离岸风电喊了这么久,现在并网了吗?

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  新冠肺炎疫情之下,许多产业应声倒地,一片哀嚎声中,离岸风电产业却逆风高飞,在新闻看到投资金额动辄都是亿兆元起跳,离岸风电概念股于是成为投资人关注的焦点。因为离岸风电都在海上,你我都看不到,你可能好奇了,离岸风电现在都并网了吗?开始发电了吗?

(图一)大彰化离岸风场
图片来源:沃旭能源
 

投资离岸风电前要先知道的事

  风力发电是一种以风为能源,产生电力的方式。风能转换靠风机,主要是藉由空气流动转动叶片并带动发电机来发电。叶片越长,其受风面积越大,所能撷取的风能就越多。

  理论上,风大的地方适合风力发电。哪里的风最大呢?你可能会说新竹风最大。在陆地上,风会遇到各种地形、建筑物等阻挡,但是在海上没有任何阻挡,风可以来去自如,因此虽然根据风机设置的位置分:

· 陆域风电(onshore wind)

· 离岸风电(offshore wind)

  但人们发现当评估风场是否具备经济效益时,很多时候都是海上胜出,像是台湾海峡、台湾西部沿海与澎湖等地区,年平均风速可达5~6公尺/秒以上,甚具开发潜力。

因素 离岸风电 陆域风电
风机设置案场位置 海域 陆地
风况 较稳定 间歇性
风能损失 较少 较多
开发成本
开发复杂度

(表一) 离岸风电与陆域风电的比较
资料来源:经济部能源局

  在海上发电不容易,更难的是要把电送回来。毕竟电要能并网才用得上,否则发电却并不上网,只能留给海里自由自在的鱼用,他们用不了,也不会付电费给你。

  风力发电机发电之后,要经由海底电缆输送到陆地,岸上还要有变电站,有并接点可并入电网供电才行。你可以想像它的建造和维护的成本一定更高,一支5MW(百万瓦)离岸风机造价高达8亿元起跳,离岸风力发电机还有海事工程等等,这些都不是随便叫一个绿色创业家今天开始去创业,三两年就可以玩得起来的事业。

台湾离岸风电潜力大,各国投资资金涌入

  近年来台湾大力推动能源转型,也引发世界各国绿能投资业者对于台湾之兴趣。这其中最吸引外资关注的正是离岸风电产业,丹麦离岸风电开发商沃旭能源(Ørsted)、德国达德能源集团(WPD)、丹麦哥本哈根基础建设基金(CIP)、日本捷热能源(JERA)、加拿大北陆能源(NPI)、美国私募股权公司Stonepeak、澳洲麦格理资本(Macquarie)等纷纷进场,成为一支离岸风电之「八国联军」。

  我国政府希望藉由外资投资离岸风力发电,除了达到能源转型的目标之外,还可以带动本地的产业转型,离岸风力发电也可以国产化。

  能不能国产化是一个很复杂的议题,倒是我们好奇,离岸风电现在都并网了吗?开始发电了吗?

离岸风电第一期在哪里?开始发电了吗?

  我们从三个面向来看离岸风电推动进展:

示范奖励 2013年完成示范风场遴选
2017年海洋示范案完成2座示范风机8 MW
2020年完成2座示范风场230 MW,分别为海洋示范案128 MW(原8 MW加上后续120 MW)以及台电(一期)示范案大城风场约110 MW
潜力场址 2015年公开36处潜力场址
2017年10.5 GW通过环评
2025年预估5.5 GW商转,其中遴选3.8 GW、竞标1.7 GW
区块开发 2026-2035年起每年释出容量1 GW
设置场址核可设置容量超过10 GW

(表二)离岸风电推动进展
资料来源:经济部能源局

  今年(2021)台电完成示范案大城风场约110 MW并联发电,因此现在已经有大型离岸风电开始在工作啦,预计2025年台电将完成遴选案300 MW并联,共计410 MW。

分配机制 预估并网年度 风场名称 核可并网容量(MW) 开发商
遴选 2020 海能 378 上纬、Macquarie
允能 360 WPD
2021 允能 348 WPD
丽威 350 WPD
大彰化东南 605.2 Ørsted
大彰化西南 294.8 Ørsted
彰芳 100 CIP
2023 彰芳 452 CIP
2024 中能 300 中钢
西岛 48 CIP
海龙二号 300 NPI、玉山
台电 300 台电
竞价 2025 海龙二号 232 NPI、玉山
海龙三号 512 NPI、玉山
大彰化西南 337.1 Ørsted
大彰化西北 582.9 Ørsted

(表三)离岸风电第一期得标开发商整理
资料来源:经济部能源局

离岸风电区域非常集中,发电量大却不稳定,又不能提供电力系统需要的安全感,带来高度集中并网的挑战

  离岸风电发的电比台湾一般的太阳能发电厂要高很多,风力发电也有间歇性的问题,有风才有电,供电季节秋冬较强但供电时段难预测。这些特性无法都搭上整个电网尖离峰的用电行为,替用电户使用绿电创造难题。

  再来,离岸风电装置容量大,区域又非常集中,这会带来高度集中并网的挑战。

  太阳能和风力发电惯量(英文称inertia)要比传统机组的惯量小很多。电力系统中的惯量是指储存于各种旋转发电机和电动机中的能量,因为这些能量得以使发电机和电动机保持在旋转之状态;另因系统中的机组大多为同步发电机,越大型之机组其质量越大,所储存的能量越多,惯量就越大。当发电机组发生故障或负载需求突增时,这些能量就可以暂时弥补短缺之电力,维持电力系统频率不会急剧下降。但是太阳能和风力发电这两个可用之兵时常走来走去,还会擅离营区,尤其是太阳光电并非旋转发电机,完全无法提供惯量。

  因此,在再生能源于系统发电占比越来越高之情况下,其正常出力变动可能使频率容易偏离目标值;当电力系统临时有事故,这些可以实质提供惯量的机组又减少了,于是导致频率变动,影响电力系统的稳定度,严重的话可能会触及低频电驿保护而卸载。

  而且,风力发电机本身提供虚功(又称无效功率)的能力较低,当风力发电机出力发生巨幅变化时,会发生区域电压变动、电压骤降,就好像一个人突然发生意外状况导致血压太低,电力系统如果电压太低,不仅造成输配电损失增加,也会影响系统稳定度,最后甚至导致系统崩溃。

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要让离岸风电走得更远,需要储能与开放资料

  因此,要让离岸风电走得更远,首先需要搭配储能系统。储能系统可以因应区域电压变动、电压骤降,快速输出虚功率注入系统提升电压,提供电力系统快速输血的功能。从离岸风电第二期开始,已经强制开发商要搭配装置容量的10%储能系统,减缓对电网的冲击。

  我们在这个技术让再生能源不再靠天吃饭,新创抢著加入的产业是?中提到,每个再生能源案场都应该有一套属于自己的再生能源管理系统,既然有系统,就有资料,为了上面提到的三个离岸风电并网风险,我们认为开发商必须要开放资料,至少供学术单位研究使用,不能整天用商业机密为由阻止人们取得,否则电力系统风险无法得到缓解,长期下来对产业发展也不理想。

  看完这篇文章相信可以帮助你脱离一知半解,不再靠著吸收碎片化的知识或资讯,片面解读离岸风电。如果您还想了解更多,也欢迎加入绿色创业家社群,跟我们聊聊喔!建议用手机点选连结,或者扫描下方与我们同步QR Code。


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