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系統識別號 U0002-3005201717150500
中文論文名稱 離岸風力發電之關鍵影響因子及風險評估分析
英文論文名稱 Key Impact Factors and Risk Assessment Analysis of Industry Investment in Offshore Wind Farms
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 105
學期 2
出版年 106
研究生中文姓名 徐永昌
研究生英文姓名 Yung-Chang Hsu
學號 799440135
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2017-05-24
論文頁數 84頁
口試委員 指導教授-易志孝
委員-李揚漢
委員-劉鴻裕
中文關鍵字 再生能源  離岸風力  經濟效益 
英文關鍵字 Renewable Energy  Offshore Wind Farms  Economic benefits 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 風力發電是目前技術上最成熟且最具商業化發展前景之再生能源之一。台灣地狹人稠且近三分之二為山區,優良風場土地取得不易;而台灣海峽被國際工程顧問公司4C Offshore評定為全世界最優良海上風場之一。近年政府積極推廣再生能源,離岸風力發電遂成為再生能源積極開發之重點項目。在經濟部能源局所提出的再生能源政策中,行政院核定「千架海陸風力機」計畫,而能源局進一步於民國104年7月公告「離岸風力發電場址規劃作業要點」,考量國內風能資源較好之陸域多已經開發或規劃,藉此公布36區塊開發潛力場址,約可達13 GW容量供國內外開發商自行投資新建。然而離岸風力開發初期具技術難度高及造價昂貴等特點,我國目前除技術處起步階段外,於執行現況仍面臨行政流程繁瑣、環評作業重複性高、地方意見反彈及補償制度等問題尚待解決。本論文蒐集整理有關離岸風力工程之法規、發展過程、產業現況等相關文獻資料,分析國內離岸風力發電工程之成本及施工期間各階段可能遭遇之問題,並建立影響因子清單。此外,本論文亦提出離岸風電開發之相關經濟效益及其風險考量點之可行性分析,以期台灣離岸風力再生能源得永續順利發展。
英文摘要 Wind power is currently one of the most technically matured and commercially available renewable energies. Taiwan is an island covered with mountains, it is pretty hard to acquire enough spaces for wind farmlands. On the other hand, Taiwan Strait had been evaluated by the international engineering consultant company "4C Offshore" to be one of the world's best offshore wind farms spots. Therefore, offshore wind power generation has become a key project in the development of renewable energy in Taiwan.
In the Renewable Energy Policy strategized by the Energy Bureau of the Ministry of Economic Affairs, the Executive Yuan approved the "Thousand Wind Turbines Project", and the Energy Bureau further announced "Strategies for Offshore Wind Farms" in July, 2015. Considering that the better available spots for wind farmlands have either been developed or planned to, the government announced other 36 spots with development potential and it is expected to provide about 13 GW capacity for either domestic or foreign developers to invest in.
However, Taiwan industry is currently still at an early stage of offshore wind power development. Due to high technical requirements and costs in the beginning process of wind power development, there are still plenty of issues, for example, cumbersome administrative procedures, environment impact accessment processes, local residents’ complaints, and compensation mechanism need to be solved.
This thesis first reviews the relevant literatures on offshore wind engineering regulations, principles of wind power generation, development processes, and current status of wind power industry. We analyze the costs of domestic offshore wind power engineering and the problems that may be encountered at various stages during construction. We estiblish a list of impact factors and do the feasibility analysis of the relevant economic benefits and risk considerations of offshore wind power development.
論文目次 目 錄
第一章 緒 論 1
1.1 研究背景及動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法與流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1風力發電緒論 5
2.1.1風的形成與風速分級 5
2.1.2 風力發電機架構 7
2.1.3 離岸風力發電開發之誘因 9
2.2離岸風場佈置 10
2.2.1離岸風力發電機組介紹 12
2.2.2全球離岸風力發電機組發展趨勢 15
2.2.3 美國GE Haliade150-6MW風機介紹 16
2.2.4 德國Siemens SWT-4-130風機介紹 18
2.2.5 海底電纜線路架構 19
第三章 國內風力發電發展 24
3.1我國再生能源政策與目標 24
3.2歐洲風能發展趨勢 25
3.2.1國外離岸式風力發電發展現況 27
3.2.2離岸式風場施工概述 30
3.3國內風能應用與發展 34
3.3.1國內風力機設置之現況及目標 35
3.3.2國內離岸風能開發潛力 36
第四章 離岸風力發電成本探討 38
4.1直接成本 38
4.1.1 初期投資成本分析 41
4.1.2 運轉維護費用分析 42
4.2外部成本 44
4.3總體效益分析 45
4.3.1 發電成本探討 47
4.3.2 投資效益分析 54
4.3.3 影響投資效益因素 56
第五章 離岸風力可行性與關鍵因素評估探討 57
5.1建置與開發執行程序 57
5.2國內相關法規探討 58
5.2.1籌備創設申請 60
5.2.2施工許可申請 64
5.2.3電廠成立給照申請 65
5.3建置時期探討 65
5.3.1可行性評估階段 66
5.3.2設計階段 67
5.3.3施工階段 70
5.3.4運維階段 75
5.4經驗交流結論 76
第六章 結論 79
參考文獻 83

