風場運維產業發展

根據Wood Mackenzie(2021)分析指出，目前全球運維市場尚屬新興產業，缺 乏長期運維問題與失敗經驗之累積，發展至今已運作超過 10 年之風機裝置容量 僅 1.8 GW，預估至 2029 年此一數字將成長 11 倍至 20 GW，但與之同時，全球 運轉中風機仍有約 90%(相當於 165 GW)之營運時間不到 10 年。估計至 2029 年 全球離岸風電運維市場產值將以每年平均16%速度增長，達到 120 億美元；其中 歐洲仍然為最大市場，產值約為 66 億美元，而亞洲與美國市場的快速擴張可望 為全球帶來新的挑戰與機會。觀察歐洲經驗發現，透過靈活的船舶營運服務、遠 程營運創新（如無人機）、攝影機、新興數位技術、離岸風機密度與規模的提升影 響，促使過去 8 年間風機平均每 kW 營運支出減少 44%。可預見未來離岸風場營

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運支出將進一步受惠於大數據機器學習、深度學習，以及機器人技術與自主系統 發展，在規模經濟、資產管理與運維服務效率提高下，預計2020～2029 年全球風 機平均每kW 營運支出下降 20%。

離岸風電具備高度的不穩定性，風況影響發電量，海況影響風場的運維，因 此離岸風場的運維需要有高準度的風況、海況、風場發電量及風機剩餘有效壽命 的預測結果，且風場營運長達二十年，藉由強化運維產業之推動，不僅可建立國 內自主維護管理平台技術，亦可提供電網電力的有效調度，使離岸風場有效營運，

並維持電網的穩定性。

為配合推動再生能源發電，交通部中央氣象局和經濟部能源局自 2017 年便 展開「氣象資訊在綠能開發之應用服務」4 年計畫，考慮上、中、下游產業鏈業 者不同需求，增進風能、太陽能的氣象分析及預報技術，為綠能業者開發氣象資 訊應用產品。於 2018 年成立氣象資訊綠能虛擬營運中心，提供國內外各界推動 發展風力發電與太陽能發電之必要參考資訊。目前其系統發展主要包括以下四項：

(1)新一代綠能評估系統；(2)綠能環境即時監測系統；(3)綠能即時預報系統；(4) 離岸風機施工決策系統。其中離岸風場區海氣象即時監測及預報，目標以海氣象 預報及 AIS(Automatic Identification Service)資訊，建置離岸風機施工決策系統之 船舶派遣追蹤系統，確實掌握海域施工運維船隻的管理與運用。

研究團隊經由參酌國際與國內過去在各類型的運維經驗，研提以下發展離岸 風電運維之建議。

(一) 需從設計開始考慮最佳化 O&M 作業

因應風場陸續建置，國內離岸風場運維公司正接續成立以確保風力發電機組 穩定運轉發電。目前維修業務主要工作分為下列三大類：

1. 風機本體機艙維護：一般由風機廠商提供維護，於合約期滿後可另續約或 交還開發商運維。

2. 海上變電站維護：包含機電設備，消防設施，照明，添加更換油品，及變 電站基礎維護工作等。

3. 風機海上基礎維護：包含一般設備維護，結構維護，油漆維護，水下基礎 安全檢查，電纜穿管狀況與電纜埋置狀況。

因此目前離岸風機風場的運維團隊，大約分為下列五項基本維護：

1. 檢視水面上結構與油漆。(風機結構體鐵件是否需要補修)

2. 更換或修理主結構平台(MAP)上及轉接段(TP)內構件上之各項設施。(如更 換燈泡，維修人員登塔之安全設施…等)

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3. 水下之結構部分與檢視輸電纜線穿越基樁(MP)之穿孔狀況檢查，以及基樁 (MP)基礎之拋石是否有掏空現象。(採用水下無人載具，由人員在 CTV(人 員運輸船)上面操作，繞著基礎目視檢查，如有損壞並加以記錄)。如遇到 較大之意外損壞，必須先拍照記錄，等返回公司再準備修護計畫。

4. 風機機艙維修，鑒於此維修乃高空作業，與地面上的電氣室維修雖說技術 相符，但維修空間無法用地面上陸域電氣室運維空間去比擬，運維工程師 穿戴的防墜裝備就有 6 公斤，要穿越僅 4 公尺寬且被齒輪箱與發電機、控 制箱盤等設備擠滿的狹小機艙,就與陸域電氣室截然不同，同時還需一名 陸上運維工程師確認運維的作業安全。

5. 風機葉片維修，葉片損毀原因包含雷擊/鳥擊/葉片疲態化/其他相關不穩定 因素等。目前葉片是工程師使用風機內部電梯攀升至頂端後，攀爬至風機 外，站在風機上，使用繩索去吊掛維修。

綜合上述運維既有業者作法，未來離岸風機採用 AI 應用對 O&M 的設計最 佳化，至少有下列五點可考量加入短期及長期運維目標，目的即是使用 AI 替代 人力並採自動化運維。

1. 因應現在網路傳輸技術越來越精進，於設計時加入接收或是發送 5G 系統 抑或是後續即將邁入的6G 時代，提高傳輸速率，以利後續 AI 載具運用。

2. 風機結構部分也跟離岸風機機艙及葉片一樣，隸屬高危險工作環境，利用 AI 操作無人載具定時在固定範圍內檢測是否有外部毀損或是其他水下非 監控系統(SCADA)可監測的部分，皆可 AI 控制並採自動記錄且上傳回報 問題，降低人員潛水檢測的風險。

