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『離岸風電技術』專輯
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「離岸風電技術」專輯序言
離岸風電併網電力品質與穩定度之挑戰
搭載10MW等級風力機之半潛式平台設計與運動性能分析
基礎分離式浮式平台動態行為分析與錨錠承載力計算
離岸風力發電機運轉水下噪音影響
離岸風場併網衝擊分析實務
離岸風場打樁噪音減輕措施最後一道防線─鯨豚觀察員
建構台灣穩固的天然氣供氣系統
離岸變電站氣體絕緣隔離開關設備之現況發發展趨勢
傳達海洋環境教育 花蓮賞鯨 鯨過多羅滿
海洋及水下科技季刊一一一年度第三十二卷第三期封面


「離岸風電技術」 專輯序言
(第三十二卷第三期-序言)
摘要

   文字方塊: 2
在本專輯「離岸風電技術」專題中,共收錄之8篇相關論文及1篇海洋產業報導。第1篇文章由余金庭、黎西德、詹東昇、蘇俊連等撰寫「離岸風場併網電力品質與穩定度之挑戰」,主要在分析離岸風電場內部的電力電子轉換器、海底電纜和離岸變電站等設備之應用導致離岸風場併網之電力品質及和穩定性問題;第2篇文章由周顯光、鍾承憲、吳華桐、許顥騰、吳彥威、邱逢琛撰寫「搭載10MW等級風力機之半潛式平台設計與運動性能分析」,主要以台灣西部新竹海域為主要場址,考量臺灣特殊環境條件,開發搭載10MW風力機之半潛式浮動式風力機平台外型設計與平台穩度、運動性能分析技術,並設計出適用於新竹海域海氣象及颱風環境條件之平台設計;第3篇文章由鄭名傑、石惠予、關百宸撰寫「基礎分離式浮式平台動態行為分析與錨錠承載力計算」,主要說明適用於臺灣海峽的錨錠系統,探討可承載垂直力和水平力的拖曳板錨承載力計算,以有限元素法軟體Abaqus對拖錨問題作靜態分析和動態分析,以預位移的方式,求得板錨承載力;第4篇文章由洪浩哲、陳琪芳、吳昭蓉等撰寫「離岸風力發電機運轉水下噪音影響」,主要為研究離岸風機運轉時所產生之噪音對該海域的影響;第5篇文章由詹東昇、余金庭、蘇俊連撰寫「離岸風場併網衝擊分析實務」,主要針對離岸風電之相關規範進行說明,並提出實務分析時之案例模擬情境與模擬結果展示,相關成果可以提供進行離岸風力發電系統衝擊分析研究參考之用;第6篇文章由湛翔智、蔡偉立、邱百合等撰寫「離岸風場打樁噪音減輕措施最後一道防線─鯨豚觀察員」,主要說明鯨豚觀察員從培訓過程和實際執行之經驗累積,及其工作技巧與未來展望,是保護鯨豚免受打樁噪音傷害的最後一道防線;第7篇文章由王姵文、張欽森、劉宏道等撰寫「建構台灣穩固的天然氣供氣系統」,主要為說明透過完善的營運調度及規劃適當的興建與擴建計畫,方能確保國內天然氣穩定供應;第8篇文章由陳邦華、蘇俊連撰寫「離岸變電站氣體絕緣隔離開關設備之現況與發展趨勢」,主要介紹離岸變電站設備,及說明六氟化硫(SF6)於工作時必要的監控及相關檢驗措施,最後彙整國外對於SF6所制定的相關環保法規以及可能的替代方案;

   最後第9篇為海洋產業報導,由呂世明總經理撰寫「傳達海洋環境教育花蓮賞鯨鯨過多羅滿」,主要報導多羅滿海上娛樂公司積極推廣友善海洋與鯨豚保育等理念,透過賞鯨船之解說讓遊客瞭解鯨豚及海洋生態資源的珍貴性與重要性。

 

文字方塊: 2

 

 

專輯主編:陳建宏/國家海洋研究院院長

       張順雄/國立高雄科技大學半導體工程系教授

       蘇俊連/國立高雄科技大學電機工程系特聘教授

       張上君/台灣世曦工程顧問股份有限公司港灣工程部副理

 

離岸風電併網電力品質與穩定度之挑戰
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要
  近年來,再生能源在電力系統中的佔比,因其取之不盡、環境效益、存儲能力、維護成本低、經濟性強等優點而備受關注。其中離岸風場在再生能源技術競爭方面最廣泛出現的發電技術。但離岸風電場內部的電力電子轉換器、海底電纜和離岸變電站等設備之應用導致離岸風場併網存在相當大的電力品質問題;此外,由於每個離岸風場都安裝了虛功補償設備,因此還需面臨電壓與頻率穩定性之問題,為了管制離岸風場電力品質與系統穩定性,每個國家皆制定了不同的電網標準。本文就離岸風場之不同形式分析可能之電力品質和穩定性問題。

