風力發電期末報告

1. 風力發電期末報告 99920045 謝官霖

2. 風力發電廠 • 風力發電廠(Wind Farm)，簡稱風電廠，係利用風來產生電力的發電廠，是屬於可再生能源發電廠的一種。目前，由於聯合國《京都議定書》減少溫室氣體排放協議的關係，世界各國相繼將發展再生能源列為重要目標，而在此情形下，風力發電廠也就成為各國首選的能源發展重點。 • 在風力發電廠裝置容量上，現階段世界最大風力發電廠不過30多萬瓩，相較於水力或火力甚至是核能發電機組動輒50萬瓩以上，對大多數國家而言，風力發電廠的裝置容量對整體供電影響不大，對於急需用電的國家而言，風力發電廠顯然並不是一個好的應急發展項目。此外，由於風能無法被控制，風力發電廠幾乎無法時時刻刻都處於滿載發電狀態，雖然提高了裝置容量，卻無法使發電量有效增加，使得風力發電廠幾乎都被當成輔助電力來增加供電可靠度，並無法像核能、火力發電廠來當成基載電力使用。 • 在附加價值方面，風力發電廠除了可供給電力外，亦提供了寓教於樂、觀光休憩、環境美化等各項功能。

4. 風的產生與作用 風是常見的自然現象，而風的來源起於地球自轉及區域性太陽輻射熱吸收不均所造成的溫度差 異，進而引起空氣循環流動。小規模者如海陸風、山谷風等；大規模者如季風、颱風等。 最早以前，風力是用來幫助風車汲水、灌溉及磨碎穀物。在18世紀末工業革命後，由於煤炭、 石油等化石燃料及蒸氣機的大量使用，傳統風車被取代而逐漸式微。儘管如此，歐美對風能的研究從未停止， 在十九世紀末丹麥的氣象學家保羅‧拉‧庫爾製造了第一部風力發電機，此後，風力技術的研發朝向發電發展。 風力發電的興起 全球暖化議題已在國際間受到重視許久，有許多對策被提出討論。引起全球暖化相當關鍵的原因即為溫室效應 加遽，促使溫室效應惡化之禍首則是近年來大量溫室氣體之排放。溫室氣體之排放雖非近年才開始發生，但由 於長期累積與快速成長排放量，使得情況越來越嚴重。 電雖不像火力發電般排放污染物質，但溫排水可能影響海洋生態，而且核廢料的問題也會造成人們的恐懼風力 發電無污染：大家都知道火力發電會排放大量二氧化碳及污染物質，嚴重破壞環境，影響生態並造成全球暖化； 核能發電雖不像火力發電般排放污染物質，但溫排水可能影響海洋生態，而且核廢料的問題也會造成人們的恐 懼。 因此，風力發電不再是一種可有可無的補充能源，已經成為具有商業化發展前景的成熟技術和新興產業，未來 更有可能成為相當重要替代能源。因為風力發電可彌補能源不足的問題，並且改善環境污染。

5. 風力發電好處 風力能源永不耗竭，人類追求經濟成長及現代化的結果使得能源大量消耗， 然而地球的化石燃料蘊藏量有限，終有一日將沒有石油可用。 由於風力資源對於風力發電機的發電量極為重要，在規劃時也需考量設置 區域的風性、地理條件是否能提供穩定而充足的風。風速越高的地區，風 力發電機能擷取的風能愈多，經濟效益會愈好；風向穩定少亂流的環境對 風力發電機的磨耗也較低，運轉壽齡可提高。 風力發電機可分散設置於各地區，減少輸電損失，並可滿足區域的尖峰負 載，降低供電成本。

6. 風力發電的優點 風力發電優點 永不耗竭：風力發電的特色就是取之不盡用之不竭，風能可隨大氣變化 循環再生，所以只要太陽及地球仍在正常運行。 自產能源：於風就是風力發電的原料，乃是大自然中的產物，因此沒 有原料供給來源的問題，也不需依賴進口。 分散式特性：分散式特性：風力發電屬於分散式電源的一種，由於風能分布十分廣泛，幾乎隨處可得，因此無 須原料運輸，對於偏遠地區的電力供應，有莫大的幫助。 環境效益：風力發電乃是一種乾淨的能源，因為在其運轉過程並不會排放溫室氣體及污染物質。 經濟效益：以風力發電的成本來看，由於沒有燃料成本，其主要的成本為資本設備成本, ，在考 量外部成本之下，可有效降低發電成本，並促進風力發電產業的進步與發展，創造 投資機會與許多就業機會。 其他效益：風力發電附加的效益主要以觀光為主，由於風力發電廠所在位置多為經濟結構較為 薄弱或是發展較不密集的地區，而風力發電可吸引觀光人潮，順帶促進該地區之消費。

