主页 > 新闻每一天 >愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身 >

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

1980 年陆地上出现一个 15 公尺高的巨人,施展神奇的魔法把风力转化成电能供人类使用。此后新出现的巨人越长越高,1995 年时已经有 50 公尺。2000 年之后,身长超过 100 公尺的巨人在海上出现,透过海底电缆与海上变电所,源源不绝地把电力输送到陆地上。2014 年这个名叫  V164 的巨人,据说身长将达到 187 公尺,创下巨人身高的历史纪录。

 风力发电机为何愈长愈高

不过这可不是在上演《进击的巨人》,况且这可是为人们带来源源不断电力的「巨人」,不是把人们当成食粮的怪物。风力发电机之所以朝着大尺寸发展是有其原因的,通常地表高度增加,风速也越大,当到达 300-500 公尺的高度时,地表的摩擦影响可以忽略不计。因此,风力发电机逐渐长大,往高处发展,增加发电功率、降低发电成本。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

V164 预计 2015 年量产。第一个下单的客人是丹麦国营能源公司同时也是欧洲能源巨擘 Dong Energy,它已经向三菱重工ž维斯塔斯离岸风力公司(MHI Vestas Offshore Wind)採购 32 台,準备安装在英格兰的西北方 Liverpool Bay 外海的 Burbo Bank Extension 风场。预计在 40 平方公里的海域上安装 256MW,平均每支风机使用面积是 1.25 平方公里(6.4MW/平方公里)。规划在 2016 年开始兴建,完工之后将供应 23 万家户的电力使用。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

V164 仅需要每秒 4 公尺的低风速就可以发电。由于高度达 187 公尺,预估年平均风速为每秒 11 公尺,比旧型(Siemens SWT-4.0-120)的风机还要高 2m/s。扫掠面积达 21,124 平方公尺,较 SWT-4.0-120 增加 87%。由于风机的功率与扫掠面积成正比,与平均风速的立方成正比(Pw=½AV3),理论上 V164 的功率应该是 SWT-4.0-120(4MW)的 2.41 倍,实际上达到 2 倍的功率。扰流强度(turbulence intensity)仅有 IEC B 的水準,如果能够升级到 IEC A,就可以满足台湾政府对于离岸风电示範计画的要求。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身表:V164 规格

V164 是第二台使用寿命达 25 年之量产机,第一台是 Siemens SWT-6.0-154,更早以前的风机寿命仅有 20 年。这 5 年的折旧时间,让新的风机每年折旧成本低 20%。根据丹麦政府的预估,再过几年离岸风机的寿命将达 30 年,每年折旧成本比 4MW 风机低 33%,比 V164 低 13%。

根据 BVG Associates 的最新研究,8MW 风机比 4MW 风机能够节省 23-42% 的建设成本(construction cost)。假设建造 800MW 风场,使用 8MW 风机仅需要 100 支,使用 4MW 则需要 200 支。8MW 风机约节省一半的安装时间。

离岸风场的维运成本(Operation & Maintenance Cost, O&M cost)通常佔每度电发电成本的 25-30%。研究显示,8MW 风机比 4MW 风机的维运成本减少 23-30%。如果是一个 20 年累积售电金额 3,000 亿元的离岸风场,大约可以增加 690-900 亿元的毛利,换算下来每年毛利可以增加 35-45 亿元,相较于平均每年的 150 亿元营业额,维运成本省下的钱佔比很高。大幅度提供投资的内部报酬率(Internal Rate of Return, IRR)。

离岸风机专属工作船也有商机

由于离岸风机尺寸大,安设地点又是海洋,因此载运安装都要专属的离岸风机的工作船(Turbine Installation Vessel, TIV),离岸风机工作船造价昂贵,大概是新台币 30-75 亿元,相较于一般货柜轮船的 10-15 亿元,贵上许多。也因此 TIV 的日租金通常高达美金 5-20 万元。如果从欧洲到台湾,来回一趟(不含施工)的费用就需要新台币 4 亿元。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身离岸风机工作船 Pacific Orca

