中國新疆的風力發電站。

風力發電廠(Wind Farm),簡稱風電廠,係利用來產生電力發電廠,是屬於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,相較於水力火力甚至是核能發電機組動輒50萬瓩以上,風力發電廠的裝置容量對整體供電影響不大(對大多數國家而言),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。

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

目錄

 風力發電機

風力發電機的結構
主條目: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

 風力發電機的發展歷史

早在十九世紀末,丹麥氣象學家保羅‧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。

 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。

2003年風力發電機製造商與市佔圖

 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)
  • Enron (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。[1]
  • 金風科技 (中國)
  • 華銳風電 (中國)

 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)、與供電區域距離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。

 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)
  • 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。如英國將興建的「倫敦陣列」(London Array),除此之外,丹麥瑞典德國亦有海上風電廠。

 成本

 產生與需克服的問題

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 [2]
  • 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。



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台灣電力公司外,民營亦有德商英華威(Infravest)等公司。

台灣風力發電廠列表

  • 台北縣 石門   :台電一期:裝置6台660瓩機組,共3960瓩(2005年1月已完工)
  • 桃園縣 大潭電廠 :台電一期:裝置3台1500瓩機組,共4500瓩,年發電量約11.6百萬度(2005年6月完工)
  • 桃園縣 大園觀音:台電一期:裝置20台1500瓩機組,共30000瓩,年發電量約91.2百萬度(2006年5月完工);英華威:19台2300瓩機組,共43700瓩(預計2009年12月完工)
  • 新竹市 香山   :台電一期:裝置6台2000瓩機組,共12000瓩(2008年12月已完工)
  • 新竹縣 竹北   :裝置5台2000瓩機組,共10000瓩
  • 新竹縣 竹北春風:裝置2台1750瓩機組,共3500瓩
  • 新竹縣 新豐   :裝置容量2萬瓩
  • 苗栗縣 大鵬   :裝置21台2000瓩機組,共42000瓩
  • 苗栗縣 竹南 :裝置3台2000瓩與1台1000瓩機組,共7800瓩
  • 台中縣 台中電廠 :台電一期:裝置4台2000瓩機組,共8000瓩(2007年4月已完工)
  • 台中縣 台中港  :台電一期:裝置18台2000瓩機組,共36000瓩(2008年12月已完工)
  • 台中縣 大安鄉  :英華威:裝置20台2300瓩,裝置容量共46000瓩(2008年12月已完工)
  • 彰化縣 線西崙尾:台電二期:裝置23台2000瓩機組,共46000瓩(2007年5月已完工)
  • 彰化縣 彰濱工業區:英華威:裝置45台2300瓩,裝置容量共103500瓩(2008年11月已完工)
  • 雲林縣 麥寮   :台電二期:裝置15台2000瓩機組,共30000瓩(2008年12月已完工) 
  • 雲林縣 四湖   :台電二期:裝置14台2000瓩機組,共28000瓩(2010年10月已完工)
  • 台南縣 北門   :裝置2台1750瓩機組,共3500瓩
  • 屏東縣 恆春   :台電一期:裝置3台1500瓩機組,共4500瓩(2005年5月已完工)
  • 澎湖縣 中屯   :裝置8台600瓩機組,共4800瓩
  • 澎湖縣 湖西   :裝置6台850瓩機組,共5100瓩

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。

 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)[10]
  • 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。
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