7. 風力發電的缺點 風力發電缺點： 噪音問題：風力發電運轉期間所產生的噪音，主要源於風力發電機運轉時 葉片轉動所引起。而風力機組在運轉的過程中的確會產生一定 分貝的噪音。 生態問題:風力機組在運行時產生的生態問題主要以鳥類撞擊為主，有關風 力機對附近鳥類活動之影響，世界發展風力發電主要的國家均有 進行長期的研究調查。 供電不穩問題:由於風的瞬間強弱與區域性天然環境影響風力發電之穩定性， 因而使電力系統無法正常且持續供電。

8. 目錄 • 1 風力發電機 • 1.1 風力發電機的發展歷史 • 1.2 風力發電機的結構與規格 • 1.3 風力發電機製造商 • 1.4 風力發電機製造商2010市佔 • 2 建置風力發電廠 • 2.1 建置地點 • 3 成本 • 4 產生與需克服的問題 • 5 世界各國離岸風力發電裝置容量(Installed Capacity) • 6 世界各國風力發電廠概況 • 6.1 台灣風力發電廠概況 • 6.2 香港風力發電廠概況 • 6.3 中國大陸風力發電廠概況 • 6.4 美國風力發電廠概況 • 6.5 德國風力發電廠概況 • 6.6 丹麥風力發電廠概況 • 6.6.1 丹麥風力發電廠列表 • 7 參見 • 8 注釋 • 9 參考文獻 • 10 外部連結

9. 1.風力發電機 • 風力發電機可簡稱風機，是構成風力發電廠的必要條件之一，主要由塔架、葉片、發電機等三大部分所構成。運轉的風速必須大於每秒2至4公尺（依發電機不同而有所差異）不等，但是風速太強（約每秒25公尺）也不行，當風速達每秒10至16公尺時，即達滿載發電，根據風機類別的不同，IEC標準對最大耐風速有不同規定，其中I類風機約為每秒70公尺，所以好的風場不但要一年四季吹風的日子多，風速的大小和穩定也很關鍵。 • 由於每座風力發電機皆可獨立運轉，故每座風力發電機均可視為單獨的風力發電廠，是屬於一種分散式發電系統。

10. 1.1風力發電機的發展歷史 • 早在十九世紀末，丹麥的氣象學家保羅‧拉‧庫爾(Poul La Cour)就已經製造出第一部風力發電機，但當時由於經濟效益過低，風力發電機並沒有受到重視，直到最近幾年，能源危機與環保意識抬頭帶動了風力發電機的發展，1980年代有55瓩的風機，到了1985年則開發出110瓩，到了1990年代，發展到了250瓩，1990年代中期有600瓩，2000年後則有2000瓩以上等級的風機出現。目前，全球安裝的風力發電機組超過了60000部以上，機組容量大多為600至3000瓩不等，目前主流機組為2000瓩，最大機組為5000瓩。

11. 1.2風力發電機的結構與規格 • 一般常見的風力發電機主要結構可分為葉片(Blade)、主發電機(Primary generator)、塔架(Tower)，除此之外，還具備自動迎風轉向、葉片旋角控制及監控保護等功能。

12. 1.3風力發電機製造商 • Bonus (丹麥)：於2004年底被西門子(Siemens)併購。 • Enercon (德國) • Bard (德國) • Repower (德國) • Repower (德國)：最近已被印度Suzlon收購近90%股份 • Enron (美國) • Clipper (美國) • Gamesa (西班牙) • MADE (西班牙) • Mitsubishi 三菱(日本) • Nordex (德國) • NEG Micon (丹麥)：已在2003年時被Vestas併購。 • Siemens (德國) • Suzlon (印度) • Vestas (丹麥)：在全球風力發電市場市佔率達三成以上，海上風力渦輪發電機市場更高達七成，為目前風力發電機市佔率最高的製造廠商。[2] • 青島格林風新能源設備http://www.greefenergy.comhttp://www.greef.cn • 金風科技(中國) • 華銳風電(中國) • 東方電力(中國) • 國電聯合動力(中國) • 廣東明陽風電(中國) • 上海電力(中國)：2010年末與西門子合作成立西門子上海電力風電，公司是否仍然存在不明 • 湘電風能(中國) • 遠景新能源(中國) • 瀋陽華創(中國) • 浙江運達(中國) • 三一重工(中國) • 重慶海裝(中國) • 常牽(中國)

