從小型示範風場到百萬瓩級商業化風場-Flotation Energy 應對深水域風能開發的挑戰 推動全球風電產業發展

-從小型示範風場到百萬瓩級商業化風場-Flotation Energy 應對深水域風能開發的挑戰 推動全球風電產業發展

從小型示範風場到百萬瓩級商業化風場-Flotation Energy 應對深水域風能開發的挑戰 推動全球風電產業發展

發布時間: 2024-12-10
閱讀文章
專欄文章

的確,政府正在聽取來自不同利益方的多元聲音,尤其是因為浮動風電的技術尚屬新興領域,各方意見自然不一而足。Flotation Energy 的優勢在於擁有一支曾參與浮動風電項目的專業團隊,這支團隊在過去的實際專案開發中積累了豐富的第一手經驗。工程本質上是一個持續學習的過程,而這個學習曲線有時代價高昂。我們希望政府能聽取我們的建議,因為我們不僅有經驗,而且我們已經將這些經驗轉化為實際的項目成果,而不只是一些理論想法。

 

3.webp (16 KB)

採訪、撰文|吳心恩

 

Flotation Energy 自 2018 年在蘇格蘭成立以來,已成為浮式(浮動式)離岸風電領域的領軍開發商,擁有超過 13 GW 的全球開發專案組合,涵蓋英國、愛爾蘭、澳洲、日本及臺灣等地。

臺灣的浮式離岸風電議題自 2020 年開始浮現,而 Flotation Energy 作為臺灣市場的少數早期進入者之一,一直站在這項技術發展的前沿。自 2022 年起,該公司成為日本能源巨頭—東京電力公司 (TEPCO) 集團旗下的再生能源部門成員,進一步鞏固其在國際市場的地位。

Flotation Energy 致力於透過再生能源減少碳排放,並推進深水離岸風電技術的發展。在臺灣,其旗艦項目為位於新竹外海的「竹梃浮式風場」,該專案在全面運營後,預計總裝機容量將達 1.2 GW,致力於展現臺灣海峽的深水風電潛力,為臺灣的能源轉型提供關鍵動力。

除了臺灣,Flotation Energy 亦在蘇格蘭推動領先的「Green Volt」和「Cenos」浮式風電項目,總裝機容量達 1.9 GW,支援蘇格蘭的淨零排放目標。這些風場將建置於石油和天然氣設施的鄰近區域,為其供應乾淨離岸風能電力,並將多餘的電力回饋至英國電網。除此之外,該公司在英格蘭亦參與「White Cross 浮式風電測試與示範專案」和「Morecambe 固定式風電項目」的開發,並持續擴展至日本、澳洲和愛爾蘭等市場,建立全球化的再生能源開發版圖。

「我參與了許多離岸工作,真要說全心投入再生能源領域距今差不多 5 年了。」現為 Flotation Energy 運輸及安裝技術總監摩根.威爾森 (Morgan Wilson) 侃侃而談。

「我們在英國的專案組合總容量已達 3 GW,其中最引人注目的便是『Green Volt』項目。該項目是開發規模達 560 MW 的浮式風場開發,不僅是歐洲首座商業規模的浮式風場,更將成為全球規模最大的浮式風場。我們以創紀錄的速度推進了 Green Volt 項目,僅在 14 個月內便獲得了陸域與海域的開發許可。2024 年 9 月,我們在英國政府第六輪差價合約 (CfD Allocation Round 6, AR6) 中獲得支持,這一成就不僅標誌著項目的重大進展,也彰顯了我們在全球浮式風電領域的領導地位。」威爾森說道。

英國的浮式離岸風電開發始於著名的「Kincardine」項目,而其概念設計的推動者正是 Flotation Energy 的兩位創辦人。

 

Morgan_02.jpg (116 KB)
Flotation Energy 運輸及安裝技術總監摩根.威爾森 (Morgan Wilson)

 

不過,在 Kincardine 之前,英國率先啟動了「Hywind 蘇格蘭項目」,該項目總裝機容量為 30 MW,是全球首批成功商業化運營的浮式風場之一。Hywind 的成功運行標誌著浮式風電技術的關鍵突破,為後續的技術研發與商業化奠定了基礎。隨後,Kincardine 項目於 2018 年啟動,並於 2021 年全面投入運營。該風場位於距離亞伯丁 (Aberdeen) 15 公里的海域,目前仍是全球最大的併網浮式風場,總裝置容量達到 50 MW,成為推動浮動風電技術應用的重要標杆。

Kincardine 專案的兩位創始人— Allan MacAskill 和 Lord Nicol Stephen,在推動該專案成功運行後,決定離開 Kincardine,並共同創立 Flotation Energy。他們的目標是將浮式風電技術與新型的固定式風電技術引入全球離岸風電市場,進一步擴大其技術應用的深度與廣度。

