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『離岸風電工程技術』專輯
目  錄 封面
「離岸風電工程技術」專輯序言
離岸風機重力式基座風波流動力負載之探討
台灣新竹海域離岸風力運維之波浪氣候窗分析
離岸海氣象觀測塔之規劃設計與製造裝載
離岸風機套管式基礎地工設計考量
離岸風電之海底電纜規劃設計考量重點
離岸風電認證之探討
離岸風場本土化海事施工作業指引
海洋及水下科技季刊一0三年度第二十四卷第四期封面


「離岸風電工程技術」 專輯序言
(第二十四卷第四期-序言)
摘要

 依據國際機構4C Offshore調查,全球前九名海上風場皆為台灣西部海域的離岸風場,整體海域風電潛能約10GW,政府積極發展再生能源資源,由經濟部全力支持並推廣海上風能產業,具體推動以風場示範計畫,開發國內首座離岸風場,目標2015年底完成4部示範機組建置與商轉、2020年底完成3座示範風場建置與商轉。待國內建立相關技術及經驗後,以採區塊開發方式,以每年新增240MW裝置容量的開發速度,推動大規模風場開發,逐步達成2030年離岸裝置容量3000MW目標。面對臺灣特殊之氣候與地理環境,國外經驗難以直接移轉供國內開發離岸風電使用,針對特殊環境有必要投入本土的技術。

 本期以離岸風電工程技術為題,第一篇陳信宏、楊瑞源、黃煌煇等撰寫「離岸風機重力式基座風波流動力負載之探討」一文考量極端環境作用下創新型載體式重力式離岸風機及支承結構之受力及動態反應分析。第二篇馬名軍、張恆文等撰寫「台灣新竹海域離岸風力運維之波浪氣候窗分析」一文採用NWW3波浪模式模擬之台灣西部新竹海域波浪資料進行氣候窗分析,以不同的操作維護之波高限制條件下,不同氣候窗長度及氣候窗間隔的等待時間進行分級。第三篇馮宗緯撰寫「離岸海氣象觀測塔之規劃設計與製造裝載」一文說明彰化離岸前導風場海氣象觀測塔在規劃、設計、製造以及安裝過程,需先考量政府相關法令之規定、國內外相關規範之適用性、國內現有製造及海事工程施工能力、國外施工能量引進可行性、第三認證需求等因素,方可符合國際相關離岸工程規範之規定。第四篇郭玉樹、黃迪瑩、曾姿郡、林啓聖等撰寫「離岸風機套管式基礎地工設計考量」一文針對基樁受軸向拉拔力下之極限拉拔力現有評估方法,及基樁受反覆拉力作用下之受力行為反應進行探討。第五篇林俶寬撰寫「離岸風電之海底電纜規劃設計考量重點」一文就離岸風力電場開發與海底電纜必需引入之工程技術作進一初步探討,以作為未來離岸風力電場實際開發之參考依據。第六篇桂人傑撰寫「離岸風電認證之探討」一文介紹風力發電認證之源起,並闡述業界採用之形式認證及專案認證,以及由於認證標準或指南之不同所產生之差異,以作為國內引進離岸風電認證作業之參考。第七篇由簡連貴、郝宗曄、邱淑宜等撰寫「離岸風場本土化海事施工作業指引」一文藉由挪威、德國、美國、中國等離岸風電海事工程作業準則綱要、國內海事工程作業準則案例研析,針對運輸、吊裝、打樁及固著等工項可借鏡之內容,以作為研擬本土化離岸風場海事工程施工作業指引參考。

