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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

5.3.3 施工階段

良好的設計、優良的器材設備仍有賴周延的施工,方可確保完工時的系統能 正常的運轉,達到原先規劃設計功能;風力發電工程主要是把風力發電機所發出 來的電,透過電力電纜傳送,經由電氣室內開關設備,併聯到台電電網上,若把 整個工程作區分,可分成土建工程與機電工程,土建工程內容包括塔架基礎、地 下管排、電氣室結構、裝修及景觀等,機電工程內容包括機電設備安裝、電力電 纜敷設、風力機吊裝以及後續系統測試及試運轉等工作。

圖面設計完成

風機基礎施工 電氣室施工 管排施工

基樁施作

基礎施工

風力機吊裝 路證申請

電力電纜拉設 管排埋設

系統測試/試運轉 機電設備安裝

裝修/景觀施工 結構體施工

接受安全調度

竣工

土建工程

機電工程

圖5- 6 工程施工程序

1. 土建工程施工

土建工程包括塔架基礎工程、地下管排工程及電氣室之結構、裝修及景觀 工程等三大部份,在工法上或施工材料上並無特別困難及特殊性,惟一須注 意是配合將來機電設備安裝,相關基礎完成面平整度、水平度以及預留開孔、

預埋管路或螺栓等與設備之介面上,須在施工時特別留意,而在非工程面方 面,反倒有許多無法預期問題會影響工進且最為關鍵:

a. 塔架基礎工程:風機會產生噪音、陰影等,而民眾常以此為由進行

抗爭妨礙工進。

b. 地下管排工程:地下管排工程常於路證申請時因地方主管機關不核 准或審查時間過長,或是開挖後發現既有地下物、管線之大小、位 置與設計階段調查時不同,須重新設計改道或變更工法、或須先進 行既設管路遷移等額外工作,使工程受到延宕;另施工時交通管制 或道路封閉造成使用人不便引起民怨而衍生阻撓。

c. 電氣室結構、裝修及景觀工程:一般民眾常把電氣室視為洪水猛獸,

常以電磁場會影響健康、機電設備爆炸會對附近居民生命財產有危 害進行阻撓。

2. 機電工程施工

機電工程品質是決定風力發電可靠率最重要因素,設備在工廠生產過程 中,因為生產環境容易掌控,且在生產品質管控也較落實,所以通常會發生 問題的階段,多是發生在現場安裝的時候,尤其是風機設置場所通常靠近海 邊,設備暫存、安裝及運轉期間,防水、防塵、防潮及防鹽害都是影響可靠 率主要課題;設備存放及運轉環境不佳、施工不當或不確實,將造成設備受 損,影響設備壽命,尤其電力電纜埋設位於戶外道路下,在進行施工拉設及 接續時,現場環境條件非常難以控制,更須特別注意。

3. 風力發電機組運輸吊裝組立

風力發電設備大型化提供了更大發電量,但也在運輸和安裝造成了非常不 便,任何安裝上疏失,都有可能產生極大危險,以台電公司在台中港北防風 林區設置的第2號風力發電機組為例,於2008年9月28日薔蜜颱風來襲時(最 大陣風達46.1公尺/秒),因螺栓強度不足,從下塔架及中塔架連接部份斷裂。

大型風力發電塔架,一般以圓錐型管狀結構為主,直徑最大部份超過4米、

重量超過40,000kg,每截長度通常大約拾幾至貳拾幾米之間,發電機尺寸雖小 一些,但往往重達肆拾幾噸,這樣的尺寸、重量,在運輸中已經屬於超長、

超高、超寬和超重的規格,需要重型拖車和特別安全駕駛。相較而言,葉片 重量就比較輕,但由於葉片長度的增加,仍需要超長運輸的許可,以Enercon E-70 風力機為例,運輸時主要設備重量與尺寸如表5-2,在運輸方式及路線規 劃上須考量下列因素:

a. 設備運輸時對交通所造成的衝擊最小:運輸一般於午夜零時至清晨 六時進行,以避開白天交通流量之尖峰期,並事前先選定若干空曠 地點供車隊於清晨六時以後停放,以不妨害交通為原則,同時兼顧 用路人及工作人員安全。

b. 運輸道路的寬度,曲線半徑,最大坡度,陸橋淨高等須可供運輸車 輛通行

c. 橋樑設計載重須大於運輸車輛容許的軸重及總重

表5- 2 Enercon E-70 風力機主要設備重量與尺寸表

設備名稱 尺寸 重量

輪轂 6.35m(L)x4.95m(W)x3.8m(H) 27.8Tons 機艙下部 7.4m(L)x3.0m(W)x2.9m(H) 1.13Tons 機艙上部 7.4m(L)x4.95m(W)x4.03m(H) 18.3Tons 發電機 4.96m(L)x4.96m(W)x2.3m(H) 49.3Tons 葉片(2片裝) 34.56m(L)x2.44m(W)x3.78m(H) 14.9Tons 下塔架 15.09m(L)x4.2mx4.33m 55.1Tons 中塔架 21.34m(L)x3.56mx3.69m 52.7Tons 上塔架 25.73m(L)x2.79mx2.92m 42.5Tons 基礎塔架 Φ4.65mxΦ4.65mx2.0m(H) 12.5Tons

