離岸風力發電

離岸風力發電（Offshore wind power），又稱離岸風力能源，係於海上建設風力發電廠，通常設置地點位於大陸架，利用風能進行發電。一般而言，海上風力資源較陸上豐富，且風向較為穩定，使得離岸風力發電較陸上風力發電在同樣時間內能提供更多的電力[1]，且設施遠離民眾居住地，各界對此類鄰避設施的反彈也較小。

北海Alpha Ventus離岸風力發電場的風力發動機及變電所
泰晤士河口的四個離岸風力發電場：Kentish Flats、Gunfleet Sands、Thanet及倫敦陣列，其中的倫敦陣列為世界最大的四個離岸風力發電場之一。

2015年以前，離岸風力發電成本通常較陸上發電成本為高[2]，但於2016年起全球各地離岸風力發電競標價格較過去顯著下降。例如，荷蘭波瑟勒 (Borssele) 1號與2號離岸風力發電場，合計裝機容量為700百萬瓦特 (MW)，競標合約價格已降至每度電0.0727歐元 (€72.70/MWh)，若包含輸電設備為每度電0.087歐元 (€87/MWh)[3]；另外，丹麥 Kriegers Flak 離岸風力發電場裝機容量為600百萬瓦特 (MW)，競標合約價格更降至每度電0.0499歐元 (€49.90/MWh) (不含輸電設備)[4]。

截至2018年，全球已營運的離岸風力發廠當中，英國Walney Extension 離岸風力發電場裝機容量為 659百萬瓦特 (MW)，為世界最大的離岸風力發電場；而裝機容量 630百萬瓦特 (MW) 的英國倫敦陣列 (London Array) 風力發電廠則為第二大；裝機容量 600百萬瓦特的荷蘭 Gemini 則位居第三。但前述風力發電廠與計畫中的多格滩4,800百萬瓦特 (MW)、Norfolk Bank 7,200百萬瓦特 (MW)及Irish Sea 4,200百萬瓦特 (MW)等相比，規模仍為較小。至2017年底，全球離岸風力發電總裝置量為18,814百萬瓦特 (MW)，其中84.4%位於歐洲。英國為全球離岸風力發電裝置量最多的國家，占36.3%；德國位居第二，占28.4%；中國大陸位居第三，占14.8%[5]。

歷史
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
1998
2002
2006
2010
2014
2019
離岸風力發電裝置容量(百萬瓦).
Sources: GWEC (2011–2016)[6][7][8] 和歐洲風能協會(1998–2010)[9]

歐洲是海上風電的世界領先者，1991年在丹麥安裝了第一座離岸風電場（Vindeby）[10] 。2009年，歐洲海上風機平均額定容量約為3 MW，未來風機容量預計將增至5 GW[10] 。

到2014年1月，已經在歐洲建設了69個離岸風電場，年平均額定容量為482 MW[11] 。 歐洲海域離岸風電場總裝機容量達到6,562 MW[11]。英國迄今為止最大容量為3,681 MW。丹麥排在第二位，安裝了127.1 MW，比利時排在第三位，總計571 MW。 其次是荷蘭（247 MW），瑞典（212 MW），芬蘭（26 MW），愛爾蘭（25 MW），西班牙（5 MW），挪威（2 MW）和葡萄牙（2 MW））[11]。

在歐洲以外，中國大陸政府已經制定了到2015年安裝離岸風電裝機容量5 GW的宏偉目標，到2020年將達到30 GW，這將超出其他國家的容量。 然而，2014年5月，中國大陸離岸風電裝機容量為565 MW[12] 。2016年中國離岸風電裝機容量增加到832 MW，其中636 MW是中國大陸製造[13]。

挑戰
  • 風機壽命為20-25年，[14]在丹麥有專門的除役公司，能以每百萬瓦2到4百萬丹麥克朗的價格回收機組，此費用於建構時由擁有者所保證。[15]
  • 風機結構的自然頻率應避開震動頻率。
  • 風機葉片的疲勞載荷[16]。
  • 強烈海風吹起的海浪造成「鹹水煙」，可能嚴重侵蝕風力發電機結構與電氣設備[17]。
  • 運輸時的受力和損壞評估
  • 腐蝕[18]
  • 施工不易[19][20]
  • 維修不易[21]
  • 風力電場對航行安全的影響[22]。
  • 離岸風力電場對漁業的影響[23]。

