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第五章 風電工程執行程序與關鍵因素探討

5.3 工程面探討

5.3.1 可行性評估階段

1. 風速、風向調查與評估

依第二章2.2節說明可以瞭解,風力發電機的電力輸出大小與風速與擷取 風能面積的大小息息相關,故設置風力發電第一關鍵步驟就是評估與調查風 能資源,找尋風力發電適合開發場址,準確之風能評估與預測為風電開發之 首要條件,不但能保障風電開發業者的投資收益,融資銀行也常會以此作為 放款融資依據。

經濟部能源委員會為了瞭解全台各地區潛在風力潛能優劣分佈情況,建立 完整而精確之風能資訊,作為風力發電後續開發時及研擬推動目標與政策的 參考依據,並提供業者快速找尋風力發電適合開發場址,降低業者初期成本,

於89年委託工研院能資所與中央大學大氣物理所合作研究,進行台灣地區風 力潛能分布模擬分析,繪製全台灣地區10m、30m與50m高之平均基本風速與 風能密度分布圖,業者欲進行特定區域風能資源評估與調查時,只要登入中 央大學台灣風能網站(www.atm.ncu.edu.tw/93/wind)可查知能資所模擬分析 風能密度分布圖,加上運用鄰近氣象觀測站所觀測統計既有資料加以初略分 析外,即得平均基本風場資料;惟此參考數據僅適合做大範圍之風能評估及 選址與初步規劃時之參考用,對局部小範圍發電量之評估,因受到現場地形、

地貌及鄰近建築物影響,一定要至現場細部勘查與分析,進行更深入的風能 調查,對風電開發業者的投資才有保障。

至於更深入的風能調查,最直接、簡單及可靠的方法就是在規劃場址架設 固定高度的風速及風向觀測塔進行長期觀測,一般須至少蒐集一年以上風速 等氣象資訊,以便用於估算風場發電能力,因為每年之風力亦會變化,若要 求嚴謹,甚至進行數年觀測,以獲取最正確資訊,確保最大之投資效益。

2. 風力機組場址評估及佈置規劃

完成風速、風向調查與評估後,必須進一步作風力機組場址評估及佈置規 劃,風力發電機塔架機礎座占地不大,風力機組廠址選定,主要是在考量發 電量、當地環境限制兩大因素。

在考量發電量部份,地形、地貌及現存建築物、障礙物與風機與風機之相 對位置與距離會對風速影響並產生擾流,將直接影響風機發電量,風機也會 因擾流產生振動而降低壽命,若建築物、障礙物之高度為H,往後20倍H之範 圍內,都屬於高擾流區,應儘量將風機設立於此區域內。

資料來源:「風力機」,經濟部能源委員會 圖5- 5 風受遮擋擾流影響範圍

朱佳仁與江培宏在「紊流風場對風車尾流和發電量的影響」中研究結果顯 示:當風車架設於風車於另一台風車尾流中,當位置是在側向距離大於0.879D

(D為風車直徑),下游距離大於6.0D時,下方風車發電量幾乎不受前台風車 尾流影響。但當側向距離小於0.60D,在下游距離12D範圍內,下方風車發電 量仍受前台風車尾流之影響。

一般實務上的規劃原則,風機設置位置若與盛行風方向垂直,風機間距離 約為2.5至3倍葉片直徑,若平行於經常之盛行風風向,則風機間距離約為5倍 葉片直徑配置設計,以免風機之間因相對距離不足而影響風機發電量。

在考量當地環境限制部份,必須注意風力機所產生噪音、陰影閃爍對附近 居民的影響,民眾常以此作為抗爭訴求而影響商轉期程,一般建議至少距離

民宅300公尺;另外飛航、雷達、軍事管制禁限建規定往往對於風力機組高度 有所限制,地方政府特殊要求、併接電網距離、設備運輸道路等基礎設施條 件和可利用情況,則會影響期初開發成本、工期及投資效益。

3. 環境影響評估

風力發電在營運發電期間雖然是不產生廢棄物、廢水以及造成空氣污染的 綠色能源,但在施工階段及營運階段仍有廢棄物、廢水產生以及空氣品質、

交通衝擊、噪音、日照陰影、景觀、鳥類生態等問題,所以在英國、丹麥以 及澳大利亞等國家,強制要求在規劃階段即應針對可能引起之環境影響予以 預估與評估,並研擬降低或避免影響環境對策。