13. 1.4風力發電機製造商2010市佔 • 陸上風力發電機製造商全球市佔(Based on Onshore Installations (World), 2010) • 15%~20% : Vestas (丹麥)、GE Energy • 10%~12%: Gamesa (西班牙)、Enercon (德國) • 8%~10%: Suzlon (印度) • 5%~7%: Siemens (德國)、Sinovel Wind Group Co., Ltd、Acciona S.A • 3%~5%: 金風科技(中國)、Nordex (德國) • 離岸風力發電機製造商全球市佔(Based on Offshore Installations (World), 2010) • 50%~55% : Vestas (丹麥) • 30%~35%: Siemens (德國) • 5%~10%: Sinovel Wind Group Co., Ltd • 資料來源:<<Global Wind Power Markets >> Frost & Sullivan analysis (2011 四月)

14. 2.建置風力發電廠 • 建置風力發電廠除了需要豐沛的風能與足夠的資金外，還需要注意建置地點、土地的取得、維修的便利度、風力發電機的高度(對飛航安全可能造成威脅)、與供電區域的距離與法令等相關問題的產生。風力發電廠並不會產生廢熱，亦沒有溫室氣體的問題，只需穩定風力即可順利發電。 • 一般來說，平均風速較小(小於3m/s)的地區，因缺乏經濟效益，較不適合設置風力發電廠。

15. 2.1建置地點 • 由於風遇障礙物時會消耗其能量，所以風力發電廠最好設置在開闊區域以增加能量轉換效率，此外，風向的穩定性亦十分重要，除可增加風能的取得外，更能延長風機的壽命。目前，風力發電廠的建置地點大致可以歸為以下兩類 • 陸地：舉凡陸地上所有地形，幾乎都可以建置風力發電廠，不過礙於法令與飛安的限制，部分地區雖風能強勁，但是不能發展(例如機場附近) • 山區 • 平地 • 海邊 • 沙漠 • 極地 • 海上：建置海上風力發電廠(又稱離岸式風力發電廠)是未來的發展趨勢。由於世界各國相繼大力發展風力發電，已致陸地上可建置風電地點快速減少，所以目前大型風電廠的發展大多是以海上為主。如英國的 1,000 megawatt (MW) 發電容量的「倫敦陣列」（London Array）風力發電廠。除此之外，丹麥、瑞典、德國亦有海上風電廠。

16. 3.成本 • 在特定地點（如美國中西部），風力發電的成本已經低於燃煤發電。 • 建置成本 • 發電成本 • 燃料成本：風能為地球自然生成之力量，故沒有燃料成本。 • 維修成本 • 備援電力成本：風能大多不穩定，需要有備援成本，水力及抽蓄發電與風力的配合度最高，許多情況下風能跟太陽能多可互補。

17. 4.產生與需克服的問題 • 鳥擊 • 雷擊 • 鹽害 • 噪音 • 供電 • 長距離輸電線 • 供電不穩 • 維修 • 尾流效應

18. 5.世界各國離岸風力發電裝置容量(Installed Capacity) • 2010年世界各國離岸風力發電裝置容量(Installed Capacity) • 英國 1,535MW (44.5% Market Share) • 丹麥 900MW (26.1% Market Share) • 荷蘭 356MW (10.3% Market Share) • 比利時 194MW (5.6% Market Share) • 瑞典 193MW (5.6% Market Share) • 中國 106MW (3.1% Market Share) • 其他 (含德、日、芬蘭、愛爾蘭、挪威等) 166MW (4.8% Market Share) • 數據為四捨五入後數據; 基年為2010年 • 資料來源:<<Global Wind Power Markets >> Frost & Sullivan analysis (2011 四月)