「Green Volt 項目不僅是一個風場項目,更是一個具有開創性意義的複合能源供應專案。」威爾森強調,該項目的一部分電力將直接供應參與的北海油氣平台,以支持這些平台的運營去碳,剩餘的電力將回饋至英國電網,為全國提供乾淨電力。

規模大跳躍 兆瓦等級的商業化浮式風場問世

威爾森進一步說明,從 Kincardine 到 Green Volt 的發展規劃是深思熟慮的策略性部署。「我們的團隊中有許多人曾參與 Kincardine 項目,在該項目中獲得了豐富的經驗。隨後,我們構想了 Green Vol t項目,但這並非一蹴而就,而是經過了充分的規劃與開發過程。在 Green Volt 的開發過程中,Flotation Energy還啟動了『White Cross』 專案」,該項目是一個 100 MW 的浮式風電測試與示範項目,這一階段性的專案為後續的商業化擴展提供了關鍵經驗。在早期,我們專注於開發 50 MW 到100 MW 的小型測試與示範專案,重點探索如何從小型示範項目擴展到商業化風場。然而,憑藉我們具備豐富經驗的團隊,許多人曾參與 Kincardine 和其他英國風電項目的開發,這使得 Green Volt 的進度得以加速推進,並迅速邁向商業化。」威爾森強調。

「我們的重點是通過逐步擴展,構建更大規模的商業風場。當 560 MW 的 Green Volt 完成後,我們的下一步將是 1.4 GW 的 Cenos 專案,這將成為我們擴展浮式風電版圖的又一里程碑。」威爾森表示。

談到開發浮式離岸風場時最困難的部分,威爾森認為,關鍵點在於「堅持 (Persistence)」。

威爾森回憶起公司在 Kincardine 和 Green Volt 專案中的經歷時,深有感觸地表示:「每一個項目中,都會有一種預感,似乎事情不一定會按照計劃順利進行。障礙總是不斷出現,無論是風機數量的不足、基礎設施的缺乏,還是環境問題的挑戰,這些問題我們在 Kincardine 項目中都曾遇到過,而 Green Volt 也不例外。在獲得相關的開發許可之前,我們同樣面臨了類似的挑戰。我們就像跑動的倉鼠,不斷地轉動著輪子,一點一滴地推進每一個項目,直到最終達成目標里程碑。」

「關鍵在於不斷向前推進。隨著我們的經驗日漸豐富,我們也逐漸學會了如何克服這些障礙。每次面對挑戰時,我們都堅信,失敗不是選項,因為我們已經多次經歷過類似的情境,並知道如何走出困境。」威爾森說道。

威爾森說明,Kincardine 的專案對 Flotation Energy 來說就像是 DNA 的一部分。Flotation Energy 的創始人當初參與了 Kincardine 的開發,團隊的很多成員來自那個專案,即便 Flotation Energy 並不擁有Kincardine,但團隊的知識和骨幹來自那裡。

 

5.webp (47 KB)

政府的支持來自於政府對產業的信心

在亞洲,尤其是臺灣的離岸風電產業中,政府的支持被認為是產業存續與發展的關鍵。對此,威爾森深有同感,並以Kincardine專案的成功經驗進行佐證。他指出,Kincardine專案的政府資金支持,不僅推動了該項目的進展,也帶動了更廣泛的產業成長。「儘管這只是一個小型專案,但政府的支持確實增強了產業對供應鏈發展的信心,而這需要巨額的投資與承擔風險的勇氣。」威爾森指出。

政府的前期投資決策至關重要,尤其是在需求尚未明朗之前的資金投入。「例如,港口建設通常需要提前 2 至 3 年開工建設,而如果涉及到 1 億美元的資金投入,政府必須確保該項目能在至少 10 年的回收期內獲得回報,否則投資者將面臨重大風險。」威爾森表示,從小型專案到大規模發展,政府對小型專案的「啟動資金」為未來的大規模發展奠定了基礎。他將這一趨勢與英國早期的固定式離岸風場的發展過程進行類比,並強調:「如今英國的固定式離岸風電總裝機容量已達 30 GW,但這一切的起點同樣依賴於政府的早期資金支持。」

「雖然我的專長更多集中在運輸、安裝和港口建設的技術細節,但我可以自豪地說,我們的工程團隊已在全球各地的專案中積累了豐富的實戰經驗。我們的技術知識儲備充足,不僅能為台灣的專案提供全方位的支持,還能將在臺灣的經驗反饋至全球其他專案,實現全球協同學習與同步發展的目標。」威爾森表示。