在國內,依「電業登記規則」第二章第3條規定,籌備創設新增發電機組 時,應備環境影響評估核准文件向中央主管機關申請登記備案;另依「開發 行為應實施環境影響評估細目及範圍認定標準」第二十九條規定,位於台灣 沿海自然環境保護計畫核定公告之一般保護區,設置五座機組以上,或同一 保護區內,申請設置之機組數目與已取得目的事業主管機關許可之機組數目 合計達二十座以上、或位於保安林地、或任一風機基座中心與最近建築物邊 界之直線距離二百五十公尺以下應實施環境影響評估。

根據具體工程內容與所在環境位置的不同,環境評估通常包括如下幾個方 面,以確定開發行為是否可能引起之環境影響:

a. 物理及化學環境:包括地形及地質、水文及水質、空氣品質、噪音振 動、炫光與日照陰影、廢棄物、通訊及視訊干擾。

b. 生態環境:包括陸域動植物、海域動植物、鳥類。

c. 景觀及遊憩環境影響。

d. 社會經濟:包括土地使用、社會經濟、交通等。

e. 文化資源:包括古蹟、歷史建築物、遺址、習俗與宗教。

f. 工業安全:包括施工期間與運轉期間安全。

g. 環境敏感區位及特定目的區位限制。

環境影響評估常因無具體審查標準,審查委員個人主觀及立場強烈或審查 結果前後不一致,造成籌設進度受阻。

4. 土地取得

台灣風力資源佳適合設置風力發電之西海岸地區,多屬國土保安用地、林 業用地等國有地,台電公司為公用事業能透過森林法第8條之規定可向林務局 或國有財產局直接租用,93年內政部配合國家發展重點計畫推動再生能源發 展,將農牧用地、林業用地及國土保安用地增列「再生能源相關設施」容許 使用項目,並限於風力發電設施點狀使用,其使用面積不得超過660平方公 尺,協助民營企業順利取得土地設置風力機發電,另外「再生能源發展條例」

98年6月在立法院三讀通過後,明訂發電設備及供電線路所需土地之權利取 得、使用程序及處置,準用電業法相關規定;另再生能源建廠所需土地,將 可以公用事業資格,適用都市計畫法、森林法及漁業法等;依目前法令土地 取得已無問題,反而是經這幾年推廣與建設,風力資源佳、適合設置且興建 阻礙小之區域已趨飽和,後續應是投入風力資源次佳區域及朝向開發離岸式 風力發電方向發展。

5. 財務分析

健全財政計畫是確保專案順利執行的關鍵因素,尤其是民營企業以營利為 目的,勢必在有利潤誘因下才願意投資興建,因此深入探討興建及營運所必 須投入資金,應支付利息,以及精確估算發電期間的收入,當審慎評估財務 槓桿風險後且淨現值為正值,才能付諸計畫執行;至於台電公司身為國營事 業,具有執行政府政策與帶頭示範責任與義務,為加速推動再生源之利用,

順利達成獎勵推廣目標,獲利與否,就不是最主要的考量了。

在現實面上,風力發電之發電成本相較於傳統發電方式仍然偏高,目前經 濟部審定躉購費率及計算公式並未將對社會環境影響之外部成本納入考量計

算,同時該費率相較於中國大陸等國仍偏低,所以是否具誘因能吸引業者投 入開發,尚待觀察。

6. 系統衝擊影響初步檢討

為維持併聯至台電之電力系統後電力品質、供電可靠性及穩定性,須於可 行性評估階段進行系統衝擊影響初步檢討,確保選用之風力機組容量、電氣 特性於併接後系統故障電流、諧波、電壓變動率、穩定度等符合「再生能源 發電系統併聯技術要點」規定之可接受範圍內,且其最大逆送至輸電系統之 最大電力容量不超過併接於主變壓器額定容量之百分之三十,台電公司於澎 湖湖西標案設置6座風力機組,就因為澎湖地區容量因素,為了要限制輸出總 發電量,規範每座額定出力為850kW,而無法採用可輸出較大容量之機型。