福岛核灾之后,日本需要庞大的离岸风电来取代核能发电,自己开发离岸风机显得缓不济急,核电设备大厂三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries Ltd.)找上维斯塔斯(Vestas Wind Systems A/S),共同合资成立海上风力发电机製造公司,希望在最短的时间之内,能够在日本海域使用。三菱重工提供资金支援与亚洲行销通路,维斯塔斯提供产品与技术与欧洲行销通路,三菱重工最终将取得 51% 的股份。

台湾海峡因为「狭管效应」,冬、春两季的风速特别大,使得海上的风力稳定而高速,平均风速可达每秒 9 公尺以上,胜过欧洲的每秒 7 公尺。台湾海峡为「大陆架浅海」,大部分水深低于 100 公尺,约 75% 水深低于 60 公尺,很适合发展成本较低的固定基座离岸风电。

台湾正在发展离岸风电产业,预估将带来许多新的就业机会。风机的体积庞大,不适合长途运送,在地生产是最好的选择。目前亚洲的工作船,仅日本与中国大陆才有,日本自己用都不够,无法租给台湾。中国船有国安问题,不适合来台施工。釜底抽薪的办法就是台湾自己造船。借镜三菱重工与维斯塔斯合资的故事,也许中钢与台船两家国营企业,也可以考虑合资成立「台湾海事工程公司」,委託台船造船,并且使用中钢生产的钢铁。这样的做法,相信中钢与台船都不吃亏。合理,生意就能长久。


注:《进击的巨人》是日本当红的连载漫画,为谏山创所创作,从 2009 年 10 月开始至 2014 年 8 月,累积销售已超过 4,000 万册。故事描述世界上突然出现人类的天敌「巨人」,身长 3-15 公尺,以压倒性的力量,消灭大多数的人类,仅存的一小部分人类住进三重城墙里面。台湾中文版由东立出版社出版。

新闻每一天 533℃ 14评论
愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

1980 年陆地上出现一个 15 公尺高的巨人,施展神奇的魔法把风力转化成电能供人类使用。此后新出现的巨人越长越高,1995 年时已经有 50 公尺。2000 年之后,身长超过 100 公尺的巨人在海上出现,透过海底电缆与海上变电所,源源不绝地把电力输送到陆地上。2014 年这个名叫  V164 的巨人,据说身长将达到 187 公尺,创下巨人身高的历史纪录。

 风力发电机为何愈长愈高

不过这可不是在上演《进击的巨人》,况且这可是为人们带来源源不断电力的「巨人」,不是把人们当成食粮的怪物。风力发电机之所以朝着大尺寸发展是有其原因的,通常地表高度增加,风速也越大,当到达 300-500 公尺的高度时,地表的摩擦影响可以忽略不计。因此,风力发电机逐渐长大,往高处发展,增加发电功率、降低发电成本。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

V164 预计 2015 年量产。第一个下单的客人是丹麦国营能源公司同时也是欧洲能源巨擘 Dong Energy,它已经向三菱重工ž维斯塔斯离岸风力公司(MHI Vestas Offshore Wind)採购 32 台,準备安装在英格兰的西北方 Liverpool Bay 外海的 Burbo Bank Extension 风场。预计在 40 平方公里的海域上安装 256MW,平均每支风机使用面积是 1.25 平方公里(6.4MW/平方公里)。规划在 2016 年开始兴建,完工之后将供应 23 万家户的电力使用。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身

V164 仅需要每秒 4 公尺的低风速就可以发电。由于高度达 187 公尺,预估年平均风速为每秒 11 公尺,比旧型(Siemens SWT-4.0-120)的风机还要高 2m/s。扫掠面积达 21,124 平方公尺,较 SWT-4.0-120 增加 87%。由于风机的功率与扫掠面积成正比,与平均风速的立方成正比(Pw=½AV3),理论上 V164 的功率应该是 SWT-4.0-120(4MW)的 2.41 倍,实际上达到 2 倍的功率。扰流强度(turbulence intensity)仅有 IEC B 的水準,如果能够升级到 IEC A,就可以满足台湾政府对于离岸风电示範计画的要求。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身表:V164 规格

