台電月刊 - 打開電力新視野

45樓高的海上風機這樣建成 海事工程防疫 台電積極迎戰

696期

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採訪、文字—陳文姿、王舜薇、紅藍創意團隊 攝影—王鴻俊、羅友辰,海域風電施工處 李德軒、張鎮麟 協助—Jan De Nul Group、營建處、海域風電施工處 審查—台電月刊編輯小組

2020年9月,因新加坡鎖國而延後抵臺的風機安裝船Taillevent,終於傳來臺灣今年度第一部風機安裝完成的喜訊。

離岸風力發電第一期計畫是台電從陸域走向海洋的開端。對內,台電擔任監造的角色,須確保工程符合標準、風機穩固屹立。對外,台電是開發商,無論在中央防疫或地方溝通,都要帶領整個團隊完成任務。

「我們絕對是一板一眼,就算沒有前例可循,很難也要做!」台電陳慰慈副總經理說。

深潛布局的離岸風電隨著政府大力推動逐步實踐。2019年臺灣第一座商業規模離岸風場—海洋風電(Formosa1)完工啟動,標誌海上發電時代來臨。2020年台電離岸風電一期計畫接力登場,進入海上施工期。

台電離岸風電一期計畫由21部裝置容量5.2MW風機組成。總裝置容量達109.2MW,估計年發電量超過3.6億度,相當於9萬個家戶一年的用電量。受疫情影響,今年完成2部風機的建置,其餘預計明年中左右完工。

台電離岸一期風機的塔架總高66.8公尺。風機葉片長達62公尺,加上部分在海面上的水下基礎,整部風機在海面可見的高度約160公尺,相當於45層樓高。水下基礎由套筒桁架(Jacket)與鋼管樁(Pin Pile)組成,每根鋼管樁深入海床底下 63 公尺到 82 公尺不等。

這是台電首個離岸風電工程,由比利時商楊德諾(Jan De Nul)與日商日立擔任統包商。現場監造由台電2016年成立的「海域風電施工處」(以下簡稱海工處)負責,找來經驗豐富的青山施工處當班底、加上四至五成新進的生力軍。

在核能火力發電工程處具備40年資歷的陳慰慈表示,興建離岸風場對台電與本地廠商而言,都是全新經驗,初期發展需要仰賴外商與國外顧問公司。「不過萬事、萬物原理都相通,在管理面,不外乎掌握進度、合約、工安、環保、組織、人力、預算等關鍵。」

海域與地質調查 為建置風場前哨

2018年,海域調查與地質鑽探工作率先展開。海工處第一檢驗隊蔡殿豐經理與團隊新血張鎮麟工程師共同打前鋒,登船進行監造與檢驗。

蔡殿豐說明,台電離岸一期風場的水下基礎採用四腳套筒桁架,每座套筒桁架由4支鋼管樁撐起,總計84支,每一支深入海床的深度跟強度都不同,需要依據地質調查設計。鋼管樁上各有編號,確保每一支都打在正確的位置、正確的深度,上面的套筒桁架才能穩固的立起、支撐風機。

要將海上發出的電力送到陸地,必須連接海底電纜、陸纜、再接到變電所,升壓到161kV後,與全臺電網連結。因此在地質調查結束後,進入設計與製造階段,同時陸纜、陸上變電站等陸地工程也一併展開。

「考量東北季風,一般而言國慶日到翌年青年節之間不做海上施工」陳慰慈說。原本今年度理想的規劃是,3月當強勁的東北季風逐漸進入尾聲,就可以展開為期6個月的海上黃金施工期,但2020年第一季起卻面臨更嚴峻的挑戰。

今(2020)年1月,新冠肺炎疫情爆發,為全球性工程投下變數。跨國旅行、國際船舶入境隨著疫情升溫,變得敏感而複雜。這對極度仰賴國外技師與專業船舶的離岸一期風場形成極大挑戰。

「灰船變白船」防疫應變大考驗

我國於3月19日起,限制未持商務履約證明的外籍人士入境。4月,磐石艦染疫事件爆發。7月底,彰化外籍風電工程師染疫風波再起。中央流行疫情指揮中心不敢鬆懈。

為了協助亟需輪班休息的外籍技師與船員下船,台電營建處張劉國處長、葉英傑計畫經理與計畫室同仁四處奔走,向航港局、關務署、疾管署、經濟部、能源局、國營會等單位尋求協助,擬定下一份份的預防感染措施、監督計畫、應變流程。

船隻與人員防疫為何如此複雜?營建處高淑娟計畫工程師解釋,當時國外疫情尚未控制,加上磐石艦前例,來自海外的工作船被歸類為高風險的「灰船」,國內船舶因臺灣疫情控制得宜,則歸類為低風險的「白船」。為保護國人,白船與灰船嚴格禁止接觸。

不過,離岸風場的工作特性,船隻接觸幾乎是常態,例如,外籍大型工作船通常連續工作不靠港,人員交換與輪休都仰賴小船運送;海事工程常需不同船舶共同完成等等。既然接觸在所難免,將灰船變成白船,成了台電的新任務。

今年台電共協助5艘工作船變成白船。簡單來說,灰船變白船的程序只有兩種──「全船檢疫」或「全員更替」,但實際執行卻很複雜。佈纜船Willem De Vlamingh、打樁船Aegir、風機安裝船Taillevent,分別寫下三段艱辛的歷程。

Willem De Vlamingh船上人數較少,加上佈纜工作跟其他船隻接觸不多,採用的是海上全船檢疫14天。隔離結束後,再全船靠港消毒。

有船員經歷的海工處第三檢驗隊曾昱弦工程師,是台電第一批考試錄取的「海事工程人員」,登上佈纜船執行第一次海上監造任務。他說,全船得知「即將開始隔離」當天,長久的壓力瞬間釋放。在設備與補給準備就緒後,隔離正式開始。船上進行高標準的隔離,完全杜絕外船接觸,甚至發生過糧食不充裕的窘境。這一切,都是為了讓船上人員早日回家。

