能源開發不但是國家重要的基礎建設，更是長期的產業投資計畫，而離岸風電一方面可解決土地問題、減少影響人類活動範圍， 另一方面也可以擷取到更好的風能得到更大的發電效益，因此更是目前重要的能源開發項目。一座離岸風場的生命週期可長達25~30年，並分為四個階段：前置作業的「探勘開發期」、設備安裝的「建設期」、能源產出的「運維期」、以及最後汰換老舊設備的「退役期」。
一座離岸風場的生命週期可分為探勘開發期、建造安裝期、運維期、及退役期。(圖片來源：EnBW安能)
探勘開發期－風場建設前不可少的準備動作
對於開發商來說，每一座風場都是一項鉅額的投資。嚴謹執行建設前的探勘調查，不僅是為了能夠找到條件優良的風場場址、協助風場工程規劃更完善、更能事先評估未來風場開發可能遇到的挑戰；此外，詳細的探勘調查報告和取得第三方認證也，能讓風場的融資計劃執行得更順利，讓投資人更安心。
探勘與開發期約1至5年，調查內容依目的性可區分為「風場潛力評估」及「開發影響評估」兩類。前者包含風能潛力的研究、離岸大地工程調查等項目；後者則聚焦於如何降低風場建置可能為環境帶來的影響，包括對環境敏感性，以及風場周邊生態的觀察。
離岸風場建設前的探勘開發工作相當重要，需要嚴謹地執行。(圖片來源： EnBW安能)
風能資源評估－找到最具風能潛力的場址及最佳風機佈置
一座離岸風場動輒千萬、甚至億瓦的裝置容量，若是錯估風能帶來的產電效益，可能會發生風場產電量不如預期，甚至導致營運的虧損。因此風能潛力的調查是風場選址時相當重要的環節。
風能評估是透過分析氣象觀測資料，並輔以數據模擬來了解場址的平均風速及海上氣象特性，並預估此場址未來的預期經濟效益。而因為台灣在夏天時常會有颱風行經，因此極限風速的推估也是重要評估項目之一。利用歷史颱風侵臺時刻時期的風速資料進行臺灣地區重現期達50年的極限 風速的推估，推估方法參考由丹麥科技大學開發的極限風速評估軟體WAsP的推估方法，用以推估臺灣未來即將架設離岸風機的位置的極限風速值，以了解該位置需要承受的耐風等級。
根據美國太空總署NASA的研究分析顯示，台灣西部彰化沿海風力常年都在7m/s以上，風力平均密度超過750W/𝑚2。[註1]；而在國際工程顧問公司4C Offshore發表全球「23年平均風速觀測」研究中，可看出在全球風況最佳的前20處離岸風場，台灣海峽便佔了16處[註2]，足見台灣的離岸風能擁有相當高的潛力。
圖為能源局規劃台灣沿海地區共36處離岸風場潛力場址位置(圖片來源：經濟部)
離岸大地工程調查－掌握風場水下的開發環境
在風場的建設過程中，地質的不確定性是離岸風電最大的成本變動因素之一。為了讓離岸風場的各項設備都能穩固的架在海床上，在施工前必須先了解該風場的地質條件、描繪水下的地形變化、探查是否有古文物遺址、評估土壤液化的潛在可能性等。開發商也可根據這些調查結果，評估風場的施工工法、規劃風機安插位置和海纜的佈陣。(延伸閱讀：離岸風電大解析(二)：從離岸風場到陸上電網的「電力之旅」)
環境影響評估－降低風場開發帶來的環境衝擊
探勘開發期除了要徹底調查風場水下條件之外，也需審慎評估開發時對周邊環境的影響，如風場海洋生態、鳥類遷徙路徑、陸域電纜與變電站附近生態、漁獲與船隻航行的路徑。
在台灣，經濟部在公布潛力場址之前，便已先行避開環境敏感性高的區塊[註3]，並要求開發商先提出「環境影響說明書」，經《環境影響評估法》與環評大會審核通過後，才能開始建設工作。以安能亞太參與投資的海鼎風電(Formosa III)為例，旗下三座風場早在2018年2月通過環保署環評審查，預計將爭取在第三階段區域開發脫穎而出，並可望在取得開發籌設的許可後開始動工。
在台灣，離岸風場需經環評審查通過後，才可進行後續的施工作業。(圖片來源：EnBW安能)
為了讓風場後續20至25年的建設和運維過程更順利，在離岸風機豎起之前，開發商早已投入大量人力及成本在風場環境的探勘及規劃作業。除此之外，政府也積極引進國外第三方專業機構進行認證，了解風場開發可能面臨的風險與因應機制。今年6月，台灣更組成代表團對參訪德國，成員包含了驗船中心、船舶暨海洋產業研發中心及全國認證基金會等，並至安能集團位於德國漢堡的離岸風電辦公室，了解專案驗證(Project Certification)以及其他第三方認證等作業相關經驗。