在浮式風電的開發過程中,「運輸與安裝 (Transport & Installation, T&I)」被業界分析師視為最具挑戰性的核心環節之一。「最大的挑戰在於如何將一切要素整合在一起。」威爾森強調。這一過程的複雜性不僅僅來自於物理尺寸的龐大,還涉及多方協調、氣象條件不確定性,以及海上作業的高風險環境。若這一環節出現問題,將直接影響風場的商業化運營進度,甚至可能導致成本大幅上升。

浮式風電的基礎設施通常由大型鋼製結構組成,這些結構不僅需要從製造地點運輸到項目現場,還必須在現場進行高精度的海上安裝與組裝作業。

舉例來說,隨著風機的大型化趨勢加速,對更大規模的安裝船舶與起重設備的需求也在不斷增加。「我們需要建造適配的大型作業船舶,以應對這些龐大風機的運輸與安裝需求。」Wilson 指出,過去許多設計用於 7 到 10 MW 風機安裝的船舶,至今仍未完全收回投資成本,但更大型的風機已經陸續問世,這迫使行業必須再次投入資金建造更大型的安裝船。

這一情勢對投資者的信心產生了負面影響。威爾森強調:「這一情境無疑抑制了一些投資者的信心,因為過去的投資尚未完全回本,卻必須面對新一輪的資本支出。」

「即使是固定式風機,尋找合適的安裝船舶已經非常困難,更不用說浮動式風機了。到2029年,全球市場對安裝船舶的需求將急劇上升,各家企業將為了搶奪船舶資源而展開激烈競爭。臺灣市場面臨巨大壓力,必須加速引進能夠處理大型風機的專業船舶,以應對未來的市場需求高峰。」威爾森指出。

如果風機的規模變得過於龐大,確實會帶來挑戰。不過從船隻的問題來看,浮式風機反而有更大的發展潛力,威爾森解釋,主因在於結構和安裝方式與固定式不同。

「我們有潛力在下一代風機出現時進一步提升規模。儘管建造安裝船隻可能會成為挑戰,但我們可以建造更大規模的起重機來安裝這些風機。我認為浮式技術可能會讓我們更有潛力,特別是當我們進入更深水域時。」威爾森表示。

浮式風場的開發:一段不可思議的冒險旅程

「真的有說不完的故事。在我開始 Kincardine 專案的時候,頭髮還沒有一根白的,但項目結束時,頭髮都灰了。」他進一步舉例,「最初我們計劃在某個港口完成操作,但後來發現船隻吃水過深,無法進入原定的港口。因此,我們不得不改變計劃,將風場結構拖行到另一個港口,這個距離大約是臺灣南北長度的兩倍(750 公里)。最初的設計並不需要拖這麼遠的距離,但由於吃水問題,我們無法進入原本的港口,因此不得不更換計劃,改用鹿特丹港進行作業,並在當地使用氣囊來支撐結構。我們迅速調整了策略,最終成功完成了任務。」

威爾森表示,從事工程以來,一直在追求這種複雜的項目。「像我以前參與建設的飽和潛水系統 ,讓潛水員能夠在 350 公尺的水深下工作,這樣的工程充滿挑戰。相比之下,浮式風場也許更簡單一些,但同樣充滿了技術挑戰。我喜歡這種拼圖般的挑戰,因為沒有一種固定的解決方案,工程師們可以根據條件調整設計。隨著經驗的積累,我們可以逐漸找到更好的解決方案,也讓這個行業更加成熟。」威爾森說道。

作為最早參與浮動式離岸風電開發的企業之一,Flotation Energy 深知臺灣市場的獨特挑戰。由於浮式風電屬於相對新穎的技術,臺灣政府正面臨來自各方的建議與意見,這使得決策過程變得複雜。「的確,政府正在聽取來自不同利益方的多元聲音,尤其是因為浮式風電的技術尚屬新興領域,各方意見自然不一而足。Flotation Energy 的優勢在於擁有一支曾參與浮式風電項目的專業團隊,這支團隊在過去的實際專案開發中積累了豐富的第一手經驗。工程本質上是一個持續學習的過程,而這個學習曲線有時代價高昂。我們希望政府能聽取我們的建議,因為我們不僅有經驗,而且我們已經將這些經驗轉化為實際的項目成果,而不只是一些理論想法。」威爾森坦言,但他也表示,Flotation Energy 不僅擁有豐富的經驗,還將這些經驗轉化為實際的專案成果,這是該公司能夠提供具體建議與實際操作指引的核心競爭力。

在全球浮式風電技術發展中,合作被視為產業成功的關鍵要素。然而,威爾森強調,所謂的合作不僅僅是「口頭上的合作」,而是需要各方實際的協力推進,這一點在浮動風電的技術推廣與專案執行中尤為重要。「我們已經擁有像 Kincardine 這樣的成功專案作為堅實的基礎,現在又啟動了商業化的 Green Volt 專案。在此基礎上,我們計劃未來開發更大規模的浮式風電專案。」