19. 6.世界各國風力發電廠概況 • 目前世界上有超過40個國家擁有風力發電廠，大多位於歐洲、北美洲、東亞等地；而風力發電較發達(技術、設備等)的國家包括：丹麥、西班牙、德國、美國等。若依據裝置容量來分，2006年前五名的國家依序分別為德國、西班牙、美國、印度與丹麥，詳細數據請參考世界各國風力發電裝置容量與排名所示。 • 1994年全球總裝機容量為353.1萬瓩(3531MW) • 1995年全球總裝機容量為482.1萬瓩 • 1996年全球總裝機容量為610.4萬瓩 • 1997年全球總裝機容量為763.6萬瓩 • 1998年全球總裝機容量為1015.3萬瓩 • 1999年全球總裝機容量為1359.4萬瓩 • 2000年全球總裝機容量為1735.7萬瓩，共有49238台風力發電機組 • 2001年全球總裝機容量為2439.0萬瓩，年發電量逾500億度，估計可供應全球1400萬戶家庭用電 • 2002年全球總裝機容量為3122.8萬瓩 • 2003年全球總裝機容量為3943.1萬瓩，裝置容量增加了800萬瓩 • 2004年全球總裝機容量為4731.7萬瓩 • 2005年全球總裝機容量為5908.4萬瓩 • 2006年全球總裝機容量為7422.3萬瓩，較前一年新增1519.7萬瓩，風力發電機組總數達67668部 [3] • 2007年全球總裝機容量為9412.2萬瓩，較前一年新增1835.0萬瓩 • 2008年全球總裝機容量為12079.1萬瓩，較前一年大幅增加2666.9.萬瓩(相當於全美國之裝機容量)，全球總裝機容量霸主亦由德國換成了美國。

20. 6.1台灣風力發電廠概況 • 台灣的風力發電能量密度含量居全球排名第二(第一是紐西蘭)，特別為桃園-雲林沿海一帶，由於有強勁的夏季西南氣流與冬季東北季風吹襲，且可建置地點亦不少，因此成為台灣發展風力發電之最佳地點。目前，台灣有經營風力發電廠的公司除國營的台灣電力公司外，民營亦有德商英華威（Infravest）等公司。

21. 6.2香港風力發電廠概況 • 香港的風力發電廠目前僅有一座，由香港電燈所擁有。由於香港地狹人稠的關係，幾乎已沒有多餘適合發展風力發電的土地，未來，香港將朝海上風力發電廠發展。

22. 6.3中國大陸風力發電廠概況 • 2005年：中國大陸已建成風電場59座，運行中的風力發電機組共計1869部，總裝置容量達124.6萬瓩(1246MW)[11]。 • 2006年：共新增134.7萬瓩，總裝置容量達260.4萬瓩，居世界第六位。 • 2007年：總裝置容量較前一年增加一倍，達605萬瓩。 • 2008年：新增裝置容量達616萬瓩，為該年增量第二多的國家，排名亦超越印度達世界第五。 • 2010年：新增裝置容量為世界該年增量第一多的國家，總裝置容量居世界第一位。

23. 6.4美國風力發電廠概況 • 美國風力發電廠發展的相當早，主要集中在美國中西部各州，目前發電總容量已達1160.3萬瓩(2006)，居世界第三位，緊追在西班牙之後。每年發電量約310億瓩，約可供290萬戶美國家庭使用。 • 2003年：風力發電容量雖達637.4萬瓩，但佔整體發電量僅1%不到。 • 2004年：新裝機容量達256.8萬瓩 • 2006年：共投資40億美元新增發電容量245.4萬瓩，為該年新增風力發電容量最多的國家，各州新裝置容量前五名如下 • 德州：77.4萬瓩 • 華盛頓州：42.8萬瓩 • 加州：21.2萬瓩 • 紐約州：18.5萬瓩 • 明尼蘇達州：15.0萬瓩[12]

24. 6.5德國風力發電廠概況 • 德國的風力發電廠裝置容量目前為世界第一，達2062.1萬瓩(2006)，領先第二的西班牙達900萬瓩之多。 • 2004年：共裝置16017座以上的風力發電機，總容量達1662.9萬瓩，總發電量約佔德國用電總量的3%到5% • 2006年：新裝置容量223.3萬瓩，居新增容量世界第二

25. 6.6丹麥風力發電廠概況 • 在1970年代，丹麥是發展商業風力發電的先驅，並且今天近50％的世界各地的風力渦輪機是由丹麥製造商生產，如維斯塔斯和西門子風電以及許多元件供應商。在2008年，風力發電提供丹麥發電的18.9％，和發電容量的24.1％。 丹麥是世界上風力發電廠最為普及的國家，同也是全世界風力發電量佔該國整體發電量比例最高的國家。在2012年，丹麥政府通過了一項計劃，以增加風能電力生產的比例，到2020年達到50％。 • 2005年，丹麥風電裝機容量3,127 MW，生產23,810 TJ（6.6 TW·h）的能量，實際平均產量為755MW，在容量因子（Capacity factor）為24％條件下。2010年，容量增長到3,752 MW，一年的增長大部分來自Rødsand-2離岸風電場。在2011年底，丹麥的容量達到3,927 MW，風電佔該國整體發電量比例為28％。

