淺談台灣的風力發電
文•圖/新北市環境教育輔導團 張怡婷
綠色能源如光、風、雨、潮汐、植物、地熱，這些是可再生的，人類從過去倚賴化石燃料作為發電的主要來源，以台灣為例，關於燃氣與燃煤約佔台灣發電量約70%，根據台灣電力公司網頁台電系統各機組發電量（單位 MW），如圖一，即可看出台灣發電的來源分布，而綠色能源常見的類型大致上分為六種： (1)太陽能發電-最普遍的再生能源，太陽能發電是利用光伏電池，吸收太陽光轉化為電能；(2)風力發電-在地球表面上的空氣流可用於推渦輪機，將風轉化成電能；(3)水力發電-由地球上的水循環產生的水電，包括蒸發，降雨，潮汐和通過水壩跑水的力量；(4)地熱能-地熱能源在北美地區，那裡地下儲存的足夠能量可產生電力為煤炭生電的10倍；(5)生物質-如木材廢料，木屑和可燃農業廢棄物可以轉化為能源，包含從太陽儲存的能量；(6)生物燃料–如乙醇和生物柴油。
圖一、台電系統各機組發電量分布[來源：台灣電力公司]
[風力發電在台灣的發展]
陽光照射使空氣膨脹上升，冷熱空氣交互流動，就是風。風力發電機由風車翼、變矩裝置、加速器、方向控制用小風車、發電機等組成，風力發電較無公害且取之不盡等優點，再生能源發電技術中，除了水力發電、太陽光電之外，風力發電技術屬相當成熟，由於台灣位於大陸板塊與海洋交界處，每年強盛的東北季風使得台灣本島沿岸及離島許多地區，年平均風速每秒超過4公尺以上，蘊藏的風能相當豐富，使得台灣極具風力發電潛力，國內在1960年初就著手進行風能研究，但是當時於澎湖的測試效率不顯著，且缺乏誘因使企業投入開發，使得風力發電未被廣泛應用，直到1980年，因應能源危機，再生能源開發逐漸被重視，在1991年前完成了風力機系統設計組建及測試等工作，且本土技術開發與零組件自製率達到80％，但當時國際能源價格偏低且風力發電成本仍高，在缺乏經濟效益下，完成階段性任務後便停止風力機研發工作。2000年，政府為降低傳統發電方式之溫室氣體排放，積極因環境保護推動潔淨能源運用，頒布「風力發電示範系統設置補助辦法」提供設備補助，第1個接受補助設置之風場為雲林縣麥寮鄉台朔六輕工業區附近的「麥寮風力發電示範系統」，該示範系統於2000年12月27日正式啟用，是台灣第1座商業化運轉之風力發電場，裝置容量為2.64MW，其產出之電力併入六輕工業區之電力系統使用。台電公司在澎湖中屯及正隆公司竹北廠也分別於2001年與2004年陸續建置並商轉，其裝置容量分別為2.4MW與3.5MW，有了這3座風力發電示範系統，成功帶動台電公司及民間業者相繼投入陸域風能開發，統計至2017年7月底，陸域完工建置共30座風場，其中已商轉共28座風場達686.7MW，計有348部機組，統計至2015年12月底，陸域風力發電約占再生能源總裝置容量 15.3 %，另約有近560 MW於施工，籌設及規劃階段。
圖二、台灣風力發電設置現況
[離岸風力發電]
風力發電大致上可分為陸域風力發電、離岸風力發電，在台灣目前大多以陸域風點為主，擁有陸域風場數30處、陸域風力機353台，台灣對於離岸風電的規劃從2012年2月核定「千架海陸風力機」計畫，以「先開發陸域風場，續開發離岸風場」做為推動策略，逐步帶動風電由陸域推向離岸發展，兩者的差異可以見下表一所示，由於陸域風電在台灣技術可說已發展至相當純熟，加上土地取得不易，加上離岸風電的風能損耗較小，加上台灣地理環境之因素，在全球前20個風況最好的觀測地，其中台灣就佔據了16個(佔80 %)，因此近年政府有意推動離岸風電，離岸風電的開發流程：需要經歷1-5年開發前調查，再1-2年安裝水下基礎、風機與變電站，進行為期20-25年左右的運轉與維護，再進行20年後除役。離岸風電在秋冬季節可替代大量火力發電的運轉排放，有效減緩空氣污染及PM2.5所造成的危害，提升環境生活品質，並有效帶動國內產業轉型，可望建立台灣成為亞洲離岸風電技術輸出之聚落。
表一、離岸風電與陸域風電之差異
經濟部2018年11月預告今年度離岸風電躉購費率每度5.1元，較去年度費率每度5.8元降幅達12%，引發離岸風電業者反彈，並加速申請流程，以期取得2018年躉購費率。沃旭能源是全球離岸風電領導者，在台擁有「大彰化離岸風電計畫」東南、西南、東北、西北四座場址的獨家開發權。其中，大彰化東南及西南第一階段離岸風場位於彰化縣外海距岸35至50公里處，總裝置容量達900MW，未來可以供應綠電給約1百萬台灣家庭用戶。這項離岸風場計畫的海上建置期將為2021至2022年，並展現出離岸風電在台灣及亞太地區創造低碳能源系統的潛力。
台灣有98％能源依賴進口，化石能源依存度高。面對全球溫室氣體減量趨勢，政府已規劃114年再生能源發電占比20％之政策目標，期能在兼顧能源安全、環境永續及綠色經濟下，建構安全穩定、效率及潔淨能源供需體系。為達成此一政策目標，政府以太陽光電及離岸風電作為主力，其中離岸風電規劃於114年累計設置量達5.7 GW（GW為電量單位，即10億瓦），藉此促進能源多元化及自主供應，並帶動內需與就業，建構風力發電友善發展環境。
圖三、風力發電機組件剖析圖[來源：遠見雜誌]
台灣過去不具離岸風電開發經驗，且處在多颱風與地震的環境，因此是採「先示範、次潛力、後區塊」3階段開發策略；推動設置目標為109年520 MW（MW為電量單位，即百萬瓦）、114年5.7 GW。 第一階段：提供補助示範獎勵，引導投入，第二階段：公告潛力場址，先遴選後競價，第三階段：政府主導區塊開發，帶動產業發展，領海內未開發之離岸風場進行整體區塊劃設，並推動本土供應鏈全面產業化，包括：風力機關鍵零組件(如機艙組裝、發電機、變壓器、配電盤、功率 轉換系統、葉片等)、塔架、水下基礎、海纜、海事工程船舶製造等之完善離岸風電產業供應體系，如圖三所示，進而搶攻市場。依照能源局的規劃，2025之前，台灣離岸風電總發電量，估計能達到5.5GW(55億瓦)，若以台灣主流風機每5-8MW(500-800萬瓦)計算，等同七年內，台灣海峽將豎立起1000支左右的風機，每年發電量達198億度，占台灣年用電量2257.92億度的9%，年減碳量則能達到1045萬噸，是十億顆樹一年碳吸收量，期待台灣在多元的發電體系下，能夠除了兼顧環境永續的概念，也能作為亞洲區的離岸風電的示範，不過，至今仍有許多問題，包含法令、漁民於海上作業區塊縮小、環境評估海洋生態困境、電網的完成度等都是目前存在需解決的問題。
