綠能產業

為配合經濟部能源局規劃在2025年前建置520MW風力發電機組之能源政策，國內產官學界莫不投入眾多資源，希望結合國內既有或發展中之產業，共同開拓新的產業供應鏈，促進國內經濟發展。然離岸風場開發，從風力發電機組設計、製造到現場安裝所面對之環境較一般工程更加嚴峻，工程技術之困難度更高，為求工程品質與精密度符合國際規定之安全與營運需求，必須具備一套完整之工程技術流程，以利所有參與人員，包括上游之現場調查到下游之製造安裝，皆有所依循。然綜觀國內，目前並無任何離岸風電工程之實際案例可依循，僅有2015年完成之三座離岸海氣象觀測塔之實績可供參考。因此，本文乃蒐集國外既有相關工程之設計與施工技術案例，並參考國內既有之颱風、地震等相關研究或設計等資料，作初步探討，以了解目前相關工程技術之發展趨勢，讓更多有意願參與本項工作之業者參考。

分析總安裝成本比例，相較於陸域風力機佔總安裝成本約7成，離岸風力機僅佔3成，而水下基礎和安裝則各佔2成之重，原因在於水下基礎的設計較為複雜、海上施工的挑戰性高以及水下佈線的成本昂貴。本文聚焦離岸風力機水下基礎結構以及電力基礎設施，探討相關產品的關鍵發展脈絡。水下基礎透過創新材料或提升安裝技術、安裝工法等方式不斷開發，歐洲國家更提出創新計劃以激發離岸風電在技術上突破的可能性。而電力基礎設施的提升，除了本文提及HVDC電壓傳輸標準、66kV陣列電纜安裝趨勢、變電站的精簡設計，電纜設備在材料與系統整合的創新亦是技術發展中重要的一環。

隨著全球離岸風場開發的規模與總量不斷提升以及競標機制的普及，風場開發商對建置成本與能源均化成本(LCOE)優化的需求帶動風力機系統業者朝向大型化發展。2017年，全球年度安裝的離岸風力發電機平均單機容量已達5.59MW。英國的Burbo Bank Extension 離岸風場已經採用8MW機組。2019年底，位於比利時的Northwester 2風場將成為全球第一個安裝9.5MW機組的離岸風場。風力發電機業者仍持續往10MW以上機組進行開發。大型離岸風力發電機市場進入門檻高，目前僅有Siemens-Gamesa、MHI-Vestas、Senvion和GE四家業者具有生產與市場機會。風力機大型化的趨勢亦增加其供應鏈的技術需求，機艙、葉片和塔架材料與設計的創新成為業者技術競爭的關鍵發展領域。

離岸風場運行時間長達 20 年，且風力機架設於交通不便之海域，考量建置、運維和能源均化成本，風力發電機的穩定性成為離岸風電產業核心的發展議題。由於實機測試無法在短時間內驗證風力發電機組於各種天候條件與設備情況條件下的反應，因此需透過機艙動力實驗室進行模擬測試，協助風力發電機系統業者瞭解機艙或關鍵零組件於各種擬真環境條件下的反應，藉此調整機組達到運作最佳化的目的，模擬測試亦可作為開發新世代產品零組件的參考依據。目前風力發電機機艙動力測試實驗室主要集中於歐洲和美國，扮演著協助風力發電機業者產品研發的重要角色。隨著風力發電機業者開發 10MW 以上機組，機艙動力實驗室將提供加速研發的重要功能。

LADT 為全球離岸風力發電水下基礎標竿廠商，截至 2017 年底於歐洲地區累積安裝容量排名僅次於 Sif 和 EEW，共安裝 819 座水下基礎，總體市佔率為 18%。該公司為全球首家在 3 年內連續生產 100 座套筒式水下基礎的企業，其供應商遍佈歐洲各地，可提供預製件並在 BLADT 組裝廠完成最終的組裝和儲存。BLADT 目前已與台船(CSBC)、世紀風電(CWP)簽署三方合作備忘錄；亦與丹麥哥本哈根基礎建設基金(Copenhagen Infrastructure Partners, CIP)、世紀風電簽署正式水下基礎預訂採購合約。BLADT 是套筒式標竿廠商，產製能力深厚，具備自動化銲接和自動化生產的作業能量，台灣業者可借鏡 BLADT 營運歐洲市場之經驗，建立自身水下基礎供應鏈，同時與其他鋼構廠協調產能，發揮分工效益。

