文：曲建仲、叶芷娟
三个问题，基本理解风力发电和投资
根据国际工程顾问公司4C Offshore在2014年针对全球「23年平均风速观测」的研究，看一下这张图，世界上风力最强的20处离岸风场，台湾海峡就占了16处，而且绝大多数在彰化外海。
Photo Credit: sandsbook散册出版
一时之间，全球的能源商在这两年来，全都涌进台湾，包含世界风电的龙头开发商沃旭，早在2016年5月进驻台湾。
为什麽台湾风力这麽强呢？主要原因有二：
- 台湾在地理位置上，深受季风影响，台湾海峡在每年10月开始迎接东北季风，外加台湾中央山脉与福建武夷山脉的夹击，让平均风速可以达到罕见速度。
- 美国太空总署NASA也发现，彰化沿海地区的常年风速高达每秒7公尺以上，这个数字是什麽概念呢？基本上，树叶微微飘动的风速大约在每秒3公尺左右，而这种风速，就可以达到风机发电的标准了。
1. 风力发电的基础是什麽呢？离岸风电和陆域风电又有什麽不同？
跟前面的太阳能一比，就会发现风力发电的发电构造相对简单。电力的转换是靠「风力机」，而风力机主要是藉由即风转动叶片来发电。它的叶轮（rotor）是风力机转换利用风能最重要的系统之一，叶片锁定於轮毂 （hub）构成叶轮，受风吹之空气动力作用绕轴旋转，撷取风的动能，进而转换成有用的电能。
叶片愈长，其受风面积愈大，所能撷取的风能就愈多。一般而言，风力机之输出电能约与叶轮直径平方成正比；而塔架高度亦随之增加。虽然乍看之下很简单，但是实际上在运用的时候，为了要达到最高的效率，叶片一定是让受风的面积愈大，效果会愈好，但是叶片过重，反而会转不动。
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早期的叶片直径从100公尺一直增加到200公尺，甚至现在要做到300公尺，大家可以想像一下，300公尺那麽长的叶片是什麽样子的哦！而直径300公尺的风力机也是目前的趋势。
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但是，需要有铁塔能够支撑这样的风力，再来就是发电机要能够承受这麽高转速下所产生的电力，风力发电是将风机架设在陆地上，称为「陆域风电」，而「离岸风电」顾名思义，就是将风机架设在海上。一般而言，离岸风场的建置困难度远超过陆域风场，但离岸风力的发电量较高，且空间资源也较为丰富，还能够能降低对附近居民的影响，是优势所在。
像是其他国家如美国地大，风机可以摆在陆上来处理。台湾就没办法，必须要多以离岸风电的建置来思考。
2. 风电现在的问题和瓶颈为何？
既然台湾风力强劲，风力发电看起来也相对简单，为什麽不全力发展风力发电呢？原因是风力发电不稳定，时大时小，前面我们提过台湾海峡的东北季风是彰化风力强大的原因，但是东北季风只有秋冬来，台湾的用电尖峰多出现在夏天，如果没有办法储能，只能说是远水救不了近火。而且，风力发电的效率不够好，平均发电效率只有34%。
另外，还有环保问题，我们不时会看到一些在地人士对风力发电抗议吗？他们认为，住在风力发电机附近，会因为风机的低频，产生睡不好的症状。而且，风力发电对飞禽多少有影响，容易产生鸟击的问题。
另外，如果是离岸风电，风机底座有很好的聚鱼效果，但是风机打桩的噪音会影响鲸豚，因为风机施工与运转维护而增加的船舶运输，也会干扰鲸豚生态。在在都是风力发电备受争议的部分。
我们常常听说台湾的科技很进步，晶圆代工很强，小的元件零组件可以做得非常好。但是，台湾的基础工业反而是落後的，像是这种大型建设类的工程，台湾的经验和投入并不多，摸索期会拖得很长，我觉得这才是台湾风电长远发展的隐忧。
而且，离岸风电和陆域风电设置不同，困难度也完全不同。你可以想像风机的建造和维护的成本一定超级高，光是一支5MW（百万瓦）离岸风机造价超过8亿元，更何况离岸风力发电机还有海事工程等，必须要将超级重的风机搬运到海上固定，不仅要考虑安装时的海象，更要注意风机的耗损，而且从事大型海事工程的船舶不足，这些都不是随便一个公司就能玩得起来的事业，更何况还要配合国家的发电厂、公家审查等事宜，就有风电公司执行长谈起辛酸泪洒镜头前的事情。
在海上发电不容易，要把电送回来更难！毕竟电要能并网才用得上，否则发电却并不上网，只能空转，也没有任何意义。发完电之後，还要经过海底电缆输送到陆地，岸上还要有变电站，可以并入电网供电才行。
话说回来，再生能源对现存电网的安全度冲击也很大，当风力发电机出力发生大变化时，会发生区域电压变动、电压骤降，就好像一个人突然发生意外状况导致血压太低，电力系统如果电压太低，不仅造成输配电损失增加，也会影响系统稳定度。
因此，要让风电走得更远，首先需要搭配储能系统。从离岸风电第二期开始，已经强制开发商要搭配装置容量的10%储能系统。
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3.在台湾，风力发电的产业链大概是怎麽样的？
其实，台湾的风力发电产业在1980年就萌芽了，当时也是受到能源危机影响。然而，在能源危机解除後，就停止开发工作。注意喔，日本也是在当时选择开始发展氢能源产业，现在已经开始开花结果。
在2000年的时候，政府发布了《风力发电示范系统设置补助办法》，由台电公司、台朔重工，以及正隆公司，分别在澎湖、云林和新竹，设置三个总容量共8.64MW的风力发电系统。至2004年政府开放民营电厂设置，开启民间厂商投入风力发电开发。
简单说，风力发电产业可以区分为「设备制造业」、「整合服务业」以及「风力发电业」三部分。另外，根据风力发电机装设位置，可区分为安装在陆地上的「陆域风机」，以及装设在海上的「离岸型风机」两类。
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风力发电更倚重智慧电网
能源分散在未来是一个很重要的方向。传统的发电是集中在发电厂，再利用电网输送到各地去。未来的能源会发展成分散式的，也就是一个地区需要多少电，在当地就把它用掉，节省了很多输配电的困扰。
