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《綠能補給專欄》綠能假新聞第七話:台灣夏天沒風,離岸風電無法發電?

苗栗竹南外海的台灣首座示範風場海洋風電,將裝置 20 部西門子歌美颯 6 MW級的離岸風機。圖片來源:中央社

發展綠能是世界趨勢,台灣也積極提出太陽光電與風力發電的發展計畫。陸域風電發展了十餘年,我們開始走向海上。台灣發展離岸風電,國人最關心的就是風電是不是很貴?這個議題我們在前面已經討論過了。另一個民眾關注的議題就是,台灣位於季風帶,冬天東北季風強勁,夏天相對風平浪靜,那風機是不是就發不了電了?

台灣風能資源豐沛 夏季皆能運轉

  • 台灣優良風場多 有國際認證

根據國際工程顧問公司 4C Offshore 公布的全球風速排名資料,全球前 20 大優良風場,多數位在台灣海峽。台灣也有學者方新發、張珮錡、楊瑞源、賴啟銘等人做過台灣西岸風能資源評估,指出台灣擁有豐沛的風資源,尤以彰化地區風能資源最佳。

  • 海上風況佳 夏季也有一定風速

離岸風機要在什麼樣的風況之下,才會開始轉動發電呢?就要看風機的「切入風速」。切入風速 (cut-in wind speed)是指驅動風機發電的最低風速。未來台灣風場主要採用的風機廠牌有三家:MHI Vestas、西門子歌美颯、以及日立。MHI Vestas 8 MW 的風機,切入風速是 4 m/s;西門子歌美颯 8 MW 風機,切入風速是 3-4 m/s;日立 5.2 MW 的風機,切入風速是 3.5-4 m/s。根據我國目前的海洋風速塔資料來看,2017 年夏天八月最差平均風速也有 4.8 m/s,其他月份風速都有 5 m/s。夏季月平均風速都在大型風機的切入風速之上,所以並不會有夏季無風的情況發生。

海洋風速塔月平均風速。
資料來源:風力發電單一服務窗口
各廠牌風機切入風速與台灣平均風速。
圖片來源:網路資料

示範機組發電成效佳 未來技術與遠岸風場發電效能更好

  • 示範機組發電量已與歐洲相當 未來數據更漂亮

目前我國架設兩架示範風機,能得到的風機發電實際數據有限。但從能源局公布的示範風機資料來看,2017 年 5 至 9 月間風力發電量,平均容量因數實際有 22%,10 至 12 月則高達 60%,平均下來也有 40%,和歐洲發展發電國家 2017 年平均容量因素數值接近。樣本雖然少,但可以看到離岸風機表現相當不錯。待未來風場陸續完工,預計數據會更完整。

(註:容量因素指實際發電量除以風機的額定容量。)

  • 示範機組小且近 遠岸大風機發電量更好

更何況示範機組採小風機,容量是 4 MW,未來風場多使用 8 MW 以上的大型風機,更大的風機在相同的風況條件下,可以發更多的電。再加上示範風機離岸邊 3 到 5 公里左右,大型風場多在遠岸數十公里處,遠岸風場的風況也預期會比在近岸的示範風機來的更好。

能源多樣性 系統更穩定

  • 電力供給多元發展 依據特性發揮所長

其實各種能源的特性不同,多元組合搭配之下,可以讓各項資源發揮更大的效用。 過去人類仰賴較單一的化石燃料,電力供需結構的想像也被受限。隨著進用再生能源的技術大幅提升,我們對電力結構的想像也可以開始轉變。不再追求單一能源供給,而是可以透過化石燃料和再生能源的多元組合來均衡發展。像太陽光電對夏季尖峰用電就有很大的貢獻,風力發電在冬天發電量大,則可以減少燃煤需求,改善空汙情況。

  • 再生能源間歇特性 已納入考量

雖然像光電或風電需要看天發電,但目前政府的規劃,也已將再生能源的間歇特性納入考量。在夏季,雖說一天當中用電量最大的時間約在中午前後,此時也正是太陽光電發電最大的時候,傳統電力機組調配合太陽光電發電動態,適度調節輸出功率,可達到有效抑制尖峰用電的功用;而到了傍晚,太陽光電雖無法產生電力,但用電明顯減少,新的尖峰負載從中午移至傍晚,國內現有及規劃中的機組已足以應付。而秋冬正是風力發電得以發揮的季節,不受白天或晚上的影響,加上台灣用電量較夏季減少許多,可適度的降低燃煤機組運轉,改善空污。

削峰填谷,補足尖峰用電。
資料來源:台電公司

此外,電力需求亦參考其他國家在電力系統設計,台灣已規劃透過電池、水力,以及可以快速啟動的燃氣機組,隨時可以快速提供電力調度。再者,現在氣象預報技術也有大幅進步,可以更準確預測再生能源的發電情況,再對可能的變化情形預留適當之備轉容量,來因應能源需求。這些改變不是未來式,而是現在進行式。

傳統電力供需結構—追求單一能源基載,用電需求低時可能造成資源浪費。
資料來源:The Brattle Group
未來電力供需結構—運用各種能源特性,多元組合,務實因應需求。
資料來源:The Brattle Group

台灣有世界優良的風場,也吸引國際的風電廠商爭相來台投資,而且目前 3.8 GW 的容量採用躉購制度,需要發電才有收入,

如果台灣一半的時間無風、不適合發展離岸風電,還會有人願意開發嗎?

發展綠能已經是世界的趨勢,能源需要朝向多元組合發展,依據各有的特性發揮所長。台灣也要相信自己可以有乾淨自主的能源,等到錯過發展機會,後悔就來不及了。

參考資料:

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