 

 

作者:余金庭/國立高雄科技大學電機工程系博士候選人

     黎西德/國立高雄科技大學電機工程系博士候選人

     詹東昇/國立高雄科技大學電機工程系副教授

     蘇俊連/國立高雄科技大學電機工程系特聘教授

搭載10MW等級風力機之半潛式平台設計與運動性能分析
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

   我國政府在積極推動發展離岸風電下,開發區域將往水深超過 50m區域發展,此時,浮式風機將被視為較具經濟效益之基礎型式。本研究針對國際上既有離岸風機浮式平台設計概念、發展現況及實績蒐集進行相關文獻比較,並以台灣西部新竹海域為主要場址,考量臺灣特殊環境條件,如颱風、地震等環境資料進行分析評估,開發搭載10MW風力機之半潛式浮動式風力機平台外型設計與平台穩度、運動性能分析技術,並設計出適用於新竹海域海氣象及颱風環境條件之平台設計,平台為由三個直立圓柱(column)與三個箱型浮筒(pontoon)、支柱(brace)結構組成之正三角形環狀封閉構型,設計之幾何與重量分布使得整體運動特性,可避開目標海域之波浪週期,另外,在淺吃水的條件下,平台仍可滿足穩度需求,使得浮式風機拖運的吃水限制較少,綜合以上優點所設計出DeltaFloat平台考慮國內場址環境、製造能量與安裝條件,為適於國內產業技術能量之設計,為後續國內產業切入浮式風電、提升國產化比例奠下良好基礎。

 

 

 

 

作者:周顯光/財團法人船舶暨海洋產業研發中心

   鍾承憲/財團法人船舶暨海洋產業研發中心

     吳華桐/財團法人船舶暨海洋產業研發中心

     許顥騰/財團法人船舶暨海洋產業研發中心

     吳彥威/財團法人船舶暨海洋產業研發中心

     邱逢琛/財團法人船舶暨海洋產業研發中心

 

基礎分離式浮式平台動態行為分析與錨錠承載力計算

(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要
   近年來因應全球暖化,替代能源意識抬頭,台灣開始在西部海域豎立離岸風機,浮式平台提供了利用深水區風能的前景。而本研究室對浮式平台的研究目前著重在平台的動態行為分析以及海床處的錨錠系統分析,浮式平台設計的主要目標在於減搖,本文提出了新型基礎分離式浮式平台,利用減搖裝置使駁船與風機塔柱的搖動自由度分離,結果表明,在應用環境有義波高6.4公尺、尖峰波週期15秒和平均風速12公尺/秒的條件下,基礎分離設計與ITI 駁船相比,可使風機塔柱的最大傾斜角從7度減小到3度。在錨錠系統的部分,本文討論了適用於臺灣海峽的錨錠系統,探討可承載垂直力和水平力的拖曳板錨承載力計算,以有限元素法軟體Abaqus對拖錨問題作靜態分析和動態分析,以預位移的方式,求得板錨承載力,和美國驗船協會文獻中,以數值增量計算出的均質土壤下之板錨承載力作數值比較,結果顯示本研究計算的板錨承載力和文獻數值相近,未來會討論拖曳板錨在臺灣海峽非均質土壤之力學行為。

 

 

作者:鄭名傑/國立臺灣海洋大學系統工程暨造船學系 碩士

     石惠予/國立臺灣海洋大學系統工程暨造船學系 碩士生

     關百宸/國立臺灣海洋大學系統工程暨造船學系 副教授、

國立臺灣海洋大學延平水下科技中心 副主任

離岸風力發電機運轉水下噪音影響
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

   由於近年來的全球暖化問題,全球正在面臨極端氣候、海平面上升及適宜居住地區減少等問題。為應對相關困難,全球開啟了減碳運動,減少排放溫室氣體成為了人類在日常生活當中所需要考量的一個重要問題。而這當中首先被我們發現到的便是發電所使用的相關石化燃料是排放溫室氣體的其中一個重要影響因素,綠色能源轉型也因此如火如荼的展開。而綠色能源當中最主要的為太陽能、風力及地熱發電,這當中以台灣來說,最適合的是風力發電,太陽能需要佔據調本就不大的土地資源,而地熱發電目前僅在北部地區有幾個示範地點,而風力發電在近年來的發展當中,已經能在海上建立可以商轉的風力發電機,更不用提台灣海峽位於季風帶,每年皆有可觀的風力資源可以利用。但在我們想利用這些優秀的資源進行能源轉型時,是否會影響到台灣海峽的海域生態則是在建立離岸風力發電機時所需要考量到的,不然就會因為應對全球暖化,而犧牲了台灣海峽的相關物種,因此在這篇文章當中會提及離岸風機運轉時所對該海域的影響。
關鍵字:離岸風機相關水下噪音、離岸風機運轉噪音特性、離岸風機運轉噪音影響
 

