「風機」是什麼？

彰濱沿海常見陸域風機運轉，而隨著台灣第一座商轉的離岸風場在10月完工，現在站在苗栗龍鳳港就可以遠眺到海上風機。

一支風機有多大？苗栗海洋風場採用的是4 MW、6 MW兩種規格。目前最大的風機則是美國奇異公司GE推出的12MW風機「Haliade-X」，高達260公尺，幾乎和48層樓高的台北南山廣場一樣高。預計2025年13至15 MW的風機技術就會出現，高度將超過300公尺。

回想1991年世界上第一座離岸風電場Vindeby建造時，當時一支風機的容量只有450 KW，整座風場11支風機的總容量是4.95 MW，還比不上現今一支10 MW風機的一半，可見風機進展速度驚人。

雖然風機是靠風力發電，但風速太快，也可能損毀風機。因此，當風速過大時，風機會以人工或自動的方式設定停止運轉，並調整葉片的角度方向。

台灣夏季常受颱風侵襲，因此業者必須使用更高等級的風機。風機根據可承受風速分級，台灣目前使用都是國際標準的最高規格（Class IA）。

「水下基礎」是什麼？

陸域風機在開發上面臨土地取得不易，景觀、噪音等疑慮，轉往海上發展已成趨勢。離岸風電的優勢是風力強、風力穩定，台灣海峽更以擁有世界級的優良風場著稱。但要禁得起颱風、地震的考驗，堅固的水下基礎（foundation）是關鍵。

歐洲海床地質較堅固，大多採用單樁式水下基礎，只用一支基樁就能撐起風機。台灣海域的地質成分多元，相對較鬆軟，加上颱風、地震因素，大都採用三到四支基樁的套筒式（又稱管架式，Jacket）水下基礎。

管架式水下基礎要先把基樁打入海床，再透過管架連接風機。大彰化外海風場的開發商評估，基樁與管架的長度相加至少要165公尺，已經是超過50層樓高的高度了。

現在風電商已經開始轉往海洋更深處發展。但是，想在深海打基樁不僅難度高，成本也很高，有些風場已經開始採用「浮動式」風機。

浮動式風機並不是完全漂浮在海面上，風機必須固定在浮動平台上，平台再透過纜線定錨在海床上。雖然可以適應深海環境、省去打樁過程、減少噪音與生態的干擾，但在較淺海處的建置成本仍無法跟固定式競爭。

照片來源：海洋風電

風場（wind farm）指的是一建有風力發電機組以產生電力的場域，按照其地點分為陸域風場（onshore）與海域的離岸風場（offshore）。

離岸風場由風機、變電站、電纜等構成，也會設氣象塔，進行海上氣象資料的收集。風機產生的電力經由海底電纜輸送到陸地、併入電網。

風場的建置先從開發前調查開始，包含地點選擇及環境影響評估等。接著是設施興建期，完成後進入20年到25年的維運期，最後執行除役。

風場就像漁場、礦場，其規模隨技術、資金、規範及自然環境而有所不同。通常以其裝置容量來判定規模大小，目前全球最大的離岸風場是英國的Walney風場，裝置容量達659MW，涵蓋面積73平方公里，約等於1萬個足球場大。

風場裡的風機設置也是門大學問，風機間距與風機大小有關，也須配合當地的海象、風向、地質等。經濟部的設置考量提到，設置風機時機組間距至少須距離3~6倍扇葉直徑。以大彰化風場為例，其東西向間隔約500～780公尺，比凱達格蘭大道還要長，南北間隔則高達3000公尺～4300公尺，大約是從台北車站到圓山大飯店的距離。

台灣的風場是透過示範獎勵、潛力場址、區塊開發三個時程分別選出。有些風場因為未通過環保署的環評、或是未能通過經濟部的遴選、競標機制，目前尚無開發進度。

【第一階段：示範獎勵】共238MW

2019－ 海洋風場 128MW

2020－ 台電第一期 110MW

【第二階段：潛力場址】共5.5GW

2020－ 海能 378MW／允能 360MW

2021－ 麗威 350MW／允能 348MW／大彰化東南 605MW／大彰化西南295MW／彰芳 100MW

2023－ 彰芳 452MW

2024－ 西島 48MW／中能 300MW／台電II 300MW／海龍二號 300MW

2025－ 大彰化西南 337MW／大彰化西北 583MW／海龍二號 232MW／海龍三號 512MW

【第三階段：區塊開發】尚未公布

預計10GW，2026年-2035年每年1GW。預計2020年第一季公布計畫。

台灣的離岸風電開發有三個時程：示範獎勵、潛力場址、區塊開發。希望藉由示範場址學習經驗，並為後續的大規模開發打下基礎。

一、示範風場的開發過程

2013年能源局選出三個示範場址：海洋、福海、台電。但福海陷入環評爭議，台電因公開招標不順而延後，僅海洋風場順利完工。海洋風場則分為兩期，第一期兩支風機在2016年完成，第二期在2019年完成20支風機。共計22架風機，128MW。

