台電月刊 - 打開電力新視野

台電離岸一期 乘風而起

705期

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採訪、文字—李宛澍、黃郁晴、紅藍創意團隊 攝影—海域風電施工處、輸變電工程處中區施工處、公眾服務處 協助—營建處、再生能源處、海域風電施工處、輸變電工程處中區施工處 審查—台電月刊編輯小組

離岸風電不只是能源轉型的重要一環,更是臺灣邁向低碳社會與產業創新的機會;彰化,坐擁世界級的風場,台電在疫情起伏下積極因應變局。作為示範風場的台電「離岸風力發電第一期計畫」(以下簡稱離岸一期),今(2021)年以來進入密集工程期,8月27日完成初始併聯,待測試完成後接受調度,可為臺灣再生能源加入109.2MW的綠電。

濁水溪出海口、彰化芳苑西側外海,台電離岸一期的21部巨大風機,8月底已全部完成初始併聯。如同守衛綠電的戰士昂然矗立,整部風機超越海面160公尺高,正張開扇葉、迎著海風,進行緊鑼密鼓的運轉測試,蓄勢待發。

風機安裝與測試的程序,得經過螺栓鎖固、電纜連接、海纜連接、冷試俥、海纜加壓、熱試俥等試驗,並且達到連續96小時順利運轉,再進行最終檢查。通過一連串嚴謹的測試程序,才能接受安全調度。

台電江明德副總經理指出:「離岸風電作為重要的再生能源,是臺灣朝向環境永續一定要走的路。未來進入正式營運階段,離岸風電可以補充冬季電源,減少對燃煤、燃氣發電機組的依賴,有助於降低空污排放的環境影響。」

國際專家傳授心法 培植台電技術經驗

江明德指出,臺灣發展離岸風電有地域與氣候上的特殊性,一方面,彰化外海匯集本島最大風能,風電開發潛力大,另一方面,相較於歐洲風場終年持續溫和的風力,臺灣處於東北季風帶上,冬季風大,夏季相對無風,因此施工階段,僅有4月到9月為期半年的施工期,這是影響風場工程進度的關鍵因素。此外,台電離岸一期位在彰濱外海,距離海岸約8公里處,這個區域長年受到濁水溪出海口泥沙沖積,地質條件相對較複雜。

「風電迴轉機械的結構並不複雜,挑戰主要來自海事工程,台電也是邊做邊學習。」歷來有豐富核能及火力發電工程經驗的江明德舉例,台電離岸一期風機的水下基座採取四足的套筒式基礎,為的就是增加水下基座的穩定度。此外,針對臺灣海峽高濕度、高鹽分的環境,為了避免電氣設備與機組受損,機組設計與製造上特別重視抗UV、耐腐蝕,還要有夏、秋颱風季對抗強風暴雨的能力。

風場基礎建設涉及風機系統、水下系統、電力設備、海事工程,發展初期需要仰賴外商與國外顧問公司,台電離岸一期計畫由營建處掌舵規劃,海域風電施工處負責現場監造,工程則由比利時商楊德諾(Jan De Nul)與日商日立(Hitachi)共同承攬。此外,本案為了強化台電團隊的設計審查及工程監造能力,另外委託中興工程顧問提供技術服務。

統籌離岸一期計畫的營建處葉英傑計畫經理說明,離岸一期的技術服務合約中有載明學習機制,因此中興工程顧問結合具指標性的丹麥廠商NIRAS共同承攬,並搭配設計諮詢公司DNV-GL協助,針對風機構造和塔架結構的設計與計算過程,為營建處同仁進行教育訓練,另也對海工處同仁提供訓練課程,強化相關知能。

跨部門多方溝通 樹立防疫標竿

執行規模龐大的重要工程是台電人習以為常的挑戰,對於工程專業外的其他變數,台電人同樣是遇到問題就務實解決。除了要抓緊有限的施工期,台電離岸一期計畫最大變數來自新冠疫情的衝擊。原訂去(2020)年底前完成併聯發電,然因新冠疫情蔓延,造成各國風電產業停工或人員管制,也打亂台電離岸一期的進度。

2020年3月原訂啟動海事工程的一艘外籍施工船Aegir,因疫情無法抵臺進行海上打樁與水下基礎套筒桁架安裝。經過營建處與外國廠商開過多次討論會,協助編擬防疫計畫書,並在張劉國前處長帶領下,與中央主管機關經濟部、能源局、國營會、航港局、疾管署等多方持續溝通、研商對策後,提報中央流行疫情指揮中心,召開大會專案審議通過,終於在5月份迎來Aegir施工船,豈料船員下船入境時卻遭遇難題,因移民署尚需要主管機關核發的商務履約證明才得以入境。