資料來源:Enercon公司

在風機吊裝組立方面,首重人員安全,因此除需考量吊車施工及設備現場 組合面積外,特別需考慮因素為東北季風,吊裝時程應妥善規劃避開東北季 風等氣候環境惡劣季節,以免導致發生工安意外,尤其各個細節都必須特別 注意風機吊裝順序如下:

‹ 變壓器盤及風機高、低壓控制箱體吊定位。

‹ 各設備平台吊定位。

‹ 中壓開關盤及風機控制盤及電力盤吊定位。

‹ 下塔架吊定位。

‹ 中塔架吊定位。

‹ 上塔架吊定位。

‹ 機艙吊定位。

‹ 發電機吊定位。

‹ Hub及葉片吊起、翻轉、吊定位。

‹ 機鼻吊定位。

4. 工業合作

為配合政府加速達成「促進產業升級,提升國際競爭力」之產業發展目標,

台電公司於風力發電第二期計畫起,將工業合作納入發包規範內,希望扶植 國內風力發電產業建立系統、維修及零組件供應之自主能力,並協助國內廠 商進入國際廠商供應鏈體系,以拓展全球風力發電市場。

工合額度須為該採購案國外採購合約總價之33%,國外分包商應依國內採 購、技術移轉、人員訓練、共同研發、國際行銷及貿易推廣協助及國內投資 等方式選擇執行之,倘若承商未於規定履約期限內完成工合總承諾額度之沖 銷,最高違約金懲罰總額為該採購案國外採購合約總價之3%。

實務上風力發電工程屬於國外採購合約部份僅有風力發電機,惟此部份金 額占總工程費之70%,以目前每個標案採購風機數量而言,根本無法吸引風機 製造廠商來台投資設立組裝廠,或是針對這少數風機特別向國內採購相關零 組件,現階段只有塔架部份向國內中鋼機械等廠商採購,同時對業主將來接 收人員進行一般性訓練,以四湖及林口案為例,決標金額NT$32億,其承諾額 度分別高達19,000,000美元(約NT$6.08億),換算最高違約金約NT$5527萬,

若僅僅只有塔架採購及人員訓練,以塔架約占整個風力發電機成本26%,實不 足以達到規定承諾額度,可能違約金(1-26/33)*5527=NT$1172萬,造成廠商投 標時勢必將此費用外加至成本上。

政府立意良善,台電公司全力貫徹政府政策,不過目前發包策略及風機市 場由風機製造廠商主導大環境下,只有徒增承攬廠商之成本,卻完全對扶植 國內風機產業無太大助益。

5. 試運轉

台電公司對於試運轉程序規定比一般民營工程嚴謹許多,在完成風力機組 裝及相關配合線路敷設及機電設備安裝、機組及系統的單體及整體安全測 試、功能測試以及卸載試驗等試驗後,風力機組因廠牌不同會進行該公司規 定之連續運轉測試,一般民營業者在完成該項測試後即可依「電業登記規則」

規定向經濟部申請辦理竣工查驗,經正常運轉累計達24小時,即通過查驗取 得電業執照便可進入商轉開始賣電給台電;而台電公司除上述程序外,另外 明確規定須進行96小時連續運轉測試,正常運轉後,才可進入所謂的「接受 安全調度」,然後再經360小時正常運轉後,即完成試運轉工作並正式移交給 接管單位接管;另一方面,在接受安全調度後,可同步辦理完成性能曲線測 試試驗,在完成電業竣工查驗後,移交給接管單位及完成性能曲線測試,才 算是試運轉完成,方可申報竣工。

風力機製造廠規定之連續運轉 測試

96小時連續運 轉測試 向經濟部申請

辦理竣工查驗

辦理完成性能 曲線測試試驗 接受安全調度

移交接管單位 360小時連續運

轉測試

試運轉完成 商轉

取得電業執照 通過電業竣工

查驗

竣工

安全測試、功能測試以及卸載 試驗完成

風力機組組裝、線路敷設及機 電設備安裝完成

台電規定

圖5- 7 試運轉程序