二、潛力場址的開發過程

2015年經濟部公布36處潛力場址，吸引丹麥、德國、加拿大、新加坡等國際大商紛紛投入。不過，其中8個風場因為在航道上被刪除，剩下28個風場。2017年各風場進行環評，環保署一年審完22案，共通過19案，總裝置容量10.07GW。

離岸風電的電力需要併入本島電網，但電網能提供的併網容量有限，經濟部藉由「遴選」與 「競標」分別選出3.8GW與1.7GW的風場，共計5.5GW，須依時程在2020 - 2025年間完成。

三、區塊開發的開發過程

經濟部尚未選出可以參與區塊開發的風場，相關規則預計到2020年第一季才會公布。經濟部曾多次表示第三階段區塊開發會以5年釋出5GW，也就是2026-2030年每年1GW進行。但2019年11月中拋出震撼彈，將目標改成10年10GW，期程延長為2026年到2035年，維持每年1GW。

遴選與競標的爭議

為了讓各國的離岸風電技術根留台灣，經濟部在選擇潛力場址的風場中，制訂出遴選辦法。在遴選辦法裡，業者必須符合一定比例的國產化採購，才能在遴選過程中勝出。相對的，政府也會以再生能源躉購費率收購這些風場產生的綠電，作為投資的誘因。

不過，離岸風電一直被批評躉購價格（2019年費率每度5.5元）太高，經濟部決定引入國外較成熟市場所用的競標制。競標制只比價格，不用國產化。最後沃旭與海龍的風場以2.2元~2.5元得標。

沃旭、海龍均表示，能以低價得標，其實是他們的風場跟遴選風場相近，在規模經濟且不用國產化，才得以壓低成本。但遴選與競標價差仍引來外界批評。

照片來源：NKT

每座離岸風場的電力都需要靠海底電纜送到陸地，但海纜怎麼接到陸地？如果讓每家風場自行選擇想上岸的點，不僅可能線路交錯，而且一直開挖海底也可能造成海水混濁，影響海岸生態跟漁業養殖。這對離岸風場密集的彰化尤其嚴重。

彰化離岸風場至少有17條海纜上岸，未來甚至更多。經濟部2017年訂下規範，彰化海纜只能從兩個區域連接到陸地，這就是「共同廊道」。

共同廊道共兩個，「北側共同廊道」在彰濱工業區，「南側共同廊道」在彰濱芳苑。由於南側廊道的海域有文蛤、牡蠣養殖，施工可能涉及漁業補償，目前所有的彰化離岸風電全部走北側廊道。

為了避免打樁時過大的噪音造成鯨豚聽力損傷、甚至危及生命，離岸風電的開發商在環評過程中承諾會聘僱「鯨豚觀察員」，當警戒區內有鯨豚出沒時，便會評估停止打樁。

至於警戒區有多大、鯨豚觀察員在哪裡觀察，則隨各風場的環評而異。一般來說，警戒區大約設在打樁周圍750公尺左右，有時是搭船圍繞觀察，有的則在施工船上觀察。

國外因為有地質探勘、建造海上鑽油或天然氣平台、跨海大橋等工程時需求，所以有較成熟的鯨豚（或其他物種）觀察員制度。台灣則在2019年由海保署開啟官方的鯨豚觀察員制度。

想進一步認識鯨豚觀察員？ →【系列報導】與風機同行：鯨豚觀察員出任務

「水下聲學」研究以水為介質的聲波傳遞特性。在離岸風電的開發過程中，常運用水下聲學來監測打樁產生的水下噪音，確保施工單位在執行噪音減輕措施後能符合環評管制的噪音值。

水下聲學也應用在鯨豚監測。如偵測到施工區附近有鯨豚聲音，就可以提醒鯨豚觀察員加強監測。觀察員在警戒區內目視到鯨豚，就可建議採取保護措施，例如暫停打樁。

常見的操作方式是以水下麥克風測量水下聲波，再利用數位錄音機儲存數據，由電腦及分析軟體計算水下噪音值或辨識鯨豚叫聲。

另一種應用是以主動聲納來探測海床地形，以便規劃施工細節；若偵測到海底沈船，也可避免水下文資遭破壞。但是，已經有研究指出軍事聲納可能造成鯨豚擱淺，其影響仍多須注意。