表目錄
表2.1蒲福風級表 [1] 6
表2.2 台灣離岸風力市場可能採用風力機組[5] 13
表2.3 IEC 61400 -1 風機等級基本參數 14
表3.1 我國擴大各類型再生能源推廣目標-裝置容量(單位:MW) [10] 25
表4.1 歐盟國家的各種發電方式的外部成本 (毫歐元/ kWh) 46
表4.2 民國106年能源局公告再生能源躉購費率 48
表4.3 風機6.0MW之平行主風向發電量損失最佳與最差差異分析結果 51
表4.4 投資建置成本評估 52
表4.5 模擬風場年操作維護費用敏感度分析 53
表4.6 台電105年汽力機組與燃料電池、離岸風電成本差異比較 55
表5.1 離岸風力籌設主要相關法令[20] 59
表5.2離岸式風力發電廠開發相關業務及對應部會機關一覽表 62
表5.3 33kV海纜路徑佈局方式長度與成本差異比較 69
表5.4 國內、外專業廠商認知最重要之關鍵影響因子排序 78

圖目錄
圖2.1 日、夜陸地海洋氣流動圖 [1] 6
圖2.2風力發電機原理 [1] 8
圖2.3風機之理想輸出特性 [2] 9
圖2.4 離岸風力發電工程系統示意圖 [3] 11
圖2.5 風機直驅式同步發電機概念模型 [4] 13
圖2.6 離岸風機單機容量逐漸提升[1][12] 16
圖2.7 GE Haliade 150-6.0MW風機剖面圖[6] 17
圖2.8 風機塔底電力設備裝置[6] 18
圖2.9 西門子4.0MW風機 SWT-4MW-130 [7] 19
圖2.10 33kV 3C海底電纜器材圖 [8] 20
圖2.11 離岸風力海纜分類圖 21
圖2.12 DTS系統架構圖[9] 23
圖3.1 2015年歐洲離岸風機系統市占率[11] 26
圖3.2 2015年歐洲離岸風電安裝數 26
圖3.3 2015年歐洲離岸風力統計 27
圖3.4 離岸風力機基座(水下支撐及基礎)型式 31
圖3.5 離岸風力海事工程所需之施工船隊 34
圖3.6 離岸風場開發之技術關聯圖 37
圖4.1歐洲離岸風電資金籌措股權比重圖 39
圖4.2離岸風力成本分析圖 42
圖5.1離岸風力工程執行程序主要四大階段 57
圖5.2籌設離岸式風力發電廠作業流程圖 63

參考文獻 參考文獻
1.中華民國行政院,「千架海陸風力機」計畫全球資訊網頁, http://www.ey.gov.tw/,2017年。
2.周裕仁,「大型離岸風場採用GE及Vestas風機之電力系統衝擊分析」,碩士論文,國立台北科技大學,2009年。
3.聯合報編輯部,「明天的電,核去核從」,網頁:http://nuclear.udn.com/storypage.jsp?f_ART_ID=1077,2014年。
4.P. Pourbeik, “IEEE tutorial on wind generation modeling and controls,” IEEE PES General Meeting, PA, USA, July 2008.
5.4C Offshore公司網頁, http://www.4coffshore.com/。
6.奇異公司, GE/Alston離岸式風力發電技術資料,台北,2016年。
7.Siemens公司,德國Siemens離岸式風力發電技術資料,台北,2016年。
8.Nexans公司,Submarine Power Cables產品型錄,2013年。
9.NEC公司,分佈式光纖偵溫系統資料,台北,2017年。
10.台灣電力公司網頁,http://www.taipower.com.tw/,2017年2月。
11. EWEA, “The European offshore wind industry - key trends and statistics 2015”, EWEA report, Feb., 2016.
12.康志堅,2017年風力發電產業四大趨勢,2016年12月。
13. N. K. Vemula, P. P, Rambøll, T. Fischer, D. Kaufer, and D. Matha, “Support structure concepts for deep water sites,” 2012. (論文出處???)
14.台灣國際造船股份有限公司,離岸風電海事工程產業聯盟啟始座談會簡報,2016年11月。
15.台灣電力公司,電核能外部成本分析方法之研究報告(下篇)。
16.經濟部能源局,中華民國一百零六年度再生能源電能躉購費率及其計算公式,2016年。
17.S. Mekhilef, A. Safari1, and D. Chandrasegaran, “Feasibility study of off-shore wind farms in Malaysia,” EEST Part A: Energy Science and Research, vol. 28, 2012, pp. 877-888.
18.台灣電力公司,「離岸風力發電第一期計劃可行性研究報告」,2015年。
19.經濟部能源局,「離岸風力發電規畫場址申請作業要點」法規,民國104年7月。
20.徐傑輝、陳湘頻、蔡岳勳、洪佩汶,「我國離岸風力發電籌設階段問題之研析」,台灣風能學術研討會暨 NEP-II 離岸風力及海洋能源主軸中心成果發表會,台北,2015年。
21.經濟部能源局,「第一階段設置離岸式風力發電廠方案」法規,民國96年9月。
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