一、APEC浮動式離岸風電發展現況
面對淨零轉型、能源安全與陸域空間不足等挑戰,離岸風電開發逐漸由近岸淺水區域延伸至深水海域。傳統固定式離岸風機須將基礎結構固定於海床,開發範圍受到水深與海床地形限制;浮動式離岸風電(Floating Offshore Wind, FOSW)則透過浮動平台、繫泊系統及錨碇設備支撐風機,使風場得以延伸至水深超過50至60公尺的海域,開發過去較難利用的風能資源。
儘管全球約70%至80%的離岸風能潛力位於深水海,但目前營運中的離岸風電計畫,採用浮動式技術的比例僅約0.1%,顯示產業仍處於商業化初期。亞太經濟合作組織(Asia-Pacific Economic Cooperation, APEC)盤點區域內783項離岸風電(Offshore Wind, OSW)計畫,總容量約536.9 GW,其中82項為浮動式風電計畫,容量約81.2 GW;另有64項固定式風電計畫,容量約80.6 GW,其餘637項未明確標示技術類型。多數計畫仍處於概念設計或施工前階段,顯示龐大的規劃容量尚未轉化為實際運轉容量。
從各經濟體的離岸風電計畫總容量觀察,中國以172.3 GW居APEC地區首位,其次為澳洲96.8 GW及菲律賓58.1 GW。然而,各經濟體在技術能力、基礎設施、政策制度與投資環境上存在顯著差異。根據全球風能理事會(Global Wind Energy Council, GWEC)的市場預測,浮動式離岸風電容量有望自2030年前後明顯成長,並逐步朝2035年具備商業可行性的方向發展,但實際進程仍取決於技術成熟度、成本下降及政策推動情形。
二、關鍵技術與商業化挑戰
相較於固定式離岸風電,浮動式風機須在海浪、海流及風力持續作用的環境下維持結構穩定與發電效率,對設備設計、施工及長期運轉維護提出更高要求。目前主要技術挑戰包括:
1.浮動平台與繫泊系統:須因應深水海域的海象條件,提升浮台結構穩定性、繫泊設備可靠性及耐腐蝕能力,同時降低製造與安裝成本。
2.動態海底電纜(dynamic submarine cable):須承受浮動平台運動造成的反覆彎曲及機械負荷,確保長期電力傳輸的可靠性。
3.電網整合與輸電設施:部分深水風場位於電網容量有限或輸電設施不足的區域,須透過電力控制技術、電網強化及系統整合,提高大型風場的併網能力與運轉穩定性。
4.運轉維護與發電效率:深水海域的惡劣環境增加設備檢修難度,須發展即時結構監測、光纖感測、預測性維護及尾流控制等技術,以改善設備可靠性與發電效益。
除了關鍵設備的技術挑戰,浮動式風電仍受到設備製造成本偏高、量產規模不足及設計尚未標準化等因素限制。未來若能擴大風場規模、提高單機容量,並推動浮台與零組件標準化,有助於形成規模經濟,逐步降低建置及維護成本。
此外,大型浮台組裝與海上施工仰賴充足的港口腹地、專業船舶、製造能力及技術人才。透過示範風場及實際海域測試驗證設備性能,不僅能累積運轉經驗,也有助於降低工程部署的不確定性。相關技術發展仍須配合基礎設施及供應鏈建設,才能逐步建立商業化所需條件。
三、國際發展案例與政策支持
浮動式離岸風電具有前期投資高、開發期長及技術不確定性等特徵,政府政策、研發合作與產業供應鏈成為推動商業化的重要條件。以下以英國、中國及智利為例,說明不同經濟體的發展策略與實際進展(如表一)。
(一)英國:透過開發制度與產業合作推動商業化
英國已累積浮動式離岸風電的實際運轉經驗,並透過海域租賃、技術研發及市場支持機制,推動大型風場開發。蘇格蘭的Kincardine與Hywind Scotland風場裝置容量分別為49.5 MW及30 MW,並透過ScotWind及INTOG等海域租賃計畫支持後續開發。此外,英國藉由浮動式離岸風電卓越中心(Floating Offshore Wind Centre of Excellence, FOSW CoE)促進研發與供應鏈合作,差價合約(Contract for Difference, CfD)等政策工具則有助於降低投資風險。然而,建置成本、港口設施及供應鏈量能仍是規模化發展的重要挑戰。
(二)中國:強化關鍵技術研發與本土供應鏈