Aegir船則因工作人員眾多,加上打樁與設置套筒桁架必須與其他船舶接觸,難以找到可以完全隔離的空檔。Aegir因此維持了較長的「灰船」期,所以船上工作人員下船必須再接受14天檢疫,或接受快篩後出境,直到全船完成檢疫。

6月,已延宕3個月的打樁作業終於展開。曾擔綱地質調查大任的張鎮麟也登上打樁船Aegir,見識到Aegir令人印象深刻的吊掛控制能力。他描述,一根鋼管樁重達300多噸,直徑3.1公尺,長約70公尺,Aegir卻能以公分等級精準控制這個龐然大物,實在不容易。

同時期,佈纜船Willem De Vlamingh也展開工作。海纜的施工分兩種,在風機與風機間的陣列海纜是以「沖埋」方式鋪設。高壓水柱沖出約2公尺左右的壕溝,再把海纜放進壕溝裡。靠近潮間帶的輸出海纜則是採「水平導向鑽掘工法(Horizontal Directional Drilling)」,以減少海水擾動,降低對沿岸養蚵漁業的影響。

曾昱弦表示,台電對海底電纜工程並非毫無經驗,林邊至小琉球的海纜、臺澎海纜都值得借鏡。進入台電後,他持續研究案例、風電工程、工程契約等。船上也有台電外聘的資深外籍工程顧問,有問題都能即時討論、確認,因此監造過程並未遇到太多困難。

安裝船因疫情延抵 仍完成兩部風機

鋼管樁打樁完畢裝上套筒桁架後,緊接著是風機安裝與測試。在疫情中趕工的風場卻面臨雪上加霜的難題。由於風機安裝船Taillevent須配合台電風機型號進行吊臂改裝,然而前往新加坡進行改裝作業的Taillevent不幸遇到新加坡疫情鎖國,延至8月22日才到達臺灣。在事前充分準備下,規劃以最少的船員將船隻開來臺灣,靠港後與預先入境且完成檢疫的人員交換,順利變成白船。這也是「全員更替」的首例。

Taillevent完成檢疫後,隨即趕往彰化風場。9月15日傳出捷報,完成今年度第一部風機安裝。但在完成第二部風機後,遇上東北季風來臨,只能黯然返回到臺中港,但仍戮力完成臺灣海峽2020年唯二兩部風機。

這是台電第一次的離岸風電工程,因為疫情攪局,施工期不得不展延,只能等待2021年4月繼續施工。至於已完成的兩部風機,能否在今年底之前「發出第一度電」? 陳慰慈副總經理坦言,「必須看老天臉色」。因風機內的電力系統還必須接到電纜、通過測試,才能將離岸風場電力送到電網,在年底之前,只能碰運氣抓緊好天氣施工。

甫於11月上任的海工處處長潘元章說,「並不是安裝好風機就有電可用」,在海纜、電纜到位後,還必須經過冷測試、熱測試等程序,平均仍需要20多個工作天,才能送電。今年的兩部風機在9月完成安裝後,就面臨東北季風帶來的惡劣海象,施工隊伍只能隨時待命並盯緊氣象預報,趁寶貴的晴朗日子出海施工。是否年底完成送電,「我持樂觀但審慎的態度。」

「我也知道這是靠天在做事,無法強求,但是難免心裡都有焦慮,也有懊惱、擔憂。」海工處機械組陳世枰經理精神喊話說,「明年我們會趕快奮起直追!」

海工處挺住疫情壓力 監造海事作業

在這次疫情中,海工處共派出21人到船上監造。無論是登上外籍工作船、或是乘著小船在風浪中往返,他們都是最辛苦的工作人員。以登上佈纜船Willem De Vlamingh的曾昱弦為例,原定工作7天後下船,卻因船隻接觸管制、加上彰化外籍工程師確診事件,無法進行船上工作人員交換。等到全船海上隔離期間過後,9月1日下船,在船上共待了40天。

同時期,海工處林師伃工程師則駐守打樁船Aegir,她是離岸風電監造任務中唯一的女性。原定上船工作14天,然而等到船隻靠港上岸,已是30天後。靠港後隨即轉往防疫旅館,開始14天的居家檢疫。

雖然工作的船隻不同,沉重、緊繃的氣氛卻是相似的。林師伃解釋,離岸風電外籍工作人員的工作型態與陸地工作有很大的差異,他們大多每週工作7天、每天12小時,持續上班5週後離船,這時候他們才能真正放鬆休息。延後休假對心理跟生理狀況都產生影響,加上靠港的日期不確定,浮動與不安感更加強烈。

「船上外籍技師會跟你說,他想要回家。」曾昱弦說,延後休假加上各國的防疫隔離規定,可能導致數週的休假完全泡湯。他對這些情況感覺無奈,但不知能做些什麼。

離岸風電的防疫是前所未有的全新挑戰。在各方共同努力下,「離岸風電通案防疫措施計畫書」從1.0版、2.0版、修正到3.0版,並納入「防疫計程車」概念的防疫運輸船,配套機制更見完善。

營建處高淑娟計畫工程師特別感謝許多協助台電風場檢疫作業的官員,「現在防疫機制簡化,文件品質把關愈來愈好,時間跟流程都更能掌握。」

台電離岸一期風場在2020年多變的新冠疫情中首當其衝,也以親身經歷對防疫進程提出實務與改進建議。走過這段辛苦路,明年登場的風場工程面對疫情將更加從容。

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