水下無人載具由早期發展迄今至少超過50 ，執過各種同需求的任務，管是海洋生物觀察、環境監測、礦物探勘、軍事偵察、掃雷任務、考古尋寶、遊觀光與科學探等任務中，均扮演著不可或缺的角色。隨著海洋產業發展日益蓬勃，水下無人載具已成為海洋科技研發的重點項目之一。因此，本文擬探討水下無人載具之市場動向，作為廠商進行產品研發佈局之參考。

107 年 1 月 18 日能源局公告「離岸風力發電規劃場址容量分配作業要點」，包括遴選作業及競價作業兩大程序。其中在遴選作業程序中將「離岸風力發電規劃場址容量遴選承諾書」列為應備文件，開發商需承諾提出具體產業關聯執行方案、佐證資料及工業局意見函。遴選及競價結果顯示沃旭及 WPD 為前二大獲選容量業者，分別需承擔 49.45%、65.97% 產業關聯執行方案，將成為台灣發展離岸風電產業之關鍵開發商。Siemens Gamesa 已掌握訂單量為 1,086MW、MHI Vestas 已掌握訂單量為 900MW，若沃旭採用 Siemens Gamesa 機組，MHI Vestas 需爭取北陸電力、台電訂單，方能與 Siemens Gamesa市占率相抗衡。政府需掌握上述這四大業者(沃旭、WPD、Siemens Gamesa、MHI Vestas)的動向及需求，強化產業關聯執行方案之審查，以利掌握未來台灣離岸風電產業在地化發展成效。

2017 年全球離岸風力機市場新增容量為4,333MW，較 2016 年大幅成長 95.3%。2017 年全球離岸風力機新增容量前五大供應商占比分別為 Siemens Gamesa(34.6%,若含Adwen則達42.7%)、MHI Vestas(19.4%)、上海電氣(13.6%)、Senvion(10.2%)及金風科技(4.9%)。為降低離岸風電設置成本，2018年歐洲各大風力機系統商皆積極發展8-10MW，除了GE公開揭露其12MW產品，Siemens Gamesa今年5月在西班牙亦進行10MW產品測試。由全球前五大離岸風力機供應商技術發展動態分析得知，短期2-3年內7-8MW產品將取代5-6MW成為歐洲市場主流，中長期則朝10MW以上機組發展。未來10MW以上等級之次世代離岸風力機零件大量模組化、浮動式平台取代固定式水下基礎、大數據預知運維診斷系統等將成為發展重點。

自2012年7月開始以固定價格全額購買再生能源電力收購制度(FIT)實施以來，日本再生能源穩步成長。日本過去擁有全世界最高的小型風力發電機躉購電價，此策略使日本成為國際小型風力發電廠商的兵家必爭之地。然而近期日本大飯核能電廠3號機與4號機再次啟動(於國內恢復運作的第8座核能發電機組)，日本經濟產業省並順勢調整再生能源躉購費率。過去我國小型風力發電機系統對日本一向是貿易順差，歸功於日本自2012年以來的優渥躉購費率，在日本調低小型風力發電躉購費率情況下，勢必影響我國業者對於日本之進出口金額與投資意願。

當今世界能源發展趨勢以環保綠能為主要潮流，而台灣是個缺乏能源的海島型國家，目前我國98％能源全依賴進口，且主要來源為燃煤、天然氣、核能及燃油等非再生能源；除進口價格易受國際局勢波動之外，天然氣儲量更只有一至二週，核能發電所產生的放射廢棄物處理更是一個尚未能妥善解決的問題。