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能源小學堂

離岸風場生命週期(二):讓風場設備各就各位的「建設期」

2019/07/31

在完成探勘開發期的相關調查、工程規劃並取得風場開發權之後,開發商便如火如荼的展開風場的建設工作。(延伸閱讀:離岸風場生命週期(一):在「探勘開發期」為風場做個健康檢查吧

每座離岸風場規模大小不同,加上風場所在海域的氣候條件差異造成可施工天數不一,所需要的建設期長短也有所不同;短則一年內可完工,長則可能需要兩年以上才能完成。

因為離岸風場施工成本極高,在維持品質的前提下,風場開發商都希望能夠盡量提高工作效率,縮短建設期。如此緊湊的工作期程,更需要開發商與設備供應商緊密的配合,才能讓構件從生產到安裝都能順利且準時的完成。


離岸風場的建設流程(資料來源:台灣國際造船股份有限公司

第一步:構件製作與初步組裝
離岸風電的各項構件,包含水下基礎、風機塔架、機艙、發電機、轉子葉片、離岸變電站和電纜線等,須交由不同專業的製造商生產並初步組裝後,才能運送到碼頭準備出海。

以安能集團即將在2019年底完工、裝置容量達609MW的Hohe See與Albatros兩座離岸風場來說,因風場座落於歐洲北海離岸超過100公里之遠,風場所需要的設備與零組件也主要在北海附近的地區生產並進行初步組裝後,再行運往港口。[Note 1]


離岸風機的塔架(豎立在碼頭的柱子)與葉片(圖片後方橫放的細長零件)由丹麥埃斯比約港口(Esbjerg)出發前往北海的Hohe See與Albatros風場。(圖片來源:EnBW安能)

第二步:設備運輸與安裝
由於離岸風場設備都相當龐大-離岸風機的葉片可長達75公尺,塔架更超過150公尺[Note 2]-再加上必須在海中作業,因此需要特殊規格的工作船來支援。

運送構件到風場的任務主要是由超大型駁船(barge)或工作船來完成,或是放在浮動式平台上,再由駁船拖拉至海中;待運送到風場後,再透過足夠長度的支撐腳架可站立在海床上的自升式升降平台船(jack-up barge)和可吊起巨型構件的起重船(heavy lift vessel)協助,將設備固定在海床之上。此外,風場的工程團隊人員則靠人員運送船(crew transfer vessel)及海上旅館船(accommodation vessel)來載運。

Hohe See和Albatros風場的專案中,設備從港口由駁船運送前往北海中的場址,隨後在自升式起重船Ospray和Innovation的協助下,先將水下基礎打入海床,再把風機與離岸變電站安裝在水下基礎上[Note 3]。透過影片與下方的照片,可以更清楚的看到安能如何將巨大的設備運送到海上。


透過離岸風電專案工程師Angelo Varardi的介紹,可一窺離岸變電站的施工過程(完整影片連結:安能亞太粉絲專頁


協助安能建置風場的自升式安裝船Innovation配有支撐腳架,在船航行到風場進行施工時可以將船身固定在海床上,形成穩定的工作平台。(圖片來源:EnBW安能)


自升式安裝船伸出腳架將船身固定在海床,以利起重設備吊起葉片進行安裝作業。(圖片來源:EnBW安能)

第三步:纜線鋪設工程
離岸風電的海纜施作會以不同水深區間作為劃分工程階段的依據:由深到淺可區分為風機塔柱之間、離岸(從風機連接到海上變電站,再連接到近岸)、潮間帶、以及岸上(與陸域電纜連接)四大區域;並使用專業的佈纜船(Cable-laying Vessel),搭配埋設海纜的水下遙控載具(Remotely Operated Vehicle, ROV)和水下定位系統,將纜線逐步鋪設於海底。

Hohe See與Albatros風場中,光是連結於風機之間的陣列海纜(Array Cable)便長達130公里!在下圖中,可以看到安能所租用的海纜安裝船Stemat Spirit正載著海纜前往風場準備鋪設工作。


佈纜船“Stemat Spirit”從荷蘭的Velsen港口出發前往Hohe See與Albatros風場執行海纜鋪設的任務。(圖片來源:EnBW安能)

從上述的建設過程,可以看出離岸風場建設是多麼大型且複雜的專案管理,不但每個過程需環環相扣,中間所牽涉的產業層面也相當廣泛,從鋼鐵、材料到船舶、電力無所不包。

台灣的風場正逐漸進入建設階段,為了讓更多的零組件能在本地生產,政府在2016年便已開始規劃國產化發展進程:尋找潛力廠商,並支持供應商組成「Wind Team離岸風電零組件國產化政策聯盟」,讓離岸風電產業根留台灣。


經濟部工業局公布「台灣離岸風電產業鏈潛力廠商」以及國產化發展的進程,希望能夠協助台灣廠商打進離岸風電供應鏈。(圖片來源:自由時報)

除了零組件國產化之外,台灣也積極發展配合離岸風電的海事工程技術。不但自發組成「Marine Team離岸風電海事工程產業聯盟」,台船公司更在今年斥資7億打造本土第一艘離岸風電駁船「台船15號」,投入離岸風場的建設作業。

安能與夥伴所投資的海鼎風電Formosa III位於彰化外海地區,雖然目前安能尚未取得離岸風場獲配容量,但我們仍積極與台灣的潛力廠商洽談,了解供應商的業務範疇並進行技術交流;期望能在第三階段取得風場開發權,與台灣共築美麗風場,也與在地的優秀供應商有更緊密的合作關係。


台船公司斥資新台幣7億打造台灣第一艘離岸風電專用駁船「台船15號」並於2019年五月正式啟用。(圖片來源:台船公司)

 


引用資料
[Note 1] EnBW-
Hohe See Construction Diary
[Note 2] 西門子歌美颯-SWT-7.0-154 Offshore wind turbine
[Note 3] EnBW-Transformer platform for offshore wind farm EnBW Albatros installed

參考資料
1. 台灣國際造船股份有限公司-
海上風力發電海事工程之作業分析
2. 台灣國際造船股份有限公司-海事工程及安全問題探討
3. 能源報導-海底電纜:離岸風電的關鍵生命線
4. 自由時報-國產化分階段 先基建後零組件
5. 中國時報-耗資7億 離岸風電駁船「台船15號」完工

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