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創新技術系列報導(2)離岸風機固定式水下結構承受極端環境作用之工程技術開發



離岸風電是國家能源政策發展要項之一,面對國內極端環境的挑戰以及技術、產業的需求,原子能委員會核能研究所自2005年開始即積極投入風電等新能源研究,期盼以台灣特殊地理環境開發風電的特殊經驗,建立起離岸風機固定式水下結構承受極端環境作用的工程技術,攜手業界發展台灣風電產業鏈。

核研所長期結合學界研發能量,建立風力發電基礎技術底蘊來滿足國內應用需求。從小型風電開始,自主研究開發包括3KW、25KW及150KW的中小型風機,並從設計、組裝到測試,自主打造風力園區使其成為國內產官學研各界之共同技術研發平台。

黃金城組長表示,在離岸風機系統技術研發方面,離岸風機系統可分為風機本體和水下結構兩大部分,水下結構相當倚賴本土化,而離岸風機固定式水下結構承受極端環境作用之工程技術開發,便是希望能針對離岸風機系統與水下結構,在考量國內地震與颱風環境影響下,能夠進行系統化的工程分析與驗證相當重要。配合科技部第二期能源國家型離岸風力計畫,與中鋼公司共同執行產學合作,而中鋼目前也是國內離岸第29號預定風場的開發商,並已投資成立興達海基公司製造水下結構,因此從製造面上已可逐步看到產業成效。

風機與水下結構的設計、製造、組裝、安全運轉等等,不論是可靠性的增加、成本的下降,都與台灣的極端環境息息相關,也是一項嚴苛的挑戰。為了配合目前在台灣海峽所建置離岸風場可能需要的技術,核研所規劃一系列可行的技術,按步就班引進國際能源署(International Energy Agency,IEA)技術成果,並進而配合國內區域環境條件,包括海跡象資料、海床地質資料等,建立本土化離岸風機與水下結構整合的設計載重與驗證技術。

黃金城組長指出,台灣位於多颱風及地震頻繁之特殊地理位置,離岸風機的設置與風場的海氣象及場址條件密切關聯,極端環境條件如颱風、海波流與地震以及海床土壤軟弱等因素等對於離岸風機系統之性能與結構完整性,影響巨大。本技術的重點在於考量國內離岸風場場址極端環境與地質條件,提出適用於國內極端環境條件下的離岸風機載重計算程序(Load Calculation Procedure, LCP), 以建立離岸風機結合不同固定式水下結構之整合動態載重分析與工程設計分析及驗證技術。

黃金城組長指出,雖然目前在台灣海峽的風場有90%以上都是國外廠商,但經濟部標檢局為落實國內離岸風場第三方驗證,結合風機系統和場址資料對風機系統影響的評估,積極推動離岸風場專案驗證與水下結構與基礎的技術標準本土化。而本技術在此上述重點工作都已做為重要的參考,也說明了本技術於主管機關及產業界的應用。

黃金城組長認為,離岸風電與場址關係密切,未來都將依據離岸風場的特性進行大型風電設備的設計開發、製造組裝與測試運轉等。而就國際離岸風電趨勢而言,正朝向更大型8MW等級以上之離岸風機發展,未來也勢必加速風機大型化之水下結構如支撐結構與基礎等工程應用。因此,台灣應利用獨特場址環境建立起相關技術,掌握機會,藉此建立國內設計、製造、組裝、測試與營運的亞洲區優勢,將來與歐洲大廠強強聯手,打造完整產業鏈。


(發佈時間:2019-09-27)

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