直擊百億風場建造過程!台灣首座離岸風場5月動工,44層樓高的風機這樣安裝

2019-10-17 09:40

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海洋(Formosa I)風場是除中國之外、亞洲第一座離岸風場,22支風機發電的電量能供應12.8萬戶家庭一整年所需。(尹俞歡攝)

海洋(Formosa I)風場是除中國之外、亞洲第一座離岸風場,22支風機發電的電量能供應12.8萬戶家庭一整年所需。(尹俞歡攝)

相較過去造訪龍鳳漁港多是為釣魚或吃海鮮,今年下半年開始,人們多了一個駐足這座苗栗北邊小漁港的理由:在這裡,你能夠一眼望盡中國之外、亞洲第一座離岸風場。

這座名為海洋(Formosa I)的風場由22支風機組成,總裝置容量128MW,相當於1年可發電約4.8億度,能供應12.8萬戶家庭一整年所需的電力。

風場背後出資的股東來自四面八方,有丹麥來的風電業龍頭沃旭能源(ørsted),日本電力商社JERA,澳洲的投資基金麥格理資本,以及台灣本土的樹脂材料商上緯。

投資人從世界各地湧至小漁港的外海,看準的不僅是台灣海峽風場每秒40公尺以上的高風速,更是台灣、以至於亞洲風電市場未來的潛力。在海洋風場之後,依目前業者、政府的計畫,未來6年,從苗栗到南邊雲林間的海平面將出現超過700支風機。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電。(尹俞歡攝)
過去造訪龍鳳漁港多是為釣魚或吃海鮮,如今投資人從世界各地湧至這個小漁港的外海,相中的是離岸風電的潛力。(尹俞歡攝)

沃旭能源大彰化東南、西南離岸風場共同執行長,同時也是海洋風電專案總監鄔利克‧蘭奇(Ulrik Lange)說,能參與第一座風場的建造,等於有機會先一步藉此摸清在台灣建造風場的相關法規及許可,並和台電及承包商建立合作關係,為後續風場工程舖陳一個好的開始。

麥格理集團台灣區專案負責人王明可(Mikko Simula)則說,從目前示範機組及風場的施工狀況來看,台灣的風場建造學習曲線比歐洲更短,相信未來很快就能跟上國際腳步;且參與海洋風場的施工團隊及供應商,能從中汲取技術和經驗,未來有機會打「世界盃」、參與國外風場建設。

20191016-風數據/綠能專題。麥格理集團台灣區專案負責人王明可(Mikko Simula)。(尹俞歡攝)
麥格理集團台灣區專案負責人王明可(Mikko Simula)談到台灣的離岸風電時表示,台灣的風場建造學習曲線看來比歐洲更短,相信未來很快就能跟上國際腳步。(尹俞歡攝)

從由20個台灣人獨立完成的2支示範風機,到有國際團隊加入的1座風場,主掌海洋風場團隊的上緯總經理林雍堯全程參與。林雍堯說,外國人帶來風場建造經驗,但也曾出現溝通文化等差異,直接拒絕、據理力爭的開會方式,連過去常跑業務的他也不習慣。如今風場就要完工,團隊不僅學到技術經驗,也更懂得如何與外國人一起工作。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電,上緯總經理林雍堯。(尹俞歡攝)
上緯總經理林雍堯說,風場即將完工,團隊不僅學到技術經驗,也更懂得如何與外國人一起工作。(尹俞歡攝)

風場得來不易,施工需經過精密安排

遠眺看來渺小的風場,得來並不容易。

首先是環境。在海上有風浪起伏造成船隻晃動,操作人員必須在工作船身晃動的情形下操作起重機具;風浪過大時船隻則必須返航,否則會有翻覆危險。再來,風機零組件、基樁合計重達數千公噸,從港口運輸至風場、組裝、安裝至定點,都需要經過精密安排,才不會出現翻覆或安裝落差。

也因為是第一座風場,建造過程常碰到過去從未碰過的法規障礙。海洋風場的風機系統商、西門子歌美颯亞太區離岸風電營運發展總部董事長倪邇思(Niels Steenberg)舉例,政府原本要求堆高機具操作人員需領有台灣執照,但由於現階段操作過程仍需外國工程師負責,最後政府放寬讓外國人在台考照,才解決問題。

海洋風場建造成本超過百億新台幣,且受限冬季風速過高、只有夏季能施工。為了同時因應潛在風險、將建造工程過程最佳化,去年11月,海洋風場團隊就已經先針對所有可能的突發狀況進行沙盤推演。諸如「如果颱風從南邊來該怎麼辦」、「打樁過程中白海豚出現怎麼辦」等突發事件,團隊都有一套應變劇本在手。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電。(尹俞歡攝)
遠眺看來渺小的風場,建造過程得克服重重困難。(尹俞歡攝)

安裝水下基礎,不容許1度誤差

今年5月18日,海洋風場正式開工。1組風機包含海面下的水下基礎、轉接段、及風機三部分。其中水下基礎相當於風機的主要結構,一旦偏斜、將直接影響安全及風機發電狀況,千噸重的水下基礎因此必須完全垂直海床、不容許1度誤差。為了確保結構穩固,施工團隊會先分批石塊把拋到海床中,以防止水下基礎周遭的海床遭海流沖刷而鬆動。

