離岸風電發展簡介

離岸風力發電是指將風力發電廠建立於海上，由於海上的風力資源較陸上豐 富，且風向更為穩定，因此離岸風力發電較陸域風力發電有更好的發電效率。至 2017 年底，全球離岸風電總裝置容量達到 18,814 MW，其中 84.4%位於歐洲，英 國為全球離岸風電裝置容量最多之國家，占36.3%；德國位居第二，占 28.4%；中 華人民共和國位居第三，占14.8%，由此可知離岸風電在全球受到相當的重視。

2.1.1 台灣風力發電現況

根據台灣電力公司的數據指出，台灣107 年再生能源約占台電發電量約 4.9%，

其中以風力發電及太陽電發電為大宗。根據2014 年國際工程顧問公司 4C Offshore 的全球「23 年平均風速觀測」，該研究指出世界上風力最強的 20 處離岸風場，其 中有16 處即位於台灣海峽。主要原因是台灣的地理位置受到季風影響，台灣海峽 在每年10 月開始吹拂東北季風，而台灣中央山脈與福建武夷山脈之間的長廊地形 所形成的狹管效應，使季風經過時產生了加速的效果，讓台灣海峽平均風速可以達 到罕見的12 m/s 以上，為台灣的風力發電帶來了巨大的天然優勢。

台灣的陸域風力發電廠多建在西部沿海及西部離島地區，自 1991 年台電於 澎湖七美架設全台第一座風力發電廠，截至107 年 12 月底，台灣已經建置了 349 座風力發電機，其中包含民間機構的176 座以及台灣電力公司的 173 座，如圖 2-1 所示。

圖 2-1 台灣陸域風力發電分布圖

由於台灣西部的陸域優良風場幾乎都已經開發完畢，若要有更多的風力發電 產能，則風力發電機必須要往離岸發展。然而，不僅台灣面臨了陸域風場飽和的問 題，以全球風力發電的發展來看，許多國家都已開始發展離岸風電。目前世界前三 大離岸風電國家分別是英國、丹麥及德國，這些國家對於離岸風電的起步較早，對 於離岸風機的製造、安裝及維護均累積了相當多經驗，而他們的風電開發商也計畫 要往亞洲發展，因此台灣若能夠引進和學習他們的經驗與技術，將會對台灣的離岸 風電有很大的幫助。

2.1.2 離岸風機介紹

離岸風機的結構主要分為四部分：基樁(Foundation)、轉接段(Transition piece)、

塔架(Tower)、發電機艙(Nacelle)，如圖 2-2 所示。如同地基一般，基樁會插入海床 之中以支撐整個風機結構的重量，使離岸風機在受到強風及大浪時能屹立不搖；轉 接段則是用來連接基樁與上方塔架的過渡結構，也是作為維修人員登塔的工作平

台；塔架為風機在海平面以上的主要支撐物，負責支撐頂端的發電機艙與葉片；發 電機艙負責發電機及齒輪變速箱等物件的保護，使其免受日曬雨淋。

圖 2-2 離岸風機結構示意圖

2.1.3 離岸風機面臨的腐蝕問題

離岸風機和陸域風機所處的環境截然不同，嚴峻的海上條件大幅增加了設計 的困難，台灣的氣候與歐洲有很大的差異，颱風形成的強風大浪對風機的結構安全 是一大課題，而台灣高溫高濕高鹽份的環境，使得腐蝕的發生更為劇烈，為了確保 整體結構和發電機組的使用壽命及穩定性，防蝕保護為離岸風機設計的一大重點。

離岸風機結構依照腐蝕環境大致可分為五個部份：大氣帶、飛沫帶、潮汐帶、海中 帶、海泥帶[2]，如圖 2-3 所示。

大氣帶由於未與海水直接碰觸，海水中高濃度氯離子形成的破壞力較低，只要 有適度的塗層防護即可達到保護效果；潮汐帶因海水反覆漲退潮作用，在海水面上

下方形成氧濃差電池，水面上方為陰極，腐蝕速率較低，水面下方為陽極，有飽和 的溶解氧，腐蝕速率較高。海中帶長時間處於水面下，腐蝕速率受到海水溫度、含 氧量等因素影響，淺海區域的溫度、含氧量較高，腐蝕速率較深海區域快；海泥帶 是五個區域中溫度、含氧量最低，也是腐蝕速率較慢之區域，造成腐蝕的因素是生 物附著與硫酸鹽還原菌的破壞。飛沫帶是腐蝕最嚴重的區域，此區因為同時接觸空 氣與水，又受到陽光的照射，在乾濕交替循環和紫外線的影響下，會對風機塔架的 塗層造成嚴重的破壞，如圖 2-4 所示，因此飛沫帶的塗層需要透過定期檢查，確保 其仍維持良好的保護效果。

基樁屬於海中、海泥帶，一般使用外加電流防蝕及犧牲陽極防蝕；轉接段位於 潮汐帶與飛沫帶，由於此區域會同時受到海水與陽光照射，使得腐蝕特別嚴重，一 般使用高規格的抗蝕塗層搭配犧牲陽極防蝕，達到雙重防蝕的效果；塔架及機艙位 於大氣帶，此區屬於乾燥的環境，使用防蝕塗層進行保護，而機艙則有空調及除濕 設備，調控內部的溫度、濕度及鹽度，避免電子部件受到腐蝕而損壞。

圖 2-3 離岸風機結構腐蝕環境[2]

圖 2-4 海上結構飛沫帶腐蝕情況[3]