26. 6.6.1丹麥風力發電廠列表 • 米德爾格倫登（Middelgrunden離岸式風電廠：裝置20台2000瓩機組，共40 MW。 • Nysted Wind Farm離岸式風電廠：裝置162 × 2.3 MW(西門子)機組，共207 MW。

27. 7.參見 • 相關條目 • 風 • 風能 • 風力發電 • 再生能源 • 風力發電機 • 蒲福氏風級 • 風車 (機械) • 可再生能源商業化 • 其他種類的發電廠 • 水力發電廠 • 火力發電廠 • 核能發電廠 • 潮汐發電廠

28. 8.注釋 • ^http://gansu.gscn.com.cn/system/2012/10/16/010175389.shtml • ^ 《丹麥風力發電廠商維斯特來台設立子公司》，《中華民國招商網》，[1] • ^魯永明，《風力發電 台電規畫海上機組》，《聯合報》，2007年1月4日 • ^ "[tt_news=177&tx_ttnews[backPid]=4&cHash=3a1c08c3ac US and China in race to the top of global wind industry]" • ^ "US, China & Spain lead world wind power market in 2007", GWEC, February 6, 2008 • ^ "Global wind energy markets continue to boom – 2006 another record year", GWEC, February 2, 2007 • ^ "Global Wind 2005 Report", GWEC, July 4,2006 • ^ "GLOBAL WIND POWER CONTINUES EXPANSION", GWEC, June 3, 2005 • ^ Renewable Energy World July-August 2004, Volume 7 Number 4 • ^ "European wind energy achieves 40% growth rate", EWEA, November 13, 2002 • ^查丁壬，《風力發電 Wind Power》，《中華太陽能聯誼會》，[2] • ^ "WIND POWER CAPACITY IN U.S. INCREASED 27% IN 2006 AND IS EXPECTED TO GROW AN ADDITIONAL 26% IN 2007", AWEA, January 23, 2007. • ^ 13.013.1Danish Annual Energy Statistics 2008. [2010-07-31]. • ^The Guardian:"Denmark aims to get 50% of all electricity from wind power", 26 March 2012 • ^ Spliid, Iben. Stamdataregister for vindmøllerHTML-spreadsheet, column EDanish Energy Agency 18 January 2012. Accessed: 11 March 2012.

29. 9.參考文獻 • 《風力發電再升溫，複材葉片動起來：大型葉片複材化蔚然成風》，《強化塑膠會訊》，2003年10月30日，第124期第五版「風力發電專輯」， • 李欣哲，《再生能源發電現況及展望》，工研院能源與資源研究所，2003年10月30日， • 呂威賢，《風的故事──從風車到風力機》，《科學簡訊》，2004年11月，383期6～13頁， • 馬小康、唐敏，《我國風力發電技術之評估及建議》，《工業污染防治》，2005年4月，第 94 期

30. 10.外部連結 • 資料 • 綠色和平：風力發電 • 風能之旅：中華民國經濟部能源委員會與財團法人工業技術研究院共同架設之風力示範推廣計畫網頁 • 華夏風力發電信息網(中國) • 相關風能組織 • 全球風能委員會(GWEC)（英文） • 美國風能協會(AWEA)（英文） • 歐洲風能協會(EWEA)（英文） • 中國風能協會 • 相關風力發電廠商(包含製造商與經營公司) • http://www.greef.cn 青岛格林风新能源设备有限公司(中国) • 麥寮風力發電廠(台灣) • 英華威公司(德國、中國、台灣、美國) • 新疆風能有限責任公司(中國) • Vestas風機製造公司(丹麥)（英文） • ENERCON風機製造公司(德國)（英文）

31. 心得與感想 說到風就會想到風車，而風車最早是用於磨碎穀物與灌溉等，不曾想過它可以用來發電，但隨著科技進步，進而衍生出風力發電機，或許風力發電機效益不大，因為風的強度並不是人類可以去控制的，不過這是可以去偵測的。 在台灣四面環海之處，有很多地方都可以建立風力發電，不一定要採用核能發電，而且最近又一直地震頻傳，日本因地震，而使得核電廠爆炸，所產生的輻射，使得大家都感到恐慌與害怕，而現在該是探討如何使用再生資源的使用，而不是破壞自然環境，現在許多國家也開始運用再生能源。 我覺得在台灣似乎還是很依賴核能發電，但又不希望核電廠蓋在自己家園，那為何不考慮風力發電呢？很多時候還是會有矛盾之地方，這些議題都是我們要去探討的，而不是發生事情才去做。