 

 

 

 

作者:洪浩哲/國立臺灣大學工科海洋所研究生

   陳琪芳/國立臺灣大學工科海洋所教授

     吳昭蓉/國立臺灣大學工科海洋所研究生

 

 

離岸風場併網衝擊分析實務
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

   台灣海峽具有發展離岸風力發電絕佳的條件,在國家大力推動能源轉型政策之下,風力發電系統裝置容量於未來10年內將有大幅度的成長,意謂著這些風力發電所產生之電力將須併聯至台灣電力系統。台灣電力公司為能有效管理各種再生能源發電系統併入系統後造成對於電力系統品質與穩定度之衝擊,滾動修正相關之併聯技術法規。本文將針對最新版之「台灣電力股份有限公司再生能源發電系統併聯技術要點」中,對於離岸風電之相關規範進行說明,並提出實務分析時之案例模擬情境與模擬結果展示,相關成果可以提供進行離岸風力發電系統衝擊分析研究參考之用。


 

 

作者:詹東昇/國立高雄科技大學電機工程系副教授

     余金庭/國立高雄科技大學電機工程系博士候選人

     蘇俊連/國立高雄科技大學電機工程系特聘教授

 

離岸風場打樁噪音減輕措施最後一道防線─鯨豚觀察員
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

  臺灣周邊海域的鯨豚多達33種,而在臺灣西岸從鯨豚目擊和擱淺紀錄累計亦有10種以上,其棲息環境及洄游路徑受到各種開發及航運影響,正面臨活動範圍限縮或環境破壞。我國自2012年開始在臺灣西岸外海發展離岸風場,為了避免打樁水下噪音對鯨豚產生直接傷害,採取減噪工法及鯨豚觀察員在打樁警戒區監看,當鯨豚出現在打樁高音量噪音區時,必須通報打樁施工單位,適時減緩或暫停打樁以保護鯨豚。依照現行規範,鯨豚觀察員必須先經過培訓及測驗合格,工作時還要適應海上生活環境及配合施工計畫。鯨豚觀察員是保護鯨豚免受打樁噪音傷害的最後一道防線;本文從培訓過程和實際執行之經驗累積,說明工作技巧與未來展望。

 

 

 

作者:湛翔智/知洋科技股份有限公司總經理

     蔡偉立/黑潮海洋文教基金會董事

     邱百合/國立中山大學海下科技研究所研究助理

↑回目錄

 

建構台灣穩固的天然氣供氣系統
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

  為配合政府能源轉型以減煤、增氣、展綠、非核之潔淨能源發展方向,天然氣的用量增加是必然的趨勢。為確保國內天然氣可安全穩定的供應,需透過完善的營運調度及規劃適當的興建與擴建計畫,方能達成確保電力供應穩定,兼顧降低空污及減碳之政策目標。

 

 

作者:王姵文/台灣世曦工程顧問股份有限公司港灣工程部副理

     張欽森/台灣世曦工程顧問股份有限公司副總經理

     劉宏道/台灣世曦工程顧問股份有限公司港灣工程部技術經理

↑回目錄

 

離岸變電站氣體絕緣隔離開關設備之現況發發展趨勢
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

  為因應政府綠色能源計畫,在不斷要求降低排碳量的條件下,風力為一種乾淨且永續的發電方式,在陸地逐漸飽和的情況下,近年來的離岸風力發電便開始逐漸蓬勃發展,並於台灣海峽海域內逐漸開發各個區塊的離岸風場,為了更能有效利用這些離岸風場能達到所需的產電量,部分風場距離陸地大約35至60公里,每區塊風場風機以陣列方式排列大約50至60根左右,其風機的海底電纜皆以串連方式聯結。由於離岸風場距離陸地較遠,在電力的傳輸上所損耗的功率隨著距離增加而增加,為減少輸電損失並給予陸域供電穩定之電力,離岸變電站匯集了風場風機電纜,透過變電站內的升壓變壓器進行升壓之後,經由海底電纜傳輸至陸上電纜,最後併聯到陸域輸電系統。在海底電纜連接至離岸變電站的進出口端皆需要有電力保護設施,用於保護電路避免受過電流或短路及欠電壓等電氣損害,尤其以離岸風場風力發電具有電力浮動之風險,因此大多會設置氣體絕緣隔離開關(Gas Insulated Switchgear, GIS)在系統發生故障時進行保護,此設備充填著六氟化硫(SF6)氣體,該氣體為含氟溫室氣體(F-gases),若是洩漏將會造成臭氧破壞,對環境造成嚴重的溫室影響。本文首先介紹離岸變電站設備,接著說明SF6於工作時必要的監控及相關檢驗措施,最後彙整國外對於SF6所制定的相關環保法規以及可能的替代方案。

