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美国风场营运向伐木业致敬,旧机换新有如砍大树

2024-12-26 213

保罗班扬(Paul Bunyan)是美国伐木业的神话人物守护神,这位超巨大、力大无穷的樵夫,能一口气砍光整片森林。如今改成美国风场营运商要向保罗班扬致敬,因为早期兴建的风机远远不如更高大的新机种有效率,开启旧风机原地改建新机的换机商机,陆续有如砍倒巨树般拆除旧风机。

美国伊利诺伊斯州门多塔丘风场(Mendota Hills)于 2003 年完工上线,是美国最早的电网级风力发电场,总计有 63 具 850 千瓦(kilowatt)、52 米高的歌美萨风机,如今已经营运 15 年,风机本身已经远远落伍,制造商西班牙大厂歌美萨也已经与德国大厂西门子合并为西门子歌美萨(Siemens Gamesa),风场开发商背风可再生能源(Leeward Renewable Energy)打算将这片风场的 63 架老风机换成 29 具 2.6 百万瓦(megawatt)、126 米高的西门子歌美萨新风机,更换风机后,同一片风场,发电容量可从 50 百万瓦出头,提升到 76 百万瓦。

背风可再生能源不仅更新这处风场,目前旗下经营的 19 处风场,有 17 处都已超过美国对风能的产品税务补贴(Production Tax Credit,PTC)10 年期限,门多塔丘风场只是其中最老的一个,如今背风可再生能源正全面评估旧机换新。

由于风机技术进展快速,风机规模越来越大、高度越来越高,可取用更高空更稳定的风能,此外从扇叶设计、机舱系统最佳化,到智慧化调控等技术的进步,使发电效率也逐年提高。累积十几年下来,旧机与新机的发电效率已有显著差距,旧机换新成为风力发电产业的普遍考量,只不过考量的更换程度不同,是只更换扇叶、齿轮箱与部分零组件,还是要整机换新,完全拆除。

▲ 伐木业神话人物保罗班扬的雕像。(Source:By Owlsmcgee (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons)

另一个考量是合约与补贴问题,旧机虽然效率不佳,但是兴建于风能成本较高的时代,往往有较高售电价的售电合约以及税务补贴,若尚未到期就拆除,反而不划算;不过,一旦当初的售电合约或是税务补贴期限到期,由于最早兴建的风场,往往都位于风能资源最佳的地区,改建新风机的发电效果更好,而且输配网络已经建设完成。因此,旧机换新成为相当具有商机的市场,美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)预计至 2030 年,美国风机更新市场规模将达一年 250 亿美元。

门多塔丘风场选择整机拆除后重建,拆除办法则向伐木业致敬,称之为“保罗班扬法”。先将风机上所有液体如机油等抽干,之后从基部像伐木一样砍倒,倒下时以铁链牵引控制倒落方向与速度,一旦风机与扇叶着地,就开始拆除风机的地基,之后重新浇铸混凝土建造规模更大的新风机基础。

过去拆除风机的方法是以吊车吊运人员由上而下照着风机当初安装的顺序反向拆除,这样做有利于将风机转售至二手市场,但如今老旧风机效能远不如新风机,不利于二手市场,再加上考虑运输物流成本,卖出整架旧风机不划算,还不如直接砍倒,拆除成本可降低 25%。旧风机拆解为废钢材出售,比较有经济效益。

背风可再生能源预定拆除与新建工程,包含新建风机与变电站输配网络升级,将于 2018 年底完工上线,上线后受惠于新风机的发电效能较高,发电均化成本预计可以降低 30%~50%,背风可再生能源认为这样的成本以当前的电力市场相当有竞争力,将售电给资料中心营运商数位实境(Digital Realty)。

  • Developer Using the ‘Paul Bunyan’ Method in First-of-Its-Kind Wind Repowering Project

(首图来源:Flickr/soundfromwayout CC BY 2.0)

延伸阅读:

  • 西门子与歌美萨合并风电业务,打造风电业巨擘
2019-03-12 10:31:00

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