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風力發電的機組發展與市場現況

風力發電的機組發展與市場現況. 學號 :99920014 姓名 : 蔡宗軒 老師 : 凌拯民. 大綱. 風的成因 風能的歷史、效益 蒲福風級 風力發電原理 風機的種類 - 全球製造之水平軸式風力發電機型式 - 全球製造之垂直軸式風力發電機型式 - 台灣製造之風力發電機型式 - 塔架之種類 離岸風力發電 台灣風力發展概況 、風力發電廠 - 台灣陸域風能發展概況 - 台灣離岸式發展 全球離岸風力發電之發展現況 總結. 風的成因.

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風力發電的機組發展與市場現況

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  1. 風力發電的機組發展與市場現況 學號:99920014 姓名:蔡宗軒 老師:凌拯民

  2. 大綱 • 風的成因 • 風能的歷史、效益 • 蒲福風級 • 風力發電原理 • 風機的種類 -全球製造之水平軸式風力發電機型式 -全球製造之垂直軸式風力發電機型式 -台灣製造之風力發電機型式 -塔架之種類 • 離岸風力發電 • 台灣風力發展概況 、風力發電廠 -台灣陸域風能發展概況 -台灣離岸式發展 • 全球離岸風力發電之發展現況 • 總結

  3. 風的成因 • 嚴格來說，風能來自太陽能。簡單來說，風的成因，是太陽照射地面受熱，在其上的空氣受熱而產生對流作用。這種對流就是空氣的流動，也就是「風」。由於地球與太陽相對運動的結果，使地球上不同緯度、不同地形﹝高度﹞的地方，產生季節及日夜的溫度變化，而氣流之流動又受各地方溫度、氣壓、地形的影響，因此各地方的風向、風速均時時在變。

  4. 風能的歷史

  5. 風能的效益 • 風力發電並不能將所有的風力能源轉換成電力，理論上最高轉換效率約為59％，實際上大多數的葉片轉換風能效率約介於30％～50％之間，經過機電設備轉換成電力後的總輸出效率約介於20％～45％之間，由於風力發電機的經濟效益取決於發電效率，所以目前的風力發電機多為水平軸式。

  6. 風能的效益(2) • 風力發電機的電力輸出與風的速度關係密 切，葉片自風獲得的能量與風速的三次方成正比，目前一般風力發電機的起動風速約介於2.5～4 m/s，於風速12～15 m/s時達到額定的輸出容量，為避免過高的風速損壞發電機，風速到達20～25 m/s時，將強迫風力發電機停機

  7. 風能的效益(3) • 除了風速外，葉輪直徑決定了可擷取風能的多寡，約與葉輪直徑成正比。一般而言多葉片的風車效率較低但機械力矩較高，主要用於提水等工作；少葉片型（1～3片）效率較高而力矩較低。

  8. 蒲福風級 • 風之強弱程度，通常用風力等級來表示，而風力的等級，可由地面或海面物體被風吹動之情形加以估計之。目前國際通用之風力估計，係以蒲福風級為標準。蒲福氏為英國海軍上將，於1805年首創風力分級標準。先僅用於海上，後亦用於陸上，並屢經修訂，乃成今日通用之風級。實際風速與蒲福風級之經驗關係式為：Ｖ= 0.836 * (Ｂ^ (3/2)) : Ｂ為蒲福風級數 Ｖ為風速（單位：公尺／秒）

  9. 蒲福風級

  10. 風力發電原理 風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電，並產生風速在每秒十三至十五公尺時的輸出力道。

  11. 風力發電機構造

  12. 風力發電機的功率曲線 • 在風速很低的時候，風電機風輪會保持不動。當到達切入風速時（通常每秒3 到4 米），風輪開始旋轉並牽引發電機開始發電。隨著風力越來越強，輸出功率會增加。當風速達到額定風速時，風電機會輸出其額定功率。之後輸出功率會保留大致不變。當風速進一步增加，達到切出風速的時候，風電機會剎車，不再輸出功率，為免受損。

  13. 風力發電機的性能可以用功率曲線來表達。功率曲線是用作顯示在不同風速下（切入風速到切出風速）風電機的輸出功率。風力發電機的性能可以用功率曲線來表達。功率曲線是用作顯示在不同風速下（切入風速到切出風速）風電機的輸出功率。

  14. 風機的種類 • 水平軸式風機(HAWT)的複雜度與封閉的傳動系統，增加了運行與維護的成本。水平軸式風機對風向敏感，其高度限制轉子的尺寸。 • 垂直軸式風機(LAWT)對風向不敏感，允許使用較大的轉子。

  15. 小型風力機發電種類 • 以小型風力發電機(裝機容量10kw以下稱之)而言，目前市面上以結構上分別，大致分為以下幾類 水平軸風力發電機 水平軸乃指風向與發電機主軸互為水平關係 垂直軸風力發電機 其優點在於能夠接受任何水平風， 不用增加捕風機構，低噪音之優點。 水平軸風力發電機 垂直軸風力發電機

  16. 小型風力機發電種類 • 全球製造之水平軸式風力發電機型式 Home Energy (Sweden) Bergey (U.S) Ampair (UK) Enflo (Austria)

  17. 小型風力機發電種類 • 全球製造之垂直軸式風力發電機型式 Aerocam; BroadStar (U.S) Magenn (U.S.) 日本WINPRO Pacwind (U.S.)

