科学家新视野－浮式离岸风机发展趋势与挑战

基于施工成本与难度等考量，当离岸风场水深超过50公尺时，浮式风机被视为最可行的离岸风机型式。图／路透

水下基础是以钢铁或混凝土建造，用来稳定离岸风机、抵抗环境作用力的重要结构，目前台湾划定开发的离岸风场，皆位于水深小于50公尺的浅水域，采用固定式水下基础。然随着开发位置逐渐走入深水域，因应海事施工成本增加，采用容量更大的发电机组才符合效益。依现有技术，若深水域也采用固定式水下基础则需加大尺寸、提高用钢量，加深海事施工难度。基于以上考量，当离岸风场水深超过50公尺时，浮式风机被视为最可行的离岸风机型式。

2016年苏格兰高风风场（Hywind Scotland），是全球最早采用浮式风机的离岸风场之一，证明浮式风机商转的可行性，至今全球浮式风机总装置容量约为100千瓩（MW）。由于浮式风机的水下基础型式与石油天然气钻油平台类似，由浮动平台、系缆系统与锚锭基础组成，若有石油天然气工业与造船产业支持，浮式风场开发成本可望逐年下降。2020年国际验证公司立恩威（DNVGL）评估浮式风机的建置成本将逐渐接近固定式风机，至2050年浮式风机设置成本将比现在降低约70％，届时全球装置容量将超过250百万瓩（GW），占离岸风电20％以上。

因离岸风场的水深条件与开发成本考量，目前全球设置浮式风机时主要采用单柱式及半潜式搭配锚锭基础，并设置于水深50公尺以上的位置。但近期日本福岛作为示范的三座浮式风机已除役，也已移除浮式风机的水下基础。原因在于日本政府投入三座浮式风机的研发经费高达621亿日圆，但三座风机皆无法满足商业开发所需发电容量因数至少30％的目标，日本政府协寻产业界投入资金接手营运未果，最终决定进行除役。

台湾在经历示范风场、潜力场址两个离岸风电开发阶段后，经济部能源局提出第三阶段「离岸风力发电区块开发场址规划申请作业」草案，要求后续参与的开发商需自行选定拟开发场址并厘清船行、飞航、渔业及海域环境等因素对选定场址的影响。回顾现有固定式基础离岸风机产业，经产官学界多年的测试与整合，尚无法以国内自有产业完成离岸风力发电机组制造与安装，仅在水下基础设计签证与水下基础制造取得部分参与机会。过去希冀透过开发离岸风场潜力场址，促进离岸风电产业本土化成果有限，国内亦因此有提早布局浮式风场开发相关产业之声浪。但欧洲深水区离岸风场已开始规画在水深55公尺及 63公尺处采用固定式离岸风机，据此在台湾投入浮式风机产业前，应深入了解欧洲离岸风场深水域施工案例与成本效益。

若台湾投入浮式风机研究与示范风场建置，因锚锭基础设置于海床之深度较浅，且各锚锭点散布面积广阔，应特别注意西部海域复杂的土壤地质条件。风能潜力较佳的彰化海床土壤多为软弱凝聚性土壤与疏松非凝聚性土壤之交错互层；桃竹苗地区海床土壤则多为风化页岩上覆卵砾石层与疏松砂层。因此在浮式风场开发前，需更缜密调查海床土壤与地形变迁，以降低锚锭基础安装失败与锚锭功能失效之风险。

此外，政府应提早规划本土产业参与浮式风场开发的方式与资源，例如建置码头基础建设、筹组浮式风机本土团队等。透过放缓与国际离岸风场开发商合作及深水区离岸风场开发时程，让本土厂商有足够时间学习相关技术、取得工程实绩，避免重蹈现阶段离岸风机开发难以达到产业本土化目标之覆辙。