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台湾离岸风电的蕴藏量有多少?
来源:新能源网
时间:2015-03-10 16:00:31
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台湾离岸风电的蕴藏量有多少? 台湾离岸风电蕴藏量有多少,各方显然有许多不同的见解,情况可比近日热门的电视剧《武媚娘传奇》还要曲折离奇。美国国家再生能源研究所(NREL
台湾离岸风电蕴藏量有多少,各方显然有许多不同的见解,情况可比近日热门的电视剧《武媚娘传奇》还要曲折离奇。美国国家再生能源研究所(NREL,2012)认为有652.28GW(1,000公尺水深以内),熊正扬的台大硕士论文认为有61.52GW(40公尺水深以内),工研院绿能所在2011年的时候认为台湾可行的容量是6.2GW(50公尺水深以内),到了2013年绿能所推翻自己的看法,认为台湾的离岸风电可安装面积达5,640平方公里,总设备容量达29.37GW。本文尝试用2014年欧洲最新风场规划
技术的角度,来说明台湾离岸风电的蕴藏量。
NREL估算值乐观
美国NREL把台湾的离岸风电根据三种不同的水深做区分。认为30公尺以内蕴藏44.74GW(年度平均容量因素大于46%),30-60公尺水深蕴藏69.06GW(年度平均容量因素大于46%)。合计60公尺以内蕴藏量是113.8GW。水深在60公尺以上通常使用浮体式基座(floatingfoundation),台湾共蕴藏538.48GW,其中容量因素在42-46%的有39.4GW,容量因素大于46%的有498.9GW。如果在2030年以前开发完毕固定式基座的离岸风电,总蕴藏量应该是113.8GW,潜力十分庞大。
熊正扬假设使用4MW离岸风机,风机间距为330公尺(3D)乘以660公尺(6D)。扣除不可使用面积之后,水深20公尺内离岸风机使用40%面积(可用面积679平方公里),水深20-40公尺离岸风机使用80%面积(可用面积2,670平方公里),可用总面积约3,350平方公里(平均数字18.36MW/Km2)。认为20公尺水深可安装12.48GW,年发电量42,741GWh(容量因素39.10%)。20-40公尺水深可安装49.04GW,年发电量205,567GWh(容量因素47.85%)。合计设备容量61.52GW,年发电量248,308GWh(平均容量因素46.08%)。
(Source:熊正扬,2012年,台湾再生能源动态蕴藏量评估与供电模式分析,国立台湾大学工学院应用力学研究所硕士论文)
绿能所前后数据落差大
工研院绿能所的数据变化很大,让人无所适从,不知道应该相信哪一个版本?在2011年的时候,绿能所的数据认为50公尺以下的水深,可用面积达8,326.2平方公里,装机潜力达57GW(平均数字6.85MW/Km2),但很不幸地可行的(feasible)部分仅有6.2GW(平均数字0.74MW/Km2)。到了2013年绿能所推翻自己的看法,认为可行的部分达29.37GW(平均数字3.53MW/Km2),相差3.74倍。
我们从“台湾2050能源供需情境模拟器”的网站上,找到工研院绿能所2013年最新的离岸风电潜力预估。绿能所认为最大可安装面积为5,640平方公里,设备容量29.37GW(平均数字5.21MW/Km2)。
整理以上各方的估计,可安装面积有3,350平方公里(熊正扬)、5,640平方公里(ITRI)、8,326公里(ITRI)。平均每平方公里的设备容量有0.74(ITRI,2011)、3.53(ITRI,2011)、5.21(ITRI,2013)、6.85(ITRI,2011)、18.36(熊正扬,2012)。数字差异变化很大,宛如罗生门。
风场密度攸关蕴藏量
根据经济部能源局在2015年2月2日召开的“离岸风电区块开发公告前过渡期间作法第二次座谈会”的资料显示,研拟推动机制要求每平方公里不得低于5MW。所以工研院早期提出的数字0.74MW/Km2与3.53MW/Km2都是错误的数字,正确数字应该在5MW/Km2以上。
根据荷兰能源研究中心(EnergyResearchCentreoftheNetherlands,ECN)于2014年6月发布对于Borssele地区离岸风场的效率评估报告,离岸风场的密度约是6-9MW/Km2。评估模式考虑Siemens6MW与MHIVestas的8MW离岸风机,在不同的风场设计(layout)之下,风场密度(WindFarmDensity,MW/Km2)差异竟达到50%。可见得就算使用高效率且低成本的大型离岸风机,还是要非常重视风场的设计,才能够达到预期的效果。
(Source:ECN,2014,QuickscanwindfarmefficienciesoftheBorsselelocation,ECN-E–14-050)
由于熊正扬的18.36MW/Km2与欧洲的6–9MW/Km2差距甚大,因此本文后面的估计,排除熊正扬的数字。有关可安装面积的估计,则使用工研院的数字,因为其半官方的色彩,面积数字已经与其他政府机关讨论过,应该与真实情况不会差距太远。工研院的面积数字,多数码于水深浅处,使用固定基座的离岸风机。美国NREL则考虑了深水处(如台湾东方海域)使用浮体式离岸风机的状况,因此两者数字差距甚大。
考虑到目前已经商业化的固定基座离岸风机,以及台湾海峡实际可以安装的面积,加上欧洲的经验,估算出来台湾离岸风电蕴藏量约在33.84~74.93GW之间。这是在2030年以前确实存在的蕴藏量,使用Siemens6MW或MHIVestas8MW的离岸风机就可以办到了,台湾只要积极布建离岸风电,不难实现非核家园,时间就在2030年。
离岸风场的开发商必须具备风场设计规划能力,将风场密度提高到6-9MW/Km2,才会具备成本竞争力。9MW/Km2的风场年度发电量会比6MW/Km2的风场还要多出43%。根据笔者的技术预测显示,浮体式离岸风机的技术将在2020年以后成熟,因此到了2050年,技术发展就足以让台湾东海岸安装离岸风机,可安装的设备容量将轻松超越100GW。同样是对于2050年台湾可安装离岸风电设备容量的预测,2050年模拟器认为仅有29GW,笔者认为会超过100GW,预估的数字是工研院绿能所的3倍以上。
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