目前離岸風場環評最關注的打樁噪音。為保護鯨豚，風場多仿照德國標準，將水下噪音管制閾值設定在打樁位置750公尺之半徑範圍外，水下噪音聲曝值（SEL）不得超過 160 dB re 1μPa2s。為達到標準，風場通常會設計一些減噪設施，例如氣泡幕。這種在打樁位置周圍設置氣泡帷幕的做法約可降低10分貝的噪音。

離岸風電相關的海洋環境調查包羅萬象，除了一般人想到的生態監測（鳥、蝙蝠、鯨豚、魚類、浮游、海藻）、污染（廢氣、廢水、廢油）外，還有場址調查（地質、地形、氣象、海象）、風能調查（風速、風向）、水下噪音、漁業（漁類、漁獲）、水質、水文（波浪、海流、潮位）等，甚至包括水下文化資產。

海洋環境調查需求一方面是法規的要求，例如《環境影響評估法》、《海洋污染防治法》、《文化資產保存法》等。政府與民間作為監督單位，都需要了解開發的影響。

另一個需求則來自商業考量，例如海上施工就跟氣象風險息息相關，風速風向更是直接影響能發出多少的電力，投資商、銀行、保險公司也都很關注這些資料。

從2012年政府示範辦法公告實施至今，三家示範廠商中只有上緯歷盡艱辛在2016年建構二座示範機組（Formosa I Phase one），這兩座示範風機累積了全球唯一的抗地震、抗颱風及台灣特殊的在地建造經驗、在地供應鏈能力建構、政府行政法規的修改等關卡，由於二座示範機組的成功經驗及政府對綠能堅定的支持，吸引了全世界離岸風電業者競相投入，也為上緯後續風場開發計畫奠定基礎。

海洋風電計畫（Formosa I Phase one and two）可以說是目前台灣離岸風電計畫眾所矚目的焦點。藉此，我們也得以初步了解離岸風電計畫施工供應鏈的作業模式。

台灣第一個示範風場計畫：海洋風電第一階段

行政院經濟部於2013年開始推動「千架海陸風力機」之國家能源計畫時，上緯董事長蔡朝陽即決定依照政府推動之政策開始開發風力發電。並與中國鋼鐵、中興電工等多家廠商組成風力發電開發聯盟，計畫將於苗栗縣外海設置30部風力發電機組，並且併聯至台灣電力公司之供電系統中將電力售予台電公司，總投資金額為台幣150到200億元，裝置容量估計將可達到108MW。

該年1月，上緯獲得經濟部補助來推動離岸風力發電計畫。該項計畫預計在2015年時先於苗栗縣外海先行設置兩座風力發電示範機組進行測試，此計畫也可望成為亞洲首座離岸風場。示範機組完工後，後續將推動更大的裝機計畫，預計將在2018年全數完工。

2013年11月27日，上緯公司所推動的離岸風力發電計畫於行政院環境保護署第 250 次會議得會議中，正式通過環境影響評估審查，該計畫開始全面推動。

2015年6月，海洋風電計畫先行的測風塔於同年8月6日興建完成。

2016年6月主體工程開始動工，由於當時台灣尚未有任何廠商具有離岸風力發電之開發經驗與風力發電機之開發技術，因此上緯公司旗下的海洋風力發電公司逐尋求與外商合作開發，找來了德國西門子公司共同合作，並委請COWI設計基樁，預計將於同年底完成兩部示範風力發電機組的架設作業，然而該計畫施工中，由於海洋環境之多變因素，因此風機架設工作船時常受到海象差影響而無法作業，加之台灣當時尚未有任何海上施工船隻可偕同配合作業，使得施工進度受到多次延宕。

2016年6月20日，兩部示範風力發電機的基礎支撐結構開始施工吊裝，於同年9月25日完成施作。10月21日，連結兩座離岸風力發電機與陸地供電網路之間的海底電纜完成鋪設。10月27日，兩座示範風力發電機完成架設，並於2017年第一季開始商轉。

2017年4月28日，海洋竹南風力發電場的兩部示範機組正式取得電業執照，開始商轉營運，而該張電業執照也是經濟部能源局所核發台灣第一張離岸風電的執照。

邁向台灣第一個商業規模的離岸風場：海洋風電第二階段

2019年5月18日，海洋風電第二階段正式開工，計畫設置20支6MW風機，預計年底完工，其總發電量將達到128MW，可供給至少12.8 萬戶台灣家庭用電。風機葉片、塔架及轉接段等風機零組件已陸續於今年4、5月抵台。加上第一階段2支4MW 風機，其發電總量將達到128MW，預計可供給12.8萬戶台灣家庭用電量。

※ 編註：2019年10月9日，20支風機安裝完成，全部風場共22支風機、總發電容量128MW預計在年底前正式商轉。

文、圖： 吳心恩、徐慧倫；稿源：WindTAIWAN 離岸風電雜誌