離岸風電喊了這麼久,現在併網了嗎?

Green Quick Fix

  新冠肺炎疫情之下,許多產業應聲倒地,一片哀嚎聲中,離岸風電產業卻逆風高飛,在新聞看到投資金額動輒都是億兆元起跳,離岸風電概念股於是成為投資人關注的焦點。因為離岸風電都在海上,你我都看不到,你可能好奇了,離岸風電現在都併網了嗎?開始發電了嗎?

(圖一)大彰化離岸風場
圖片來源:沃旭能源
 

投資離岸風電前要先知道的事

  風力發電是一種以風為能源,產生電力的方式。風能轉換靠風機,主要是藉由空氣流動轉動葉片並帶動發電機來發電。葉片越長,其受風面積越大,所能擷取的風能就越多。

  理論上,風大的地方適合風力發電。哪裡的風最大呢?你可能會說新竹風最大。在陸地上,風會遇到各種地形、建築物等阻擋,但是在海上沒有任何阻擋,風可以來去自如,因此雖然根據風機設置的位置分:

· 陸域風電(onshore wind)

· 離岸風電(offshore wind)

  但人們發現當評估風場是否具備經濟效益時,很多時候都是海上勝出,像是臺灣海峽、臺灣西部沿海與澎湖等地區,年平均風速可達5~6公尺/秒以上,甚具開發潛力。

因素 離岸風電 陸域風電
風機設置案場位置 海域 陸地
風況 較穩定 間歇性
風能損失 較少 較多
開發成本
開發複雜度

(表一) 離岸風電與陸域風電的比較
資料來源:經濟部能源局

  在海上發電不容易,更難的是要把電送回來。畢竟電要能併網才用得上,否則發電卻併不上網,只能留給海裡自由自在的魚用,他們用不了,也不會付電費給你。

  風力發電機發電之後,要經由海底電纜輸送到陸地,岸上還要有變電站,有併接點可併入電網供電才行。你可以想像它的建造和維護的成本一定更高,一支5MW(百萬瓦)離岸風機造價高達8億元起跳,離岸風力發電機還有海事工程等等,這些都不是隨便叫一個綠色創業家今天開始去創業,三兩年就可以玩得起來的事業。

臺灣離岸風電潛力大,各國投資資金湧入

  近年來臺灣大力推動能源轉型,也引發世界各國綠能投資業者對於臺灣之興趣。這其中最吸引外資關注的正是離岸風電產業,丹麥離岸風電開發商沃旭能源(Ørsted)、德國達德能源集團(WPD)、丹麥哥本哈根基礎建設基金(CIP)、日本捷熱能源(JERA)、加拿大北陸能源(NPI)、美國私募股權公司Stonepeak、澳洲麥格理資本(Macquarie)等紛紛進場,成為一支離岸風電之「八國聯軍」。

  我國政府希望藉由外資投資離岸風力發電,除了達到能源轉型的目標之外,還可以帶動本地的產業轉型,離岸風力發電也可以國產化。

  能不能國產化是一個很複雜的議題,倒是我們好奇,離岸風電現在都併網了嗎?開始發電了嗎?

離岸風電第一期在哪裡?開始發電了嗎?

  我們從三個面向來看離岸風電推動進展:

示範獎勵 2013年完成示範風場遴選
2017年海洋示範案完成2座示範風機8 MW
2020年完成2座示範風場230 MW,分別為海洋示範案128 MW(原8 MW加上後續120 MW)以及台電(一期)示範案大城風場約110 MW
潛力場址 2015年公開36處潛力場址
2017年10.5 GW通過環評
2025年預估5.5 GW商轉,其中遴選3.8 GW、競標1.7 GW
區塊開發 2026-2035年起每年釋出容量1 GW
設置場址核可設置容量超過10 GW