安能亞太目前在台灣參與投資的海鼎風電(Formosa III)雖然尚未取得開發許可，但探勘開發的相關工作於2018年起已陸續完成。未來這三座裝置容量高達2GW的離岸風場建設完成後，可望為台灣的再生能源發展錦上添花！
一座風場的組成通常包含數座離岸風機、海底電纜(風機與風機之間的海底電纜及輸出海纜)、海上變電站、陸上變電站及陸上電纜。海上的風力由風機從動能轉換為電力後，透過海底電纜運送到海上變電站升壓，再利用輸出海纜與陸上電纜傳輸至陸上變電站降壓或升壓，併入電網將電力輸配到每個家庭用戶。一旦少了任何一項設備，這趟「電力之旅」就沒辦法順利完成。
離岸風場的電力需經由海底電纜、海上變電站、陸上變電站等設備的協助，才能輸配給各個用電戶使用。(圖片來源：EnBW安能)
離岸風機的「神隊友」們
一座風場中，風機往往被視為風場最重要的核心資源(延伸閱讀：離岸風電大解析：離岸風場的「靈魂」－離岸風機)。但根據財團法人船舶暨海洋產業研發中心2016年的研究報告指出，相較於陸域風場中風機系統占總建置成本80%左右，其在離岸風場建置成本僅占41%[註1]。顯示在離岸風場中，除了風機系統，其他建設也各自扮演著舉足輕重的角色呢。現在讓我們一起來認識這些離岸風機的「神隊友」們吧！
歐洲離岸與陸域風場建置成本結構分析。(圖片來源：經濟部)
海上變電站(水上變電站)
海上變電站主要負責匯集離岸風機所產生的電力，並將其升壓至合適的電壓，確保電力順利地透過輸出海纜運輸及併入電網，減少輸送過程的大量電力損耗。海上變電站上配置有升壓變壓器、資料獲取與監控系統、柴油發電機及警報與海上通訊系統等設備。因座落於風強浪大、鹽度高且腐蝕性強的海上環境，海上變電站會採用封閉式鋼質結構，且所有設備金屬配件材料須有抗環境腐蝕防護，因此海上變電站的建造與後續運營作業的難度比起陸上變電站來得更高。
安能集團位於Baltic 2風場的海上變電站。(圖片來源：EnBW安能)
海底電纜與陸上電纜
海底電纜如同離岸風電的生命線，是連接離岸風場及陸域電網的主要設備。鋪設於風機與風機之間的海纜稱為「陣列海纜」或「場內海纜」(array cable)，以串聯的方式連結風機；將風場電力輸送上岸的海纜則稱為「輸出海纜」(Export cable)；最後再由「陸上電纜」接手岸上的電力輸送任務。相較於陸域風力發電，離岸風電需面對變化莫測的海象條件與氣象狀況，包括水深條件、地質狀況、海床變動狀況及海流波浪等海流營力之因素，因此技術門檻較高，開發成本相對也較高，財團法人船舶暨海洋產業研發中心也指出，海事工程海底電纜的安裝佔整個離岸風場開發成本的13%[註2]，甚至高於變電站(5%)的設置成本，海底電纜對於離岸風電的重要程度可見一斑。
安能集團海纜鋪設作業。(圖片來源：EnBW安能)
陸上變電站
陸上變電站不僅是離岸風電系統的一環，更是整條陸域電力系統中負責輸、配電的重要設備。其主要的任務是將電力調整至合適的電壓，再併入電網來提供不同用電戶的需求。以台灣供電系統為例，離岸風場所產生之電力需透過一次變電所降壓為22-11仟伏特來提供中小型工業用戶，而一般民生用電則需透過配電變電所或二次變電所再次降壓後提供[註3]。
離岸風電所產生之電力經降壓後可併入電網以提供用電戶使用。(圖片來源: EnBW安能)
龐大新興產業帶來的新機會
離岸風電中每一項設施背後都各自涵蓋精密的技術研發和完整的產業鏈，需要來自海事工程、電機工程、專案管理、以及風場運維等各領域專業人才共同投入這項產業。
而安能集團在2019年底即將完工併網、同時也是德國目前最大的離岸風電專案Hohe See與Albatros開發案便是最好的例證。自2017年開始建設工程以來，已有超過600位員工在海上風場工作，並有各領域人才在德國漢堡的離岸風電開發總部支援海上的建設任務。
事實上，根據經濟部工業局的調查，到2020年，台灣的離岸風電產業將會新增2,010到2,700名的人才需求[註4]。2020年之後，隨著國產化目標的落實，也將創造更多的工作機會，進而帶動離岸風電供應鏈成型，可說是台灣當之無愧的「明日產業」！
已有超過600位員工在安能集團位於北海的Hohe See與Albatros開發案工作。(圖片來源：EnBW安能)