 

 

 

 

作者:陳邦華/國立高雄科技大學電機工程系碩士研究生

     蘇俊連/國立高雄科技大學電機工程系特聘教授

↑回目錄

 

傳達海洋環境教育 花蓮賞鯨 鯨過多羅滿
(第三十二卷第三期-離岸風電技術)
摘要

 日出撒洩在花蓮立霧溪口,光芒彷彿金沙般耀眼閃爍,「多羅滿Turumoan」!!一個古老神祕而唯美的名字,所代表的不僅僅只是花蓮的代稱,也是一種開拓大海冒險的信念,而今多羅滿賞鯨船帶領者民眾到海上探險追尋鯨豚蹤跡,用海上解說和鯨豚攝影讓大家瞭解這片大海的過去、現在及未來。
    近期「第八屆國家環境教育獎」頒獎典禮於6月28日在臺北市「台北花園大酒店」登場,花蓮縣優質環境教育單位在環境保護局長期輔導陪伴下,各擅勝場,一口氣拿下5項優等,為花蓮縣創下有史以來最佳成績,其中多羅滿海上娛樂公司榮獲民營事業組獎項殊榮,多羅滿海上娛樂公司是第一家獲得海洋保育署友善賞鯨標章的賞鯨公司,創立20年來秉持社會企業責任的理念,與在地NGO組織緊密連結並積極推廣友善海洋與鯨豚保育等理念,讓賞鯨不僅是生態娛樂活動,更賦予傳達海洋環境教育的重要橋梁角色。
    在1998年23年前有一群熱愛這個環境的人,由廖鴻基老師為首,他們就在想著說:「為什麼一個海島國家的人,大家只關心土地上的事情,可是大海的所有一切卻還所不知,他希望能夠帶著大家出海去,用賞鯨為名,希望大家都能對這片土地跟這片環境有更多的了解」。因此我們期望多羅滿能夠扮演一個富有冒險精神的領航員,帶著絕少出海的民眾,從不一樣的角度觀看這片生養我們的土地,從不一樣的視角了解臺灣,結合花蓮在地學校合作,建構環境教育教案,使之更具制度性與系統性,並以社會企業組織型態每年提撥營收作為公益基金,支持在地NGO組織及推動海洋教育相關工作,挹注穩定的經費財源,讓海洋保育與環境教育能穩健的持續推動。花蓮「多羅滿賞鯨」,是漁業轉型經營休閒漁業的最佳發展案例,由在地漁民朋友投入賞鯨活動經營,不僅讓遊客了解鯨豚及花蓮特殊的海洋生態及資源,更讓遊客深刻體驗人與海洋生物間的良性互動!甚至,常年協助鯨豚資源調查、服務品質調查及賞鯨船從業人員的培訓工作,不遺餘力。
    因此,透過招募志工進行周邊海域海漂、海底垃圾調查,推動海幫手計畫,建置調查資料庫,以瞭解臺灣近海垃圾污染現況,協助環保團體建立臺灣海域海漂垃圾地圖,並為海洋保育政策提供科學數據供參,並響應環境團體清除垃圾,規劃航班,以實際行動清除海漂垃圾,受到國海院院長及海保署署長的公開肯定!
    我們秉持以生態旅遊的精神發展賞鯨活動,獲頒海保署「賞鯨標章」,及農委會的特色農業旅遊場域認證,以全臺第一家以「娛樂漁船」獲認證場域,提供民眾親海、愛海的便捷途徑,並影響在地漁民改變對鯨豚的刻板印象,培養尊重海洋生態的態度。
    「漁業轉型」絕對不是一件輕而易舉的事情,需要有很多的成功關鍵因素方能達成。而「休閒漁業」並非是生產導向,不是會捕魚,或是有船就可以經營,必須有多角化的事業經營技術。因此,多羅滿也成立全台第一以鯨豚為主的地方文化館,透過生態旅遊方式,達到海洋知識的普及與海洋環境的保護,為海洋教育打下基礎。
漁業應該是個大家庭,除了老一輩提供了一生從事捕撈漁業技術外,需要新生代的漁業思維,需要更寬廣開闊的胸襟來經營漁業產業,傳統漁業已漸漸轉型而功成身退,讓漁業與環境可以永續經營,就是要仰賴新一代的創新事業來替補。
    多羅滿賞鯨持續與民間保育團體及海洋教育相關學者專家密切合作推動海洋鯨豚生態調查、研究及生態解說,讓賞鯨船不只賞鯨,更引領民眾、學生貼近觀察及認識海洋生態的珍貴性與重要性,拓展國人的海洋視野。
 

 

 

 

 

作者:呂世明/多羅滿海上娛樂股份有限公司總經理

 

↑回目錄

 

 

 

 

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