打好地基,便開始進入風場施工最關鍵的安裝水下基礎工程。專門安裝水下基礎的工作船,6月開始逐一將單樁式水下基礎(monopile)從台中港運往定點,接著透過振動錘將基礎植入海床,再以敲打方式讓基礎深入海床之下,同時還要在打樁位置周遭海床佈設氣泡幕管、降低水下噪音。受限天候等因素影響,安裝1支基礎需1到6天不等的時間。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電。(西門子歌美颯提供)
風機零組件、基樁合計重達數千公噸,從港口運輸至風場、組裝、安裝至定點,都需要經過精密安排。(西門子歌美颯提供)

打完樁,安放電纜及銜接基樁及風機塔架的轉接段後,便進入風機安裝。1座風機高度達160公尺、相當於44層樓高,要逐一安裝塔架、風機機艙及葉片,等於得同時抵抗高空強風、及海浪造成的晃動威脅。

為了增加船身穩定,安裝團隊使用自升式平台船(jack-up vessel),先將4根底面積幾乎與一個籃球場半場相當的支柱立於海床上,接著再逐步從船上吊裝塔架、機艙及葉片等零件至海上。

風機安裝好之後,還要進行發電試運轉等測試,確保風機能正常發電,預計整座風場要至11月才會正式宣告完工。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電。(西門子歌美颯提供)
風機高度達160公尺、相當於44層樓高,要逐一安裝塔架、風機機艙及葉片絕非易事。(西門子歌美颯提供)

非預期意外事件,考驗施工團隊應變

即便事前已做好萬般準備,工程進行中,仍發生預料外的事件。今年7月,海洋風場團隊被環保署查獲未在施工過程中派遣足量的鯨豚觀測船,遭罰150萬新台幣。

鄔利克坦言,當日施工現場因風浪過大、部分鯨豚觀測船必須返航,團隊的確在觀測船不足的狀態下施工,但施工期間並未觀測到任何鯨豚出沒於打樁警戒範圍內。他解釋,過去風場施工少有停止打樁、或回首基樁的經驗,且海上施工時任何未知程序都可能造成無法預期的後果、增加安全風險,因此當下還是選擇把樁打完。

經過這次經歷,鄔利克說明,團隊已擬出新的解決方案,包括從其他漁港調度更大、可承受更大風浪的觀測船,並和環保單位更密切溝通工程程序等。

台灣夏日高溫日照,外國工程師大喊吃不消

海洋風場做為台灣第一個、或稱是亞洲除中國外的第一座風場,也帶給來自歐洲的施工團隊不少「新體驗」。

好比台灣的高溫夏天,在歐洲並不常見,在海上工作需長時間受日照直射,更讓外國工程師大喊吃不消,施工團隊還必須尋覓新材質、設計夏季專用的工作服。

而負責製造風機的西門子歌美颯,也依此改良風機設計,包括使用更厚重的鋼材增加塔架穩定性;以及加強散熱裝置以防風機因高溫故障等。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電。(西門子歌美颯提供)
因應台灣夏季的炎熱氣候,西門子歌美颯改良風機設計。圖為堆置在港邊的風機材料。(西門子歌美颯提供)

安全第一!施工團隊重塑台灣工安文化

施工團隊另一個要適應的,則是台灣的工安文化。鄔利克說,考量1艘船出意外可能影響整個船隊,施工團隊要求每艘船都要有合格執照或符合標準才能出海,不少船隻也常因資格不符而被取消出海計畫,「台灣船主可能會覺得我們太固執,但安全才是首要考量。」

「風電產業追求極端安全,」林雍堯也說,過去台灣人做工程講拚搏,但此次團隊都要求要有一定的休息時數後才能上工。他舉例,吊裝機艙時,工程師必須在90公尺高空下作業,同時還要忍受海上超過40度的高溫,為了保持全神貫注,一定要休息、才能有足夠精神和體力。

「很多台灣人覺得很普通的事,都是離岸風電產業花了很多心力改善、避免的,」倪邇思也舉例,為了防止在海上因甲板濕滑而出意外,船上就算是清潔隊員,也被要求必須穿安全鞋、戴安全帽及護目鏡,和台灣清潔隊員在陸地上的工作狀態完全不同,剛開始也有工作人員相當不適應。「現在他們知道這是一個不同的產業,必須要有新的做事方法,」倪邇思說。

20191016-風數據/綠能專題。離岸風電。(上緯提供)
業者強調,風電產業追求極端安全。圖為風機零件。(上緯提供)

未來每一年都將陸續有風場動工、商轉

海洋風場完工後,接下來每一年都將陸續有風場動工、商轉。對開發商及風機供應者來說,如何在更短時間內完成更大規模的風場建設,同時逐步將工安及施工經驗傳遞給台灣本土團隊,都會是必須面對的課題。

「打頭陣」的海洋風場,為台灣的風電盛世揭開序幕。接下來,離岸風電如何實現台灣的乾淨能源願景,今年11月,就將可一窺端倪。

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