參考資料之來源及日期：Floating Wind Farms Aim for Open Ocean, 12 May 2023

網頁：https://spectrum.ieee.org/offshore-wind-floating-turbines

參考資料之作者：Prachi Patel

風力發電為我國再生能源政策中重要的一環，而我國目前的風力發電仰賴陸域風電及離岸風電。近些年來，由於西部沿岸地區的抗議，陸域風電的進展可謂裹足不前；離岸風電的開發雖然方興未艾，但其機組必須架設於近海淺水海域，終究會面臨風場漸趨飽和的窘境。

參考資料作者Prachi Patel為一名自由撰稿記者，於IEEE Spectrum雜誌上已發表多篇文章，其涉獵範疇包含能源、生物技術、材料科學、奈米技術及計算機科學等。

Prachi表示，離岸風電的發展在全世界如火如荼地進行，卻須依靠固定於海床上的輪機，不能在水深超過60公尺的海域使用。但根據全球風能委員會(Global Wind Energy Council)，全球約80%的海上風能資源位於深水海域。爰此，風電產業正漸漸遠離海岸。2021年，三座浮式風電場正式上線，總發電容量達57.1 MW。其中，全世界最大的浮式風電場Hywind Tampen由位於挪威的能源公司Equinor生產了第一批電力。2022年9月，拜登政府公布了浮式離岸風電旗艦計畫(Floating Offshore Wind Shot)，其目標為「2035年浮式風電的技術成本降低70%以上，達到每MWh 45美元；同時發電容量增加至15 GW，足以為五百萬戶家庭供電。」

由於遠離海岸，浮式風電解決了鄰避效應的爭議，但同時帶來了高額的成本與艱鉅的工程挑戰。現有的浮式風機平台需要耗費大量鋼材，錨錠系統效率低落，不僅對海床及海洋環境產生負面影響，並且需要特殊船隻、起重機及基礎設施來組裝及運輸。

為改善上述情形，目前應用於深水海域的新型浮式風機平台，其中許多借鑑了海上鑽井平台設計，包含半潛式平台(semi-submersible platform)及張力腿平台(tension-leg platform)。半潛式平台係由提供浮力的浮筒與提供穩度的圓柱相互連接，透過繫纜系統錨錠於海床上，其平台結構複雜、體積龐大，但浮台可在港口先行安裝，再拖至定點錨錠，且毋須特殊安裝船；張力腿平台依靠繫纜的張力以保持穩定，具備體積小、重量輕、易生產的優勢，惟其安裝過程較為複雜，須特殊安裝船以執行繫纜裝設工程。

綜上所述，無論是半潛式平台或張力腿平台都須耗費高額成本，導致浮式風電的商業競爭力難以提升。然而Prachi提及，一家位於愛爾蘭的風電公司Gazelle Wind Power，綜合了半潛式平台及張力腿平台的優點，提出一種模組化的浮動風力平台設計，其特點是旋轉臂(pivoting arms)和動態錨錠系統(dynamic mooring system)。該平台通過垂直繫纜固定在海床，但它們通過旋轉臂連接到懸掛在平台中心正下方水中的配重系統(counterweight system)上。平台隨風浪移動，但配重系統平衡運動和力並固定輪機槳距，使輪機在狂風大浪中仍能保持高效率輸出。Gazelle Wind Power聲稱，該平台比現有的半潛式平台更小、更輕，耗費鋼材減少，從而將成本降低30%，發電容量可達20MW。

我國目前離岸風電發電量佔比僅不到2%，風場過度集中於彰化外海，且發電量較不穩定。若欲提高風力發電的規模，勢必要走向深水海域，找尋更寬廣的風場。倘Gazelle Wind Power的新技術能實現商轉，未來風機將得以安裝於深水海域，不必再侷限於西部沿海10公里範圍內，本參考資料恰可作為我國風電產業發展之借鏡。

(有關Gazelle Wind Power之浮式風機平台技術可參考https://gazellewindpower.com/)

經濟部能源局112年度「電力工程技術規範及高壓用電設備管理計畫(3/3)」

台灣綜合研究院電力工程研究團隊 編輯

意見信箱：tri-power@tri.org.tw