3. 關於 MP 之海纜穿孔狀況檢查，MP 基礎之拋石是否有掏空現象也可建請 使用 AI 操作相關自動化無人載具去做檢測，利用 AI 操作無人載具可降 低監測環境受到海象限制，同時降低離岸工程人員搭乘人員運輸船(CTV) 的風險。

4. 離岸變電站之維護內有需添加更換油品部分，可於規劃時期納入設計考量，

確保油品的品質及人力的精簡，最重要的是縮短運維的時間。

5. 自動化提高葉片防護措施，例如葉片安裝 360 度防撞系統檢測加上驅鳥 器，降低鳥擊次數。

上述的運維技術，蠻多還是借助國外離岸風機工程師依其過去經驗的技術指 導與施作，以及國內相關離岸風機工程人員的部分施作與協助。若能透過國內 AI 技術的發展，在作基礎設計和細部設計時，將AI、MR(Mixed Reality)和 SCADA 技術合併於設計中，能讓遠端離岸工程師在不需要到達現場就能檢驗操作狀況，

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甚至能自動做初級的保養工作，達到降低成本，縮短時間，提升效率及品質的功 效。

更重要的是目前的營運模式，欠缺一個完整的操作控制室而是將其分散在風 機廠商和運營辦公室。運營辦公室聽命在歐洲遠端風機廠商的指令進行風機維 修，對於緊急情況會產生時間和判斷的落差，不利於國內電力調度控制需求。應 由國內 EPC 業者自主建立完整的操作控制室供給營運維修商自主操作控制管理 使用，並可視開發商需要，擴增成中央操作控制室，同時監控操作管理數個離岸 風力電廠。

(二) O&M 統包的優勢與參與機會

國內從事離岸風機操作與運維乃草創初期，各家開發商大多都以自行培養栽 培自家公司之離岸風機技術工程師做管理，實際工作單項發包，尤其風機的運行 監控仍掌握在國外風機製造廠的手裡從國外指揮，國內工程師聽命行事。意即整 個運維上，開發商仍以機械、油漆、電氣等相關工作單項發包的狀況運作，尚未 朝整體性統包的規劃以及專案管理思考，可能使得各單項間介面整合與橫向聯繫 掌握度不佳，致使整個運維的工作時間拖長，開發商人力成本增加，而風機的運 行監控在風機供應商保固期滿也應交由國內運維商來處理。以上狀況便是國內 O&M 統包商可以介入的機會。

國內 EPC 統包商業者，具備在地經營多年的優勢，手上掌握的資源與廠商 關係較開發商為佳，統包商在專案管理上，具備指揮系統單一、規劃與施工之介 面協調順暢，採購上資源眾多，採購效率與確保採購品質能力佳。國內 EPC 統包 商業者若能取得離岸風電統包工程，對整體工程進行的內容最為清楚，也熟悉 O&M 所需各項資源，由其試車團隊轉換成為 O&M 統包商最為可行與適切。因 此 O&M 統包的好處有資源整合、協調作業快速、精準有效地管理運維，縮短維 修的時間，創造風場持續營運的有利條件。

(三) 建議潛力 O&M 業者的發展方向

國內大型統包商已經有很多在300 MW 以下電廠的統包、試車、操作經驗，

擁有足夠的運營人才。從陸上小型電廠到離岸風電電廠的差別，在於穩定發電到 不穩定發電的整合、陸上維修與海上維修的不同。這些都會在統包執行過程中，

提升這些陸上運營人才和裝備的能力，才能在試車操作時順利上手。提升這些人 才和裝備能力的內容包括：

1. 取得證照

• 公 司 資 格 認 證 ： 須通 過 資 格 認 證 (DNVGL ISO-9001/14001/OHSAS-18001)

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• 人力認證：BTT(基礎訓練課程)、BST(基礎安全訓練)，完成 GWO 認證，

IRATA(國際工業繩索技術作業協會)認證。

2. 參與風機裝機試俥

參與風機廠商的安裝及試俥，從中了解相關風機系統組成、測試程序 及故障排除。於風機廠商運維合約到期後，國內O&M 業者對於該風場系 統已有完善了解，便可順勢承接該風場的運維業務。

3. 軟硬體建置 (1) 軟體：

倉儲系統及相關備品系統：

• 縮短領料處理時間。

• 降低倉儲運作成本。

• 提高領料出貨的正確性。

• 增進人員作業效率。

• 即時掌握庫存最新狀況。

• 結合RF 無線電及條碼系統，達到無紙化作業環境。

(2) 硬體：

• 人員運輸船(CTV)承租管控

• 承租運維基地(需求港口)：須有多功能港埠作為風場支援(具有適 宜的水深、碼頭及航道路徑)，工作船停靠及陸上後勤辦公室。

• 倉庫：建立倉儲系統並儲放備品，透過預先規劃減少維護的等待 時間和降低停機的風險，並透過零件使用情形的追蹤，透過數據 分析以有效地管理風機備用零件，以短時間獲得維修零件為主要 目的，增加運維團隊的工作效率。

4. 海上安衛環訓練

(1) 安衛環人員須接受 IRATA 訓練且具備 IRATA level 3 證照

(1) 安衛環人員須接受 IRATA 訓練且具備 IRATA level 3 證照