离岸风电场配置规划学问大，强韧法规成后盾

离岸风场除了建置时除了建置地点需考虑到风力因素外，还需要把国防、航道以及自然生态等多项因素考虑进，除此之外，为了有效达到经济规模，降低个别单位建造时间，这都是需要一个全面且详实完整的规格，本文就近一步针这些方面来进行探讨。

政府法令支援与规划

离岸风电在电力市场扮演越来越重要的角色，先进国家都有所谓的“国家级水域计划（National Water Plan）”，规范离岸风电场、航道、油气采掘、国防、渔业、生态环境、港口使用等用途。这是一个非常复杂的规划，需要跨部会的通力合作，才有可能得到高分。

（Source：The Ministry of Economic Affairs & The Ministry of Infrastructure and the Environment, Netherland, September 2014, “White Paper on Offshore Energy, Partial Review of the National Water Plan-Holland Coast and area north of the Wadden Islands”）

强韧的法规环境永远是发展离岸风电产业最重要的成功因素，也是最难达到高分的因素。荷兰的作法分成五个步骤：

1. 制订国家级水域使用计划
2. 规划未来 5 年的 roadmap
3. 政府做好先期的风场调查计划，提供业者参考（台湾目前没有此制度）
4. 电网公司规划海底电缆
5. 风场让民间业者竞标

离岸距离攸关使用技术

在风力发电机改朝换代的初期，离岸风力机的发电效率并不会有明显的改善，因为还需要针对实际环境做许多调整。由于风力发电场本身也要用电，以及海底电缆的损耗等因素，离岸风机的毛发电量通常比净发电量（扣除用电、耗损与其他因素）高出许多。平均来说，德国风场的净容量因素（Net Capacity Factor）约在 45-48% 之间。净发电量通常是毛发电量的 75-78%。我们一般计算风力发电成本的时候，使用净发电量来估计。

德国规定离岸风电场必须至少离岸 40 公里，所以成本偏高。台湾据说最近的地方（已经避开白海豚栖息地），仅有 3 公里。多数台湾的风场应该离岸 5.5 公里以外，避开白海豚的栖息地。考虑台湾海峡的宽度、海峡中线距离、发电成本、生态保育等种种因素，台湾多数的离岸风场将离岸 6-50 公里之间。

这样的考量之下，多数的台湾离岸风电场将使用 HVAC 技术，介于 22-150KV 之间。有别于欧洲普遍使用的 HVDC 技术。HVAC 技术的线路损耗会比 HVDC 高出许多，但总体建置成本比较低。

风机数量、配置有玄机

根据研究，固定式离岸风机的经济规模是 100 支，这样单位建造时间约可以降低到 5 天左右。台湾目前三家离岸风电业者的平均数字是 36 支，单位建造时间约在 13-26 天，缺少经济规模，造成台湾离岸风电成本居高不下。

如果台湾的离岸风场规划均以小风场为主（低于 100 支以下），这个产业大概也是做不起来。英国的 Dogger Bank 离岸风场，规划 7.2GW，即使分期建置，将来的发电成本将非常低廉。成本低廉的绿色电价，成败系于政府的前瞻规划。

使用同样的离岸风机，类似的风场设计（layout），年发电量差距达 36.76-38.47%。风场开发商有其 knowhow，后面将说明原因。

（Source：ECN, 2014, Quick scan wind farm efficiencies of the Borssele location, ECN-E–14-050）

正确的观念是最大化风场发电量（GWh/year）与风场密度（Wind Farm Density, MW/Km2），而不是最大化风机的容量因素（Capacity Factor）。高容量因素的风场未必是好事。我们可以看到这四种风场设计，以 Design 1 & Design 2 的年度发电量较高，但其容量因素反而较低。Design 1 与 Design 3 使用同样的风机，不同的风场密度。Design 2 与 Design 4 亦同。

如果风机比较密集配置，风场密度会比较高，风场的年度发电量也会比较高。但因为风机比较密集，所以单支风机的容量因素会下降，有些风能被前面的风机拿去了，后面的风机自然发电效率较差。

（Source：ECN, 2014, Quick scan wind farm efficiencies of the Borssele location, ECN-E–14-050）

从实际的数字来分析，Design 2 使用大风机（8MW）、高风场密度（9MW/Km2），所以其单位投资成本的发电量是最高的，达 22.0（GWh/y 除以百万欧元）。其次是 6MW 风机，9MW/Km2，其单位投资成本的发电量是 20.9。

强韧的法规环境永远是发展离岸风电产业最重要的成功因素。荷兰的作法分成五个步骤，非常值得台湾参考，特别是政府做好先期的风场调查计划，提供业者参考，台湾目前并没有此制度。正确的观念是最大化风场发电量（GWh/year）与风场密度（Wind Farm Density，MW/Km2），而不是最大化风机的容量因素（Capacity Factor）。从数字上来看，使用 6-8MW 离岸风机，9MW/Km2 风场密度的投资效益最好。

（首图来源：Flickr/CGP Grey CC BY 2.0）

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