營建處高淑娟計畫工程師回憶,當時Aegir船上137名船員因疫情已困在船上快5個月,身心俱疲,情緒瀕臨崩潰。基於人道與確保工程進度,台電再緊急與上級機關溝通協調,研議商務履約證明的申辦流程與船舶防疫計畫等,計畫室同仁連日加班完成所需文件,終於獲得能源局核發商務履約證明。6月,當工程船上的船員得知終於能夠下船,還收到海工處捎來的啤酒同慶,壓抑的鬱悶化為歡呼。

張劉國指出,台電離岸一期風場的規模雖然不大,但一年多來,台電與能源局透過即時溝通,不斷提出防疫的精進改善方案,將《離岸風電防疫措施計畫書》從1.0修正到3.0版本,等於替其他業者打前鋒,能源局也將台電離岸風電工程視為防疫標竿。陸續建立的標準程序—包括海上防疫計程車概念的人員交換船(CTV)、全船人員篩檢防疫與全船消毒等措施,確實協助了所有風電業者減緩工程進度所受影響。

銜接不斷鏈 運維團隊提前進場攢經驗

去年6月至9月,承攬商的工程船與施工團隊完成21部風機打樁,並完成2部風機安裝,接著不敵東北季風而暫停,直到今年3月再繼續施作,這時台電與施工團隊已能掌握工程與行政程序的節奏,在5月完成風機陣列海纜埋設,6月完成其餘19部風機架設,進度跑在所有離岸風場之前。

台電離岸一期在8月27日完成全部風機初始併聯,接下來將持續進行試運轉及調校,且要趁著起風時,進行96小時連續運轉測試,如果有任何問題就得暫停,從頭來過。江明德副總對於台電離岸一期試營運有信心,「系統性的問題,愈早發現、愈早處理,這是好事。迴轉機械都是這樣。」

台電離岸一期風場的後續維運將由再生能源處(以下簡稱再生處)接手,以往傳統機組的維運團隊通常是在「連續96小時運轉」試營運期間完成才加入,不過,再生處蔡英聖處長指出,再生處針對離岸一期計畫的籌備小組早在2020年2月19日成立,當風機的電氣設備運抵臺中港碼頭時,小組人員就已經進場,也派員登上工作船觀摩學習,了解施工、安裝與併聯的過程。

考量到未來離岸風場的維運必須靠遠端監控,風機維修時也要靠船舶才能到達,因此籌備小組把握試運轉的「連續96小時運轉」期間,開始執行遠端監控。此外,再生處計畫於鹿港設置離岸風電的監控中心,建築外觀設計像是大岩石也像穿山甲,且採取綠建築概念,建築外部建置太陽能板,發出的綠電除了自用,剩餘的電還可以出售,預計3年後落成啟用。

風機成長履歷表 大小特性全掌握

離岸一期計畫鍛造了台電從陸地走向海洋的功力,在楊偉甫董事長叮囑下,台電團隊詳細製作了21部風機的履歷表,包括施工、安裝、測試、運維的狀況與特性,細緻程度就像製作「新生兒」的成長記錄,從中可知不同風機的脾氣、個性與成績表現,並把經驗傳承給台電離岸二期計畫,未來也將利用離岸一期計畫與承包商的5年運維合約期間,充分培植台電從事離岸風電開發的相關技術。

營建處張劉國前處長點出,與相關當事人的溝通良好,是讓離岸一期能在今年順利運轉的關鍵。舉例而言,海事工程施作要「看天吃飯」,能出海的日子有限,且出動工作船一趟的成本相當高,如果與漁會、地方政府沒有良好溝通而耽誤出海時機,不僅增加成本,也影響團隊士氣。

蔡英聖表示:「再生能源的精神是共存共榮,台電和漁會溝通後的共識,是以提供離岸風電相關的服務或商業模式,協助漁民轉型,朝向多元發展。」他舉例,台電向國外取經,未來可能發展養殖漁業,讓風場與漁場並存共榮。又,出海捕魚有季節性,離岸風場運維需要雇用船隻、船員,可輔導漁民轉型與補位。此外,台電委請成功大學對彰化海域進行海洋資源調查,並與漁民合作執行「漁業轉型計畫」,調查成果不僅為工程所用,也將回饋漁會做為漁業發展策略參考。

台電打前鋒 迎向海上發電新紀元

發展再生能源是國際趨勢,國人對於離岸風電的認知也逐漸提升,台灣永續能源研究基金會今年8月公佈的「2021第四屆臺灣電力使用與能源轉型民意調查」顯示,有86%的民眾支持發展再生能源,並有35.8%的受訪者認為臺灣未來適合採取離岸風力發電,凸顯社會對離岸風電的期待。

台電離岸一期風場不負使命,成為彰化外海離岸風場率先併網的指標性工程,待完成測試後接受調度,一年將可發出超過3.6億度的綠電,供給近9萬家戶一年用電。從設計、施工、監造、試營運與後續運營,台電一步一步穩紮穩打,循序達成能源轉型政策目標,也創造綠色經濟產業價值。

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