浮式風電的開發不僅僅是技術的突破,更是對當地供應鏈的帶動效應。「這類專案的發展將顯著促進當地供應鏈的增長,不僅創造更多的就業機會,還將推動本地製造商與服務商的產能提升,我們的經驗與知識,將幫助臺灣在浮動風電領域邁出更大的步伐,推動技術成熟與產業規模化的同步實現。」威爾森解釋道。

世界各地的政府對這項技術的需求很大,因為它可以幫助實現減碳目標。在過去 5 年裡,全球對浮式風場的支持和投入都有顯著增加。臺灣的港口設施和沿海產業活動讓它擁有巨大的潛力,這也是開發商為之樂觀的要素之一。

浮式風電的運輸與安裝作業屬於高技術含量的關鍵環節,不僅需要高水平的精準控制,還必須進行多項工序與時序的模擬與優化。

 

2.webp (66 KB)

先進模擬系統的建立-反覆驗證測試

「我們使用了一個數學模型工具,這個模型可以輸入超過 500 個變量,根據 40 到 50 年的歷史天氣數據,模擬未來安裝的成功率。這個模型幫助我們優化每個地點的最佳施工方案,並與承包商合作找出最好的解決方案。這個系統是我研究了 3 年的成果,它能幫助我們解決許多問題,我們藉由生成不同的情境來決定最佳做法,並找到最佳操作方式。」

這樣的模擬非常重要,尤其是在颱風季節如何安排。威爾森說明,模型會檢測颱風來襲時的失敗情境,使廠商可以調整策略。模型模擬的情況很多,操作必須小心,因為不允許出現錯誤。「正是因為如此,我們在第一個模型中進行了超過 2 億次模擬來建立信心。這個模型很龐大,我犯過很多錯誤,所以我們需要建立其他模型來測試這個模型的準確性並確保邏輯正確。固定風場有歷史數據可以參考,但浮式風場還沒有長期數據,所以我們只能不斷測試、持續研究。」

威爾森認為,浮式風場的一切都是未知的,這背後的種種不確定性和複雜性,像是一種魔法,但其背後支持的則是豐富的經驗。

臺灣市場的未來展望與全球需求

回顧過去 5 年來的情況,浮動風電的展示和應用已經取得了顯著的進展。各地的展示項目和試驗項目不斷增加。

這些進展快速的地區均擁有豐富的風能資源、強大的港口設施和沿海的工業活動,這些需求推動了產業的發展。臺灣也不例外,甚至在風況上還更有優勢,也因此,臺灣能充分利用這些有利條件來推動風電發展。

這樣的發展進程意味著,臺灣最終會在逾 50 公尺的水深區域使用浮動風機。隨著技術的成熟,未來可以進一步深入更深的水域,這時浮式技術就成為必要的解決方案。技術方面也會持續進步。像 Kincardine 這樣的專案在真實環境中運行,讓政府以及業界在整個產業中積累了寶貴的經驗。

這樣的項目也推動了整個產業的發展,進而推動解決方案的出現。臺灣確實需要提升產業能力來驅動未來的發展並降低成本。不排除有些國家試圖通過控制成本來鼓勵更多的裝機容量。對臺灣而言,這是一個逐步推進的過程。

大約 5 年前,臺灣才開始從離岸風場中發電。但這個努力其實早在 10 年前就開始了。市場逐步開放,自由化,並進入企業購電協議 (CPPA) 階段。這一進程創造了巨大的價值,也是一項對臺灣的考驗,如何保持發展的動力,確保產業持續獲得足夠的綠色電力,並能以具有競爭力的成本參與全球市場。

這的確是一個複雜需要諸多考慮的產業發展議題。浮式離岸風電的發展過程中,政策變動與領導層更迭成為不可忽視的挑戰。雖然政府最初制定了發展浮動風電技術的政策目標,但由於政治環境的變遷與領導層的更替,政策方向可能隨之調整,進一步影響浮式風電示範專案的進展。然而,Flotation Energy 對產業的長期發展仍持樂觀態度,他們深信,浮動式風電的發展對於建立一個完整且高效的在地供應鏈至關重要。

「合作和信任是成功的基石。我們的項目組合帶來了大量的知識和經驗,這些都可以幫助臺灣更好地發展浮動式風場,同時加強本地供應鏈的能力,為這個產業的長期發展奠定基礎。」威爾森表示。

各國政府對浮式風場的支持不斷增加,浮式技術能為深水域的風能開發提供解決方案,滿足減碳需求。未來隨技術成熟,浮式風場規模的躍進,昭示著浮動風場將成為全球再生能源的重要組成。

更多相關文章

EnergyOMNI 全能源 I Enera Media Ltd. 恩能新元傳媒有限公司

立即訂閱,加入淨零世代