密集監控以及目前風場除役。他也提到,電纜、單樁、塔架等都有非常特別且專精的運維技術。Albrecht表示,做好運為工作有幾項要點: 1) 蒐集當地情資 2) 充分了解當地法規和政策框建 3) 詳細研擬O&M策略(包括整體規劃、工作自承、外包比例、尋找合格在地夥伴) 4) 建立完整組織 5) 簽署服務合約(新興市場通常較傾向簽屬長期合約) 6) 零件規劃和補給 7) 碼頭規劃 8) 物流 9) 環安衛管理

 

 

在台灣的這段時間,他也發現所謂企業文化差異的相關問題,認為有些供應商喜歡先挑選商業模式再做產品,而非先了解客戶需求再去設計產品。船舶就是一個最好的例子。「在製造船舶或任何離岸風電產品時,真的可以多加利用有經驗的專家,與開發商做非常非常緊密的連結和交流,對大家都有益處。」他同時也表示,台灣目前的勞動法無法讓他像在歐洲時安排工作人員在固定的時間內排休或結束工作,另外政府禁止中國製造船舶等法規,也會讓開發商感到困擾並間接影響成本。

 

 

而隨著白鹿颱風在明晚有可能發布海陸警報,今日的台灣離岸風場特有議題也包含了颱風相關議題。來自國外和國內知名大學的研究學者,分享了預測風力對於影響風機的模型,以及相關參數。台電的游振和組長則以蘇迪勒颱風中港風場風機損害相關情況,強烈風速經由高轉速讓風機的轉向系統遭到破壞,葉片轉向工作角度撞向塔架,並破壞塔架本身以及法蘭;也有碰過機艙被破壞的情況。蘇迪勒最大陣風達每秒54公尺,且每秒變化可達10-12公里。對於風機轉向系統是非常大的傷害,且可能造成電連破壞和監視器播壞的問題。台電認為藉由改良Yawing以及pitching系統可減緩破壞情況,在颱風來襲前都應該要增加備用電連系統。

 

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