V164 是第二台使用寿命达 25 年之量产机,第一台是 Siemens SWT-6.0-154,更早以前的风机寿命仅有 20 年。这 5 年的折旧时间,让新的风机每年折旧成本低 20%。根据丹麦政府的预估,再过几年离岸风机的寿命将达 30 年,每年折旧成本比 4MW 风机低 33%,比 V164 低 13%。

根据 BVG Associates 的最新研究,8MW 风机比 4MW 风机能够节省 23-42% 的建设成本(construction cost)。假设建造 800MW 风场,使用 8MW 风机仅需要 100 支,使用 4MW 则需要 200 支。8MW 风机约节省一半的安装时间。

离岸风场的维运成本(Operation & Maintenance Cost, O&M cost)通常佔每度电发电成本的 25-30%。研究显示,8MW 风机比 4MW 风机的维运成本减少 23-30%。如果是一个 20 年累积售电金额 3,000 亿元的离岸风场,大约可以增加 690-900 亿元的毛利,换算下来每年毛利可以增加 35-45 亿元,相较于平均每年的 150 亿元营业额,维运成本省下的钱佔比很高。大幅度提供投资的内部报酬率(Internal Rate of Return, IRR)。

离岸风机专属工作船也有商机

由于离岸风机尺寸大,安设地点又是海洋,因此载运安装都要专属的离岸风机的工作船(Turbine Installation Vessel, TIV),离岸风机工作船造价昂贵,大概是新台币 30-75 亿元,相较于一般货柜轮船的 10-15 亿元,贵上许多。也因此 TIV 的日租金通常高达美金 5-20 万元。如果从欧洲到台湾,来回一趟(不含施工)的费用就需要新台币 4 亿元。

愈高大效益愈好,逼近两百公尺高的离岸风机现身离岸风机工作船 Pacific Orca

福岛核灾之后,日本需要庞大的离岸风电来取代核能发电,自己开发离岸风机显得缓不济急,核电设备大厂三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries Ltd.)找上维斯塔斯(Vestas Wind Systems A/S),共同合资成立海上风力发电机製造公司,希望在最短的时间之内,能够在日本海域使用。三菱重工提供资金支援与亚洲行销通路,维斯塔斯提供产品与技术与欧洲行销通路,三菱重工最终将取得 51% 的股份。

台湾海峡因为「狭管效应」,冬、春两季的风速特别大,使得海上的风力稳定而高速,平均风速可达每秒 9 公尺以上,胜过欧洲的每秒 7 公尺。台湾海峡为「大陆架浅海」,大部分水深低于 100 公尺,约 75% 水深低于 60 公尺,很适合发展成本较低的固定基座离岸风电。

台湾正在发展离岸风电产业,预估将带来许多新的就业机会。风机的体积庞大,不适合长途运送,在地生产是最好的选择。目前亚洲的工作船,仅日本与中国大陆才有,日本自己用都不够,无法租给台湾。中国船有国安问题,不适合来台施工。釜底抽薪的办法就是台湾自己造船。借镜三菱重工与维斯塔斯合资的故事,也许中钢与台船两家国营企业,也可以考虑合资成立「台湾海事工程公司」,委託台船造船,并且使用中钢生产的钢铁。这样的做法,相信中钢与台船都不吃亏。合理,生意就能长久。


注:《进击的巨人》是日本当红的连载漫画,为谏山创所创作,从 2009 年 10 月开始至 2014 年 8 月,累积销售已超过 4,000 万册。故事描述世界上突然出现人类的天敌「巨人」,身长 3-15 公尺,以压倒性的力量,消灭大多数的人类,仅存的一小部分人类住进三重城墙里面。台湾中文版由东立出版社出版。

热门产品