綠能產業

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。

本篇評析針對全球水下基礎產業進行探討，全球99%離岸風電裝置容量來自固定式風場，其中水下基礎形式以單樁式水下基礎為大宗形式，套筒式水下基礎次之，主要供應商為歐商EEW、Sif Group、Smulders、Bladt Industries以及Navantia，近年來因離岸風電產業於亞太、美國興起，已觀測到不少當地油氣或船舶製造業者轉型崛起，或有歐洲標竿業者赴新市場拓展據點、開發合作夥伴之實際案例，搶功新興市場訂單。另外亦觀測到水下基礎製造商佈局適用於深水域之水下基礎，或響應淨零碳排趨勢，提早掌握產業趨勢脈動。

歐盟綠色新政不僅僅是歐盟境內之政策而已，其所影響之效應將為國際貿易掀起綠色轉型浪潮。本文觀察到歐盟綠色製造研發案例的發展脈絡與重點計畫如下：第一是以近年來物聯網、雲端運算、大數據等新技術之興起成為永續發展之新動力，驅動綠色製造的智慧營運管理模式及實現技術；第二是運用先進雷射技術強化綠色製造創新能量，以利在工業再製造領域能減少企業的後續生產製造加工成本；第三是運用生物基材料取代傳統石化產品，因為其具有綠色環保、節能減排、原料可再生、良好的生物降解等特性，可發展製造業的綠色低碳材料，建立歐洲綠色製造供應鏈與產業夥伴關係。

全球風力發電裝置容量的快速發展，增加電網輸配電挑戰，因此對應風力發電不穩定性的儲能議題已成為產業關注的重要焦點議題。儲能技術分為機械、電化學、電能、化學及熱能五大領域，目前風力發電產業以電化學儲能技術之鋰電池為應用主流，因其具備高能量密度與體積優勢，然而鋰電池儲電成本仍屬高昂，促使產業持續投入更具成本及儲電優勢的新技術開發。我國具備發展儲電產業的基礎，且離岸風場將邁入開發階段，產業可善用既有之技術基礎配合國內市場之發展，共同攜手投入研究風力發電儲能系統與技術之開發，除可服務國內市場需求外，創新技術亦可投入更廣大之再生能源領域，拓展我國再生能源儲能領域之全球市場。

根據Wood Mackenzie數據顯示，2011-2020年間全球共新增約6千座離岸風力機，而2021-2030年間將再安裝約2萬5千座，新增數量增加4倍以上，成長快速。後續長達25-30年之運維作業需求龐大，加上風場持續往深水域發展，無論是人員或船隻機具往返之運輸成本將持續提高，產業勢必有提升作業效率及安全性之需求，因此推動了無人載具於離岸風場的應用。無人載具在離岸風場設計、安裝、運維、除役階段皆有用武之地，本文將針對其在運維階段之國際風場應用案例，以及國內應用現況進行簡介，提供產業資訊予有意切入無人載具運維之業者參酌。水下無人載具在國際上已先被廣泛應用於油氣產業，技術相對成熟，離岸風場運維業者主要以購買ROV製造商製造之機器，搭配自家開發設備(如機械臂)或分析軟體(如即時3D成像)進行系統整合後，應用於風場運維作業。而水面無人載具如自主無人船應用在離岸風場運維，目前在國際上則屬創新技術，尚處研發測試階段，於現階段布局對於未來切入產業鏈具備先行優勢。我國具備健全船舶產業，並在資通訊產業占有技術及產業鏈關鍵地位，未來可望透過產業整合國內既有船舶及資通訊產業之產學研資源，聚焦國際無人化、智慧化趨勢，進行無人自主運維船之相關技術研發。

葉片產業與風力發電機市場發展連動，全球風能協會(GWEC)預估2019年起全球風電市場將重回成長趨勢，有助於葉片產業進一步發展。因應風力機走向大型化，葉片生產、設計和材料具備創新機會，以滿足大型葉片強度、重量和成本的多重考量因素。此外，葉片運維技術的創新以及風場運轉週期後的回收問題亦提供產業跨領域的合作機會。如無人機與檢測設備業的合作，以及回收業者朝向報廢葉片多元利用的技術開發等，都為葉片產業帶來新的發展機會。我國已具備葉片產業鏈發展基礎，若妥善運用我國離岸風場開發機會帶動國內產業發展，並跨足葉片新材料開發、製程優化或回收技術之應用將有助於我國產業升級，進一步發展全球葉片供應鏈之商機。

理論上，風力機輸出之電能與葉輪(rotor)直徑平方成正比，故風力機額定容量的提升通常也伴隨著葉片長度的增長，以產生足夠的電能。以全球離岸風力機大廠的發展趨勢來看，目前新型風力機的輸出功率介於13-15 MW之間，而其葉片長度皆超過100公尺。為了因應葉片長度的增加，業者在材料選用、結構設計、製成工法等技術上勢必需有所調整。而本研究聚焦於葉片材料的選用趨勢，透過對纖維材料、樹脂、結構材料等的探討，了解葉片大型化將推升葉片材料需求並帶動材料性能升級及新型材料的研發。最後，將針對目前國內業者布局情形，初步了解我國未來發展機會。

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。

2017年間各國際標竿業者水下基礎安裝量，排名第一為德商EEW(單樁、套筒)，佔超過半數53％的安裝量；其次是荷蘭商Sif (單樁)，佔24.1％；排名第三為德商Steelwind(單樁)，佔18.8％；顯示出全球離岸風電仍以單樁為市場主流，且排名前三的廠商佔2017年整體安裝量的95.9%。針對臺灣地區海床條件及水深屬性，目前僅有上緯麥格理(海能)、達德能源(麗威及允能)，共1.368GW離岸風場採用單樁；由於單樁材料選擇及銲接製程涉及多道關鍵技術，加上轉接段製程較複雜，涉及附屬二次鋼構製造，在我國尚未具水下基礎產製實績下，仍須仰賴國外標竿廠商提供技術指導，未來如何管控協力廠商產品品質、增強水下基礎供應鏈運作，仍為提升我國水下基礎產業競爭優勢之關鍵。

據統計，自2020年至2027年，全球將有約4萬公里的離岸風電海纜需求，與2012至2019年的需求相比，成長逾2倍。一般使用於離岸風場的海底電纜，又可分為串接風力機及海上變電站的陣列海纜，以及將電力輸送至陸上的輸出海纜。上述兩種類別的海纜，也因為功能的不同，使其擁有不同的產品規格，主要供應廠商亦有所區分。本文將透過對義大利Prysmian、丹麥NKT、法國Nexans以及韓國LS Cable的探討，了解目前國際離岸風電海纜的供應趨勢、技術發展以及產業特色，以作為後續欲投入該產業廠商之參考。