預測

對2020年的預測估計，歐洲水域的離岸風電場容量為40 GW，這將提供歐盟電力需求的4％[24]。歐洲風能協會（WindEurope）已經設定到2020年達到40 GW的目標，到2030年達到150 GW[10]。預計到2020年，全球離岸風電裝機容量將達到75 GW，其中有來自中國大陸和美國將顯著的貢獻。

經濟合作與發展組織（OECD）預計，到2030年，離岸風電將在2030年達到海洋經濟的8％，其產業將僱用43.5萬人，增加價值2300億美元[25]。

各地的離岸風電

台灣

台灣東部海域幾無大陸棚，陡深的海深不適合發展離岸風力發電，因此風機都建在西部的台灣海峽上。但台灣海峽經鑽探發現海床沉積物主要成分為粉土和黏土，地底下80公尺仍未見岩盤[26]。 此外，和歐洲北海的風場相比，台灣地震強又多，所以耐震是很重要的議題，在設計風機時需考量土壤液化和樁土互制等等 [27]。目前台灣離岸風機都使用進口的發電機組[28]。

丹麥哥本哈根附近的海上風力渦輪機
各國/地區離岸風電機列表[29]
安裝容量(MW)排行
排名國家/地區2016年2017年2018年2019年
1英國5,1566,8368,4229,723
2德國4,1085,3556,5807,493
3中國大陸1,6272,7885,5556,838
4丹麥1,2711,2711,7011,703
5比利時7128771,1861,556
6荷蘭1,1181,1181,1181,118
7瑞典202202192191
8台灣088128
9越南99999999
10日本60656585
11南韓35387373
12芬蘭32928771
13美國30303030
14愛爾蘭25252525
15西班牙5555
16挪威2222
17法國0222

參見
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參考文獻
  1. Madsen & Krogsgaard. Press offshore 的存檔，存档日期July 19, 2011，. (in Danish) BTM Consult, 22 November 2010. Retrieved: 22 November 2010.
  2. Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2011 的存檔，存档日期2011-05-09.. Released December 16, 2010. Report of the US Energy Information Administration (EIA) of the U.S. Department of Energy (DOE).
  3. . 17 August 2016 [17 September 2016]. （原始内容存档于17 September 2016）.
  4. Steel, William. . Recharge. 9 November 2016 [10 November 2016]. （原始内容存档于2016-11-10）.
  5. [Global Wind Statistics 2017 https://gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC_PRstats2017_EN-003_FINAL.pdf ] GWEC 2017
  6. (PDF). Global Wind Energy Council. 10 February 2015.
  7. (PDF). Global Wind Energy Council (GWEC). 10 February 2016 [14 April 2017].
  8. . www.gwec.net. [5 August 2017].
  9. (PDF). European Wind Energy Association: 11. 2011 [27 February 2015].
  10. Environmental and Energy Study Institute. (PDF). October 2010.
  11. The European offshore wind industry - key trends and statistics 2013 ,The European Wind Energy Association, 2014
  12. . The Carbon Trust. May 2014 [22 July 2014].
  13. . reNEWS - Renewable Energy News. 22 February 2017 [26 February 2017].
  14. (PDF). [2018-04-26].
  15. . Ingeniøren. 2016-02-20 [20 May 2016].
  16. (PDF). [2018-04-26].
  17. . [2018-04-26]. （原始内容存档于2018-04-26）.
  18. (PDF).
  19. (PDF). [2018-04-26].
  20. . [2018-04-26].
  21. . [2018-04-26]. （原始内容存档于2018-04-26）.
  22. . [2018-04-26].
  23. . [2018-04-26].
  24. Tillessen, Teena. . Hansa International Maritime Journal. Vol. 147 no. 8. 2010: 170–171.
  25. The Ocean Economy in 2030, pp.205-212. OECD iLibrary, 27 April 2016. ISBN 9264251723 . Web read
  26. (PDF). [2018-04-26].
  27. (PDF). [2018-04-26].
  28. . [2018-04-26]. （原始内容存档于2018-04-26）.
  29. (PDF). gwec.net. GWEC. [3 May 2018].
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