  18. 小型風力機發電種類 • 台灣製造之風力發電機型式 新高 宏銳 富田電機 風技綠能

  19. 塔架之種類 • 陸地型 • 柱狀鋼塔架(Tubular steel Tower) • 柱狀水泥塔架(Tubular concrete Tower) • 桁構型塔架(Lattice Tower) • 三腳塔架(Three-legged Tower) • 支索塔架(Guy-wired pole tower ) • 水泥與柱狀鋼塔結合式

  20. 離岸式風力發電 • 離岸風場之優勢 1. 風速較陸上大20%，攫取風能增72%，且塔架不必太高。 2. 氣流較陸上穩定，機組疲勞載荷小，壽命較陸上長25%。 3. 遠離陸地，景觀、噪音及光影問題小，可自由提高轉速。 4. 取用地較陸上單純，抗爭較不易發生，會引來魚群棲息。 5. 靜風期少，滿載小時較陸上長。 6. 未來機組可更大型化，易達經濟規模，縮短回收期。 • 離岸風場之限制 成本較高，受水深限制 (現有的離岸風電場一般都安裝在水深少於20米的水域，如果水深超過30米，則需作特別考慮)，維修保養不及岸上風電場方便。

  21. 離岸式風機發電流程

  22. 離岸風場未來面臨的挑戰 • 深水區域的挑戰 • 環境與生態 -噪音 -對海洋生態的影響 -視覺影響 -環保人士的抗爭 • 發電效益 • 漁民的抗爭 • 營運成本

  23. 台灣陸域風能發展概況 • 台灣風力資源分布圖

  24. 台灣陸域風能發展概況 • 台灣風力發電站分布圖

  25. 台灣離岸風力發電之發展現況 • 目標 -2030年風力發電累計裝置容量目標為4.2GW (陸域1.2GW、離岸3.0GW)。 -千架海陸風力機規劃(陸域2020年完成約450架；海域2015-2030年完成600架以上) 。 • 開發原則 -陸域：先開發優良風場，再開發次級風場。 -離岸：先從淺海區域(20公尺水深以內)，建立實績與經驗，再於深海區域(20公尺水深以上)採區塊開發方式，帶動大規模開發。 • 推動目標及時程

  26. 台電風力發電離岸風場規劃

  27. 全球離岸風力發電之發展現況 • 全球風力機朝大型化、離岸發展。目前離岸風力機主力為3.0~5.0MW，至 2020年則上看10~20MW。 • 歐洲推動離岸風電已逾10年，正朝較遠或較深之場址發展。

  28. 全球離岸風力發電之發展現況 • 1.降低能源成本(CoE) 離岸風電成本-居高不下? (1)國外風場平均設置成本300萬歐元MW，如何降低能源成本為各國努力 之方向。 (2)各國積極投入降低發電成本之研發 [降低初期資金成本(ICC)、增加年發電量 (AEP)、改善可用率-降低維運成本(AOE)] • 2.創新風力機系統設計 (1)降低塔頂重量之設計(低基礎設計) (2)降低維修成本之設計(提高可用率) (3)最佳傳動鏈設計(液壓調速、高溫超 導發電機) • 3.完善海事工程技術能量 (1)基礎設計及施工最適化 (2)掌握施工時程及O&M船隊

  29. 總結 • 風力發電為環保、潔淨的能源取之不盡,用之不竭。 • 風力發電前途無限

  30. 參考資料 • http://solari.com/soltYu/energy%20website/_html/teach_web/intro/intro.html • 新高能源科技網站http://www.hivawt.com.tw/tw/tw_ds300w_PhotoGallery.html • 富田電機http://www.fukutamotor.com.tw/tw_product_focus_sk_wind.html • 風技綠能http://www.windtek.com.tw/html/pro4.htm • ITIS產業評析http://www.mirdc.org.tw/FileDownLoad/EpaperFile/2/59/MPNEWS9803_2_59/text/9803_2_itis01.pdf • 工業技術研究院http://2050.twenergy.org.tw/assets/onepage/%E9%9B%A2%E5%B2%B8%E9%A2%A8%E5%8A%9B.v5.pdf • 台電離岸風力發電http://www.iaa.ncku.edu.tw/~aeromems/wind%20data/20110211%E5%8F%B0%E9%9B%BB%E7%B0%A1%E5%A0%B1.pdf • 能源報導http://energymonthly.tier.org.tw/Report/201109/26.pdf

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