中國擁有豐富的深水風能資源,透過政府政策、研究機構及設備製造商合作,推動浮動平台、繫泊系統及動態海底電纜等技術研發。目前已開發五項浮動式風機原型,逐步提升本土設備製造能力。然而,浮動式風電均化發電成本仍約為每度電0.12美元,約為固定式風電的3倍,加上部分關鍵設備成熟度與量產規模有限,顯示技術驗證、成本下降與供應鏈整合仍是商業化的重要挑戰。
(三)智利:透過資源評估與基礎設施規劃建立開發條件
智利離岸風電技術潛力估計約957 GW,其中約826 GW屬於浮動式風電適用資源,但相關市場仍處於早期發展階段。智利能源部(Ministry of Energy, Chile)正透過國際合作推動離岸風電發展路徑規劃,評估開發場址、港口、輸電設施及在地供應鏈,並探索再利用預計除役燃煤電廠既有基礎設施的機會,以降低開發成本。然而,海洋空間管理、跨機關審查、環境資料及供應鏈仍待完善,須持續強化相關制度與技術驗證能力,才能逐步建立商業化開發條件。
四、環境與社會永續發展
浮動式離岸風電可減少部分固定式基礎施工造成的海床擾動與水下噪音,但錨碇、繫泊系統及動態海底電纜仍可能影響海洋生物棲地與生態系統。目前對於海鳥、海洋哺乳動物、海底生物及電磁場等長期影響,相關研究資料仍有限,須持續透過環境監測與研究進一步釐清。
因此,風場開發不宜僅以均化發電成本(Levelized Cost of Energy, LCOE)作為評估依據,也應考量社會能源成本(Social Cost of Energy, SCOE)及環境能源成本(Environmental Cost of Energy, ECOE),納入能源可負擔性、社會公平、社區韌性、生物多樣性、海床擾動及材料循環利用等面向,以更全面地評估能源開發的效益與影響。
在實際開發過程中,海洋空間規劃(Marine Spatial Planning)、環境影響評估(Environmental Impact Assessment, EIA)及利害關係人參與具有重要作用。政府與開發商應於計畫初期納入漁民、原住民族及沿海居民意見,協調漁業、航運、海洋保育與能源開發需求。同時,可透過無人機、自主水下載具及環境DNA(Environmental DNA, eDNA)等新興監測技術,蒐集海洋生態資料並強化環境評估。
在政策措施方面,APEC建議將環境、社會及治理(Environmental, Social and Governance, ESG)相關條件納入招標制度,避免僅以最低價格作為評選標準,使離岸風電開發兼顧生態保護、地方利益及長期能源發展需求。
五、浮動式離岸風電與綠氫整合應用
除了直接供應電力,浮動式離岸風電也具有結合綠氫(Green Hydrogen)生產的潛力,為再生能源利用創造新的商業模式。特別是在風場距離主要用電中心較遠、電網容量不足或併網成本偏高的區域,可評估利用離岸風電驅動電解槽(Electrolyser)製造氫氣,再透過儲存、運輸或後續燃料合成,供應其他產業使用。
綠氫可應用於鋼鐵、化工及其他難以直接電氣化的工業領域,也可進一步轉化為氨或甲醇等能源載體,拓展海運及能源運輸的應用選項。離岸風電與製氫設施整合,有機會增加再生能源的利用彈性,並促進能源、化工、港口及運輸等產業建立新的合作模式。
目前歐洲已推動多項離岸風電與綠氫整合的技術示範,包括:
1.英國Oyster計畫:探索風力發電機組直接連結電解槽的技術配置,評估離岸風電與製氫設備的整合可行性。
2.蘇格蘭Dolphyn計畫:測試半潛式浮動平台結合10 MW電解槽的技術配置,探索浮動式離岸風電直接製氫的應用模式。
3.法國Lhyfe示範計畫:利用1 MW電解槽進行海上製氫示範,累積相關設備在海洋環境中的運轉經驗。
此外,德國AquaVentus及荷蘭NortH2等計畫,則著重於離岸風電、電解製氫、儲存及運輸設施的整體規劃,展現跨能源領域的產業整合方向。
然而,綠氫仍面臨生產成本偏高、儲運設施不足、終端需求不確定及認證制度尚未完善等挑戰。其經濟可行性受到再生能源電力價格、電解槽投資成本、設備使用率及相關基礎設施影響。因此,離岸風電與綠氫整合須同步考量發電、製氫、儲存、運輸及終端應用,並透過示範計畫、政策支持及跨產業合作,逐步驗證相關技術與商業模式的可行性。
APEC建議各經濟體加強離岸風電與綠氫發展策略的協調,推動共同研發、技術交流及標準協調,並完善相關基礎設施及市場支持機制,以降低開發風險,促進綠氫與離岸風電的整合應用。