綠能產業

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。

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。

根據Make Consulting研究報告指出，2017年全球離岸風力機市場新增容量達3.3GW，其中亞洲市場為0.8GW占26.7%，主要集中在中國大陸。隨著中國大陸、臺灣、日本、韓國及印度離岸風電政策陸續啟動，預計2026年當年亞洲離岸風力機市場新增容量可達6.8GW；2017-2026年亞洲離岸風力機新增容量年複合成長率達31%，2026年亞洲離岸風力機累計容量達32.8GW。亞洲各國政府透過國家標準制定、技術研發專案扶植當地風力機系統商及零件業者，國際業者需透過當地技術或商業合作、在地生產方能切入市場商機。未來我國業者透過離岸風力發電規劃場址分配容量作業要點之產業關聯執行方案承諾機制，在國內市場建立實績，切入國際風力機系統商供應鏈，將有助於搶進未來亞洲市場商機。惟產品除符合業主規格要求外，仍需符合亞洲各國當地技術標準規範。

浮動式離岸風電已被全球風電產業視為未來具備快速發展潛力的應用技術。然而目前浮動式離岸風電的能源均化成本仍屬高昂，不利於進行商業化開發，但未來隨著產業逐步擴張，將可拉近與固定式離岸風電發電成本的差距。浮動式離岸風電的成本結構延續固定式離岸風電而來，然有少數屬於浮動式離岸風電專有的資本支出項目，如浮動平台與錨定系統。關鍵成本方面，安裝費用明顯具備優勢，但電力系統和運維碼頭等則衍生相關成本。能源均化成本的計算，由於風險相對高，資金提供者的要求回報將高於固定式離岸風電開發專案。此外，年發電量的預估亦影響未來現金流的可信度。然而，隨著許多國家以政策協助產業發展，未來浮動式離岸風電的成本和風險將逐步降低，有助於產業邁向商業化開發。

2016年全球累計離岸風電容量達14,384MW，前三大累計國家為英國(42.6%)、德國(33.9%)及中國大陸(13.4%)。全球累計前十大離岸風力機供應商為Siemens(64.1%)、MHI-Vestas(14.6%)、上電(6.6%,來自Siemens 4MW產品生產授權)、Senvion(5.3%)、Bard(2.8%)、遠景(1.3%)、華銳(1.2%)、金風(1.2%)、湘電(0.4%)、聯合動力(0.3%)，而重慶海裝、GE及日立則為後進潛力競爭者。由前十大供應商發展動態分析得知，歐美國際大廠進行水平及垂直供應鏈整併成為趨勢，致力於降低成本。中國及日本系統廠仍以提升技術能量建立實績為主軸。目前全球離岸風力機市場雖然Siemens獨大，但包括MHI-Vestas、GE、日立及其他眾多中國後進整機系統商紛紛搶進，除風力機供應鏈外，亦積極朝施工安裝及運維方面佈局，欲以創新營運模式在離岸市場大顯身手。

因應政府規劃新能源政策目標於2025年提升再生能源發電比例至20%，離岸風力發電總設置量達3GW，擬提升至5.5GW。為讓台灣離岸風場成為具國際競爭力風場，綠能建設投資離岸風力發電內容包括建置離岸風電發展所需高雄海洋科技產業創新專區(興達港水下基礎碼頭)、台中港離岸風電產業專區(台中港產業專區及風機施工碼頭)及彰化漁港運維碼頭，協助達成設置目標及帶動關產業發展、促成國際在臺投資及增加就業。配合我國規劃於2025年建構非核家園，離岸風電設置達3GW政策目標，未來將以3-5.5GW總容量之政策誘因協助產業升級轉型，應善用遴選辦法之產業關聯項目，推動離岸風場開發商、國際風力機系統商與國內業者合作，建立關鍵零組件在地供應能力、風力機安裝技術及人才，並打造離岸風電維修零組件供應體系。

106年9月全球第一離岸風場開發開發商偕同法國巴黎銀行拜會逾7家國內公私營大型銀行，為彰化外海離岸風場計畫爭取籌組大型聯貸案，這也是臺灣首宗離岸風電聯貸案。我國政府推動公股銀行投入離岸風場融資，並透過標檢局建立我國第三方認證帶動國內產業發展；同時為避免國外開發商完全進口國外整套機組及採用國外施工安裝工程，我國制定離岸風電場址容量分配作業要點，驅動沃旭需承諾推動我國離岸風電產業在地化工作。目前沃旭以風力機塔架、水下基礎、變電站及陸上電力設施為優先在地化項目，而風力機零組件供應商及電纜承包商則視為具發展潛力項目。沃旭已與中鋼、世紀鋼、穩晉港灣等洽簽合作意向書，將有利國內企業切入其大彰化離岸風場建立實績，隨著未來沃旭有意拓展日本、韓國、印度、越南等國之離岸風場，將有助國內廠商前進其他亞洲市場。

離岸風力發電正在台灣如火如荼的發展，截至2017年底為止通過環評之累積總裝置容量已超過10GW，政府欲藉由遴選及競標機制選出5.5GW，以利產業鏈建置及降低電能躉購成本。而海事工程為離岸風電產業中極為重要的要素之一，不論是在離岸風場建設或運轉維護時，都需要海事工程的支援，本文分析目前台灣海事工程之優劣勢，並說明造成工程能量缺口的主要原因和提出改善對策。

全球離岸風電計畫的平均風力機安裝容量從2015年的3.4MW增加到2016年底的4.7MW，估計2020年將成長至7MW以上。在風力機組大型化的趨勢下，風力機的技術發展和整體開發所需的各個環節皆具備舉足輕重的地位。本文聚焦離岸風力機的部分，針對風力機關鍵零組件技術發展做說明。離岸風力機關鍵零組件如葉片、塔架、齒輪箱、發電機在市面上並無統一技術的主流產品，各自從材料面、製程面、安裝形式進行創新，甚至是從產品本身的原理作出全面改革；此外，國家的政策鼓勵實為技術創新一大推手。綜觀技術發展的脈絡，降低整體能源成本是策動風力機部件技術變革的唯一目標，亦是市場趨向成熟發展的必經之路。