(表二)離岸風電推動進展
資料來源:經濟部能源局

  今年(2021)台電完成示範案大城風場約110 MW併聯發電,因此現在已經有大型離岸風電開始在工作啦,預計2025年台電將完成遴選案300 MW併聯,共計410 MW。

分配機制 預估併網年度 風場名稱 核可併網容量(MW) 開發商
遴選 2020 海能 378 上緯、Macquarie
允能 360 WPD
2021 允能 348 WPD
麗威 350 WPD
大彰化東南 605.2 Ørsted
大彰化西南 294.8 Ørsted
彰芳 100 CIP
2023 彰芳 452 CIP
2024 中能 300 中鋼
西島 48 CIP
海龍二號 300 NPI、玉山
台電 300 台電
競價 2025 海龍二號 232 NPI、玉山
海龍三號 512 NPI、玉山
大彰化西南 337.1 Ørsted
大彰化西北 582.9 Ørsted

(表三)離岸風電第一期得標開發商整理
資料來源:經濟部能源局

離岸風電區域非常集中,發電量大卻不穩定,又不能提供電力系統需要的安全感,帶來高度集中併網的挑戰

  離岸風電發的電比臺灣一般的太陽能發電廠要高很多,風力發電也有間歇性的問題,有風才有電,供電季節秋冬較強但供電時段難預測。這些特性無法都搭上整個電網尖離峰的用電行為,替用電戶使用綠電創造難題。

  再來,離岸風電裝置容量大,區域又非常集中,這會帶來高度集中併網的挑戰。

  太陽能和風力發電慣量(英文稱inertia)要比傳統機組的慣量小很多。電力系統中的慣量是指儲存於各種旋轉發電機和電動機中的能量,因為這些能量得以使發電機和電動機保持在旋轉之狀態;另因系統中的機組大多為同步發電機,越大型之機組其質量越大,所儲存的能量越多,慣量就越大。當發電機組發生故障或負載需求突增時,這些能量就可以暫時彌補短缺之電力,維持電力系統頻率不會急劇下降。但是太陽能和風力發電這兩個可用之兵時常走來走去,還會擅離營區,尤其是太陽光電並非旋轉發電機,完全無法提供慣量。

  因此,在再生能源於系統發電占比越來越高之情況下,其正常出力變動可能使頻率容易偏離目標值;當電力系統臨時有事故,這些可以實質提供慣量的機組又減少了,於是導致頻率變動,影響電力系統的穩定度,嚴重的話可能會觸及低頻電驛保護而卸載。

  而且,風力發電機本身提供虛功(又稱無效功率)的能力較低,當風力發電機出力發生巨幅變化時,會發生區域電壓變動、電壓驟降,就好像一個人突然發生意外狀況導致血壓太低,電力系統如果電壓太低,不僅造成輸配電損失增加,也會影響系統穩定度,最後甚至導致系統崩潰。

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要讓離岸風電走得更遠,需要儲能與開放資料

  因此,要讓離岸風電走得更遠,首先需要搭配儲能系統。儲能系統可以因應區域電壓變動、電壓驟降,快速輸出虛功率注入系統提升電壓,提供電力系統快速輸血的功能。從離岸風電第二期開始,已經強制開發商要搭配裝置容量的10%儲能系統,減緩對電網的衝擊。

  我們在這個技術讓再生能源不再靠天吃飯,新創搶著加入的產業是?中提到,每個再生能源案場都應該有一套屬於自己的再生能源管理系統,既然有系統,就有資料,為了上面提到的三個離岸風電併網風險,我們認為開發商必須要開放資料,至少供學術單位研究使用,不能整天用商業機密為由阻止人們取得,否則電力系統風險無法得到緩解,長期下來對產業發展也不理想。

  看完這篇文章相信可以幫助你脫離一知半解,不再靠著吸收碎片化的知識或資訊,片面解讀離岸風電。如果您還想了解更多,也歡迎加入綠色創業家社群,跟我們聊聊喔!建議用手機點選連結,或者掃描下方與我們同步QR Code。


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