臺灣博碩士論文加值系統

由於全球陸域風力發電發展已漸趨飽和，而海上風速較高且風力穩定，可獲得更大發電量，因此，目前各先進國家皆紛紛轉向投入離岸風電的開發，並以大型化風力發電機、塔架高度愈高、離岸愈遠之大型離岸風場為發展目標。
台灣四面環海，經研究可開發的離岸風電裝置容量達15.2GW，是全世界最佳可開發離岸風能的國家之一，正因為擁有如此優渥的條件，經濟部能源局訂定2025年完成離岸風電3,000MW之目標。為達上述目標，國內離岸風電開發計畫正如火如荼展開中，但考量台灣目前僅成功商轉2架離岸風電示範機組，建置離岸風場經驗猶嫌不足，有鑑於此，本論文參考國外離岸風電發展經驗，並探討國內法規及研析相關可行性研究報告，建置適合台灣離岸風電開發之作業流程，包括場址評估、風能評估、法規探討、規劃設計、施工計畫、維護運轉及延役/除役等。另為達拋磚引玉之效，建置「台灣離岸風電開發作業流程」網頁平台（https://sites.google.com/view/offshoresop），方便外界參考查閱。
最後，茲因離岸風場發電容量通常較大，併聯電網時對系統衝擊亦較為顯著，規劃時應進行完善的衝擊分析並採取適當之改善策略，以降低離岸風電併網台電系統之衝擊影響。

It has been shown that global on-land wind power development is close to becoming saturated. However, strong and stable wind speeds are available offshore so that offshore wind power is able to produce a large amount of electricity. Therefore, many advanced economies are moving to establish offshore wind capacity, with the goals of building large-scale wind turbines, taller towers and large-scale wind farms far away from the coast.
Taiwan, surrounded by sea, has one of the best offshore wind resources in the world. Previous studies have shown that Taiwan’s feasible installed wind energy capacity is 15.2GW. The offshore wind potential gives Taiwan a great opportunity to develop its offshore wind power industry. The Bureau of Energy under the Ministry of Economic Affairs has planned that the installed capacity of offshore wind power should reach 3000MW by 2025.
There are numerous plans for offshore wind power development underway. Still, Taiwan has few completed offshore wind project currently in commercial operation so that experience of establishing offshore wind farms is lacking. This thesis has surveyed international wind power generation cases, discussed related regulations, and analyzed several feasibility studies in order to develop operational procedures which can be beneficial for future Taiwan offshore wind power projects. These procedures include site assessment, wind energy assessment, study of policy and regulation, planning and design, construction plan, operation and maintenance, extension and decommissioning. Moreover, a “SOPs for Taiwans Offshore Wind Power Development” website（https://sites.google.com/view/offshoresop）has been launched for public access.
In conclusion, as offshore wind farms tend to have larger turbines with higher capacity, they are more likely to make a significant impact when connected to the power grid. In order to reduce undesired consequences when offshore wind turbines are connected to the Taipower Grid System, it is important that developers should carry out comprehensive impact assessments in the planning stage and formulate any necessary measures for improvement while implementing their projects.

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與方法 4
1.3 文獻回顧 5
1.4 論文內容概述 7
第二章 國內外離岸風電發展現況簡介 9
2.1 前言 9
2.2 英國 9
2.3 德國 11
2.4 丹麥 13
2.5 中國 14
2.6 台灣 16
第三章　離岸風電場址風能評估流程建置與法規探討 18
3.1 前言 18
3.2 場址評估 19
3.2.1 地質鑽探工作流程 22
3.2.2 地震風險評估流程 23
3.2.3 對魚類及漁業的影響評估流程 24
3.2.4 波浪、海象資料分析流程 26
3.2.5 對鳥類生態影響評估流程 28
3.2.6 船隻碰撞風險評估流程 29
3.2.7 雷擊風險分析流程 30
3.2.8 颱風風險分析流程 31
3.2.9 公眾參與及民情探討流程 32
3.2.10優良離岸風場場址條件 34
3.3 風能評估 35
3.3.1 風速與風能統計分析流程 35
3.3.2 長期風場分析計算流程 38
3.3.3 風場發電量評估 41
3.3.4 風場發電量短期與即時預測流程 43
3.3.5 風力預測簡介 44
3.4 法規探討 45
第四章 離岸風電規劃施工維運流程與網頁平台建置 66
4.1 前言 66
4.2 規劃設計 67
4.2.1 規劃設計重點工作 68
4.2.2 基礎結構規劃 70
4.2.3 離岸風場風機排列 71
4.2.4 離岸風機最佳化佈置 72
4.3 施工計畫 73
4.3.1 運輸規劃 77
4.3.2 離岸風力機組基礎結構設計與施工 78
4.3.3 離岸風電打樁工程作業流程 79
4.3.4 塔架建置 80
4.3.5 風力機組架設 81
4.3.6 海底電纜鋪設 82
4.3.7 海上變電站與陸上變電站規劃 83
4.4 維護運轉 84
4.5 維護保養作業 85
4.5.1 離岸風電定期維護保養作業 86
4.5.2 離岸風電不定期維護保養作業 88
4.6 運轉作業 88
4.6.1 運轉空間規劃 89
4.6.2 運轉作業規劃 90
4.6.3 維運人員組織編制 90
4.6.4 緊急應變對策 92
4.7 延役規劃 94
4.8 除役規劃 95
4.8.1 離岸風電風力機組拆除作業 96
4.8.2 離岸風電基礎結構拆除作業 97
4.8.3 海底電纜拆除作業 98
4.9 建置「台灣離岸風電開發作業流程」網頁平台 99
4.9.1 網頁平台首頁操作說明 100
4.9.2 網頁平台子頁面操作說明 100
4.9.3 網頁平台第二層子頁面操作說明 101
第五章 離岸風電併網台電系統之衝擊分析 102
5.1 前言 102
5.2 離岸風電併網台電系統之型態 102
5.2.1 離岸風電併網台電特高壓系統 104
5.2.2 離岸風電併網台電高壓系統 106
5.3 離岸風電併聯電網之衝擊評估探討 107
5.3.1 保護協調規劃 107
5.3.2 系統影響規範 109
5.3.3 離岸風電併網台電系統之衝擊檢討項目 111
5.3.4 離岸風電併網台電系統之衝擊檢討評估 111
5.4 離岸風電併聯電網之衝擊改善策略 119
5.4.1 彈性交流輸電系統與儲能系統之應用 119
5.4.2 因應風速擾動引起之系統衝擊改善 120
5.4.3 低電壓持續運轉能力(LVRT)之應用 122
5.4.4 併網台電系統之暫態穩定度改善 123
5.5 併網台電系統之電力調度因應策略 123
第六章 結論 126
6.1 結論 126
6.2 建議事項 127
6.3 未來研究方向 127
參考文獻 128

