台電月刊 - 打開電力新視野

綠電送上岸 電網計畫提前達陣

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

開閉所及變電所等電力設施是離岸風電併網的要接點與樞紐。為配合國家綠能政策目標,提供彰化地區離岸風電併網需求,台電「離岸風力發電加強電力網第一期計畫」於彰化地區,計畫新建開閉所、改建開關設備與增設相關線路,經台電團隊群策群力,已提前於6月19日完成可供1.5GW併網之相關設備及線路,為離岸風電併網之關鍵工程。

離岸風電傳輸上岸後,需匯入台電輸變電設備統一電壓,才能併入電網供調度使用。彰化外海有9座風場、分配4.064GW的離岸風電裝置容量,為減少海纜上岸的環境衝擊,經濟部於2017年8月核定並公告「彰化離岸風電海纜上岸共同廊道範圍」,北側在鹿港外的彰濱崙尾工業區,南側在芳苑,均可容納多條海纜上岸。

當外海的離岸風電工程如火如荼進行,輸變電工程處中區施工處(以下簡稱中區處)也馬不停蹄展開「離岸風力發電加強電力網第一期計畫」在彰化地區之工程,包括新設北側廊道的彰一開閉所、彰工升壓站,南側廊道的永興開閉所、彰埤開閉所,以及因應併網的345kV、161 kV相關電力網增設工程,以滿足彰化地區風電業者併網需求。

作為指標工程的彰一開閉所,位處偏僻的彰濱工業區,用地原本就屬於台電,它是海纜上陸後銜接的變電樞紐,也是具有IEC 61850 監控系統的智慧變電所,對維持與提升供電穩定度至關重要。

離岸風電最後一哩路 創新工序拚決心

彰一開閉所的IEC 61850 監控系統為中區處首次自辦設計、發包採購、審圖及驗收,如今已交由台中供電區營運處運維。原本工程就備受矚目,配合經濟部提前完工期限從今(2021)年12月提前至6月30日,中區處自2019年5月開工,至今年6月19日完成試運轉併聯,以2年時間達成「不可能的任務」,除了有賴中區處同仁的奮進努力,包括電力調度處、供電處、台中供電區營運處、綜合研究所、電力通信處、再生能源處、彰化區營業處、及輸變電工程處,都在過程中充分支援。

中區處古璧松處長說:「帶領團隊把不可能變成可能,我認為決心影響全體動員的意志。」決心並非喊口號,王添福副處長也說:「輸變電工程處的強項是工程規劃,設計、施工、監造就是我們的核心技術。」

輸變電工程分為土建、線路、變電三大部門,以往皆依合理工期、循序漸進施工,但在時程壓力下,彰一開閉所工程第一次採用「同步並行作業」。中區處吳世鴻副處長指出,中區處自今(2021)年1月起,每周固定召開管控會議,即時追蹤進度,遇瓶頸事項馬上裁示解決,跨部門的工序調配、動線協調格外重要,力求工程無縫接軌。

舉例來說,彰一開閉所興建時,因該區段基礎設施未完成,僅有一條施工臨時便道通行,裝機當日,數十臺裝載重型機具的拖板車進入工地,勢必排擠到土木工程。另外,因變電設備對溫度、濕度、微塵粒子都必須嚴加控制,每當設備進場時,工務段就要針對現場進行粉塵管制的遮蔽作業。諸如此類的程序,若各部門間無事先防範,便可能影響到施工要徑、導致工期延遲。

改道、善用機會點 從海到陸順利併網

原本預計離岸風電將從161kV的彰一開閉所,連接至既有的彰濱超高壓變電所,再匯入345kV電網中,但由於彰濱超高壓變電所配合改建的主變壓器建照延遲,為了趕上時程,中區處以「借道」方式,先透過中港超高壓變電所併網。

從彰一開閉所到中港超高壓變電所,線路總長約30公里,其中架空線為12公里,地下電纜則有18公里。線路一組的劉佳祺經理說:「由於鐵塔被視為嫌惡設施,為避免地方抗爭,因此利用既有架空線路搭配地下纜線,是短時間最有效率的方式。」而這段架空線,正是利用彰化全興超高壓變電所到中港超高壓變電所既有的12公里備用線路,將原本送電容量較低的ACSR導線(鋼芯鋁線),換成送電容量1.7倍的TACCSR耐熱導線(耐熱複合芯鋁線),成功解決新設線路的困境。

除了架空線外,分為7段工程、共18公里長的地下纜線,在短短2年內完成,也同樣破了紀錄。去(2020)年旱災讓地下水位乾枯,使得地下電纜進度相對順利,過程中更有團隊預判先機的智慧展現。第六工務段的陳建棋經理在規劃時,發現彰一開閉所到全興超高壓變電所間,原訂較晚施工的第7期路線,將經過禁止開挖的動物保護區,「這小小一段路不先解決,將來極有可能成為瓶頸點。」而在交涉過程中,他又得知彰化縣政府為施作道路拓寬工程,會將動保區暫時解編。考量日後台電若申請專案解編,程序會相當冗長,於是他順勢將工程提前於2019年5月,跟著縣府的道路拓寬工程併行施工,成功解除卡關危機。

工程設計創舉 力克海岸環境考驗

由於彰一開閉所距海岸僅數百公尺,面對嚴重的鹽霧害,離岸風電的陸域工程施作及設計也有所不同。呂銘宗副處長說:「每年9月到隔年3月,強勁的東北季風夾帶的風吹沙,打到臉上都會痛。只待1小時,全身上下連耳朵都會進沙,路上甚至還有流沙呢!」為了符合工安第一、品質不打折扣及提前完工之前提下,所有施工人員克服了惡劣天候,日夜及假日趕工,在不辭辛勞通力合作下,終於完成了不可能的任務。

針對海岸地質環境,彰一開閉所的建築設計也不同。吳世鴻表示,為消除海埔新生地地質不穩定的疑慮,預先在基地下方打了兩百多支基樁強化。考量海邊防汛,基地更參考海堤高度墊高2.8公尺左右,建材也為了有效抗腐蝕,提升到氟碳烤漆的316板材。在外觀上,針對強風設計了導流牆與間接進氣,人員出入口也設計成雙層入口,減少風沙帶來的落塵量。

施工中的彰工升壓站到彰濱超高壓變電所7.1公里的架空線,共有21座量身打造的鐵塔,使用「雙基礎角鋼的寬型鐵塔」。在基礎工程便將雙基礎角鋼以混凝土預埋,這也是中區處首創的設計。為避免更換鏽蝕鐵塔造成的長時間停電,一旦要汰換新鐵塔,新設計就能利用外層角鋼由下而上組裝,待接近線路時再以「單回線停電施工模式」迅速拆除舊鐵塔,內外交替節省工時,除大大縮短停電施工時間,也可延長輸電線路使用年限。

臺灣海峽送綠電 電網達陣供併聯

「在離岸風電工程中,中區施工處已超前部署了!」古璧松處長說。目前彰一開閉所已與電網併聯,王添福副處長更形容:「只要業者『插上插頭』,隨時都可以發電了。」

因應離岸風電發展,中區施工處在2025年之前,仍須加緊完成彰工升壓站、永興開閉所及彰埤開閉所,以及彰工到彰濱超高壓變電所間的超高壓線路興建,電力網也將因應高容量電力更換耐熱導線,總計新、擴建345kV架空線達317.6回線公里。屆時將可滿足彰化離岸風電含北側廊道4.5GW、南側廊道2GW共6.5GW併網容量,讓離岸風電併網之路暢行無阻。

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