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!