[1] 經濟部能源局，風力發電推動方案簡報，2018。
[2] 工研院綠能所，台灣風能評估手冊，2011。
[3] 經濟部能源局，風力發電4年推動計畫，2017，https://www.twtpo.org.tw。
[4] 4C Offshore，http://www.4coffshore.com。
[5] Thijs Smith, Martin Junginger, and Ruud Smits, “Technological learning in offshore wind energy: Different roles of the government,” Energy Policy, vol. 35, no. 12, Dec. 2007, pp. 6431-6444.
[6] Simon-Philippe Breton and Geir Moe, “Status, Plans and technologies for offshore wind turbines in Europe and North America,” Renewable Energy, vol.34, no.3, Mar. 2009, pp.646-654.
[7] 中國國家能源局，風電發展十二五規劃，2012。
[8] David Toke, “The UK offshore wind power programme: A sea-change in UK energy policy,” Energy Policy, vol. 39, no. 2, Feb. 2011, pp. 526-534.
[9] 康志堅，「2014年主要國家陸海域風電發展政策、重要法規及推動措施」，經濟部能源科技研究發展陸海域風力發電設置推動及技術研發計畫，台北，2014。
[10] Jacob Ladenburg, “The Attitude towards on-land and off-shore Power Generation – A Danish Perspective,” the EWEC Business, Science and Technology Conference, Athens, 2006.
[11] THE DANISH GOVERNMENT, “Our Future Energy”, 2011.
[12] 經濟部能源局，「離岸風力發電規劃場址申請作業要點」，2015。
[13] 台灣電力公司，「彰化離岸風力發電計畫可行性研究」服務建議書，台北，2007。
[14] 中央氣象局，http://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/ty041.htm。
[15] WAsP, http://www.wasp.dk。
[16] WindFarmer, https://www.dnvgl.com/services/windfarmer-3766。
[17] 牛山泉著，林輝政審訂，李漢廷譯，圖解風力發電入門，新北，世茂出版有限公司，2010。
[18] SCADA, https://www.dnvgl.com/services/scada-solutions-3849。
[19] 台灣電力公司，「離岸風力發電第一期計畫可行性研究」，台北，2015。
[20] 吳元康、洪景山、高國元、葉志明、李清吟、劉文燦，「風力發電預測技術研究-以澎湖本島為例」，台電工程月刊，第725期，2009，第52-64頁。
[21] 劉文燦、陳昭榮、李清吟、吳元康，「台灣陸岸式和離岸式風力發電廠之場址規劃評估及財務分析探討」，2010台灣風能學術研討會論文集，台灣 澎湖，2010，第456-461頁。
[22] 台灣電力公司，台灣電力股份有限公司再生能源發電系統併聯技術要點，台北，2016。
[23] 台灣電力公司，台灣電力股份有限公司再生能源發電系統收購要點，台北，2011。
[24] 台灣電力公司，「台灣西部海域離岸式風力發電廠址初步評選研究計畫期末報告」，台北，2004。
[25] Google協作平台，https://sites.google.com/site。
[26] 台灣電力公司，「澎湖低碳島風力發電計畫系統衝擊檢討報告」，台北，2013。
[27] X. P. Zhang, C. Rehtanz and B. Pal, “Flexible AC Transmission Systems: Modelling and Control,” Germany: Springer, 2006.
[28] R. Mohan Mathru and Rajiv K. Varma,“Thyristor-Based FACTS Controllers for Electrical Transmission Systems,” New York: John Wiley & Sons, 2002.
[29] P. Kundur,“ Power System Stability and Control,” New York: McGraw Hill, 1994.
[30] 李清吟、徐景河、陳昭榮、吳元康、劉文燦，「大型風場因風速擾動引起之系統衝擊改善」，中華民國第三十一屆電力工程研討會論文集，台南，2010，第2230-2235頁。
[31] C. Abbey and G. Joos, “Effect of Low Voltage Ride Through (LVRT) Characteristic on Voltage Stability,” IEEE Power Engineering Society General Meeting, Vol. 2, 2005, pp. 1901-1907.
[32] 李清吟、徐景河、陳昭榮、吳元康，「大型風場併入台電系統之暫態穩定度改善」，中華民國第三十一屆電力工程研討會論文集，台南，2010，第2224-2229頁。
[33] 台灣電力公司，「再生能源併聯運轉對電力調度的挑戰與機會」簡報，台北，2018。