作者:簡連貴/國立臺灣海洋大學河工程系教授

   顏志偉/工業技術研究院綠能與環境研究所 組長

   吳念祖/中興工程顧問股份有限公司 技術經理

   林俶寬/台灣世曦工程顧問股份有限公司港灣部 副理

離岸風機重力式基座風波流動力負載之探討
(第二十四卷第四期-離岸風電工程技術)
摘要

 離岸風機矗立於海中其承載平台機構與結構物本身基礎可能遭受波力作用,而離岸風機基礎部分亦可能因海底底床特性與水流互制作用有淘刷情形,此等機制現象恐造成離岸風機結構承載平台或觀測塔結構物之損壞或傾倒。因此,針對大橋舟公司所設計之創新型離岸風機載體重力式基座,就創新型離岸風機受風動力與波流水動力作用下支承基礎結構物之動力負載及風機運動模式等動態反應分析,藉由水工模型試驗配合數值方法作一整合性之研究與探討,對工程上所可能遭遇之問題則可提供其發生之原因並預擬解決之方式。研究內容之重點著重於創新型離岸風機結構物受風、波、流負載作用下對風機及支承結構衝擊影響之分析探討,並一併考量極端環境作用下創新型載體式重力式離岸風機及支承結構之受力及動態反應分析。期對產業界及工程界針對離岸風機之設計與開發能提供更多之資訊且有所助益,另外對國家朝離岸風場發電之綠色能源將有更重大之突破。

 

作者:陳信宏/國立成功大學水工試驗所助理研究員

   楊瑞源/國立成功大學水工試驗所研究員、國際波動力學中心副主任

   黃煌煇/國立成功大學校長、水利及海洋工程學系教授

 

台灣新竹海域離岸風力運維之波浪氣候窗分析
(第二十四卷 第四期-離岸風電工程技術)
摘要

 離岸風力電場的開發已是目前我國風力發電發展推動的趨勢,離岸風力發電場操作維護的施工作業時間,取決於可使作業船隻安全地接近施工地點的海上風浪條件。本研究採用NWW3波浪模式模擬之台灣西部新竹海域波浪資料進行氣候窗分析,用以量化離岸風場操作維護作業的可接近程度。以不同的操作維護之波高限制條件下,不同氣候窗長度及氣候窗間隔的等待時間進行分級。結果顯示在新竹海域,波高限制條件為2.5m以下的每一個氣候窗長度皆很長,氣候窗出現個數較少,且等待時間幾乎不超過一周。當波高限制要求為1m時,符合氣候窗長度6小時之發生機率為71%,每年發生之次數平均為60次,最長等待時間為17.6天,等待時間在2天以內的情形仍占多數。

作者:馬名軍/工業技術研究院 研究員

   張恆文/工業技術研究院 研究員

離岸海氣象觀測塔之規劃設計與製造裝載

(第二十四卷第四期-離岸風電工程技術)

摘要
 依據國際機構4C Offshore調查,全球前九名海上風場皆為台灣西部海域的離岸風場,整體海域風電潛能約10GW,馬總統於2012年頒布「黃金十年、國家願景」政策綱領,隨之宣布推動「千架海陸風力機」政策,其中,目標於2030年達成3,000 MW之離岸風電裝置容量並達成新台幣5,000億元之產值。彰化離岸前導風場-海氣象觀測塔設置,不論對於離岸風場開發前之風能掌握,或是開發後之持續監控、推估與預測,甚或是肩負離岸風場開發之前導工程功能,皆扮演極重要的關鍵角色,對國內離岸風力發電產業之發展至關重要。整體裝載過程已於2014年8月底完成裝載作業,考量天候氣候影響考量整體施工的人員安全性,台灣首座海氣象觀測塔海上安裝作業預計於民國2015年夏季完成建置,相關量測資料可作為離岸海氣象背景資料蒐集及國內離岸資料產學研究平台。

作者:馮宗緯/永傳能源股份有限公司 工程規劃部經理

離岸風機套管式基礎地工設計考量
(第二十四卷第四期-離岸風電工程技術)
摘要

 為降低對進口能源的依賴度,我國近年來積極發展再生能源,經濟部能源局規劃於2030年完成架設600部離岸風機,累積裝置容量達3GW;為確保離岸風電運轉安全,海洋與海事工程單位必需建置安全且穩定之離岸風電支承基礎結構,以提供風機於使用年限內抵抗不同之載重條件與惡劣環境。由於海域環境遠較陸域環境複雜,風機支承基礎結構其花費占離岸風力發電機開發總成本約1/5以上,因此基礎支承結構的設計與分析為開發離岸風場的重要關鍵。

台灣天然環境特殊,為颱風與地震等天然災害高潛勢地區,考量我國現有海事工程技術能量,套管式基礎將是可能採用的基礎型式之一。當套管式基礎受環境載重引致之側向作用力時,此側向作用力傳遞至下方樁基礎所形成之彎矩,將為各基樁之軸向作用力。本文針對基樁受軸向拉拔力下之極限拉拔力現有評估方法,及基樁受反覆拉力作用下之受力行為反應進行探討。

作者: 郭玉樹、黃迪瑩、曾姿郡、林啓聖/國立成功大學水利及海洋工程學系

離岸風電之海底電纜規劃設計考量重點
(第二十四卷第四期-離岸風電工程技術)
摘要

 海底電纜在離岸風力電場開發中扮演極為重要之角色,如同臍帶一般將離岸風力發電機所產生之電力傳送至陸域電力網併聯後,再傳送到用戶。然海底電纜之設置,從規劃、設計到製造與施工屬於非常專業之領域,且每個水域有其個別性,經過多音束水深調查、海床底質探測、磁力探測,選擇海底電纜佈埋設作業須使用之船舶機具等評估後,方能執行海上相關作業,降低工程中之各項風險。近年來,政府為積極推展綠色能源,能源局也劃擘出2030年建置3GW離岸風力電場之願景,然海底電纜所涉及之施工船機與專業領域,尚須進一步的技術引進與提升,此部分更需產、官、學、研及政府的配合與投入,方能讓離岸風電產業在國內深耕與發展。為達到此預期目標,故本文乃就離岸風力電場開發與海底電纜必需引入之工程技術作進一初步探討,以作為未來離岸風力電場實際開發之參考依據。

作者:林俶寬/台灣世曦工程顧問股份有限公司 港灣工程部副理

離岸風電認證之探討
(第二十四卷第四期-離岸風電工程技術)
摘要

 風力發電機額定功率近10年快速大型化,風電場規模已接近常規發電廠,基於技術發展及融資保險需求,型式認證成為產品開發中重要之一環,而離岸風電開發案更牽涉到海上作業之不確定性,常造成計畫延宕及損失,因此開發商也逐漸利用專案認證來降低風險。本文介紹風力發電認證之源起,並闡述業界採用之形式認證及專案認證,以及由於認證標準或指南之不同所產生之差異,以作為國內引進離岸風電認證作業之參考。

作者:桂人傑/工研院綠能所資源應用技術組資深工程師

離岸風場本土化海事施工作業指引
(第二十四卷第四期-離岸風電工程技術)
摘要

 本文以海事工程作業準則為研究主軸,針對離岸風場海事施工安全作業進行一有系統分析探討。藉由挪威、德國、美國、中國等離岸風電海事工程作業準則綱要、國內海事工程作業準則案例研析,針對運輸、吊裝、打樁及固著等工項可借鏡之內容,以作為研擬本土化離岸風場海事工程施工作業指引參考。同時,調查營建及海事工程初步危害分析、施工災害初步分析成果,歸納適用於離岸風電海事工程之主要作業項目與施工方法,且進行安全評估前期之初步分析(初步危害分析、施工災害初步分析),以期提出符合台灣海域特性之本土化安全評估因子與海事施工作業指引。

 

作者:簡連貴/國立臺灣海洋大學河海工程系教授

   郝宗曄/宇泰工程顧問公司工程師

   邱淑宜/國立臺灣海洋大學河海工程系專任助理

↑回目錄

 

 

 

 

 

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