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風車的故鄉 --閱讀人次 : 5127

-------丹麥是目前全球使用風力發電最發達最有效率的國家,2007年丹麥的風力發電量是320萬瓩(KW)佔丹麥總發電量1525萬瓩(KW)的20.9%,2007年丹麥的風力發電相關產業的出口產值約47億歐元(2162億台幣),目前全球的風力發電機組有50%以上是丹麥製造,而丹麥的Vestas公司是全球首屈一指的風力發電機組製造商, Vestas公司市場佔有率23%,2006年3月,我經由德國漢堡轉車去哥本哈根參觀,到了哥本哈根,看著16座巨型的風力發電機組一字排開,矗立離岸數十尺的北海中 ,風車迎風搖曳,葉片切風呼呼作響,這是丹麥哥本哈根的新地標,也是丹麥人的引以為傲的成就.

------- 一個完整的可以並聯到電力公司同步運轉的風力發電機組,由以下6個部份組合而成,而一般家庭用獨立運轉的小型風力發電機組(10KW以下),為了節省設備成本,可以省略某些裝置來達成發電的局部需求, 完整的6個組件如下1. Wind Turbine 風車葉片和發電機組,2.Station and supporting device機座和支撐結構,3. Battery Bank儲能裝置 4.DC toAC Inverter直流轉交流變流器,5.ATS (Auto-Transfer Switch)自動切換並聯裝置 6.Power meter and control panel電量表和控制盤
-----1.Wind Turbine 風車葉片和發電機組,風車葉片以三片式居多,三片式的風車葉片動態平衡較佳,風能轉換效率高,而葉片材質有玻璃纖維,FRP塑鋼,鋁合金,鈦合金,目前以玻璃纖維最受歡迎,價格便宜,機械強度佳,製造和維修更換葉片容易,風車的中心軸承(Bearing)會影響風速對葉片的推動力,現在常用的軸承是滾柱型高速低阻抗軸承,而丹麥Vestas公司正在研發新的專利軸承,氣動式非接觸軸承,還未上市.風車所驅動的發電機,有DC直流發電機和AC 交流發電機二種, DC直流發電機的優點是可以低風速直接發電,整天的風能平均轉換效率高,而AC交流發電機的瞬間平均發電功率大,對於低風速的地方,設計多極式的電樞(Armature)可以補償低風速的缺失,以10m/s(米/秒)的相對風速,最多需要72極的電樞即可穩定運作.小型風力發電機組(10KW瓩以下)尾端有一導風板,負責對準風向,讓風力發電機組產生最大的電量,大型風力發電機組採用固定方向式的設計,當風向不是迎面而來的正180度時,不僅風能轉換效率差,中心中心軸承(Bearing)也承受較大的摩擦力,加速損耗.在裝置大型風力發電機組時,對設置地點的風向風速資料必須事先做常久的評估,否則其發電效率不彰,目前台灣的風力發電機組已面臨這個問題了.

2.Station and Supporting Device機座和支撐結構,大型風力發電機組以圓柱型中空鋼鐵,基礎直徑約2米,高度10米,外圍是維修爬梯,內部是電線和連接盤,地基面積直徑約5米,而小型風力發電機組,使用單實心鋼架,以三腳架向外支撐,或用鋼線打地樁三點固定.佔地面積約5平方米.

3. Battery Bank儲能裝置是數十個電瓶串並聯而成,電瓶的電壓和數量要根據發電機的額定發電量來決定,風能轉變成電能後,電能要以直流電的形態,儲存在電瓶中,當風速變小,發電機的發電量變小,輸送到電力系統上穩定的交流電是由電瓶中的直流電,經過DC toAC Inverter直流轉交流變流器,送到電力系統.

4.DC to AC Inverter直流轉交流變流器,其作用是把儲存在電瓶中的直流電轉換成穩定的交流電後,送到電力系統並聯運作,一個穩定的交流電是標準的60Hz ,sine-wave(正弦波形),而DC to AC Inverter是利用傳立葉變換(Fourier Transformation)來合成交流電的sine-wave(正弦波形),美中不足的是DC to AC Inverter合成波中還是有少許的高次諧波, 高次諧波會干擾通信系統.而風力發電機的電能,並聯到電力系統時,要以60Hz的同步相位,方可並聯運轉,否則相位失真會造成風力發電機跳機,所發出的電量對電力系統並無幫助.

5.ATS (Auto-Transfer Switch)自動切換並聯裝置,是風力發電機組和電力公司電力系統的切換介面,當風力發電機組的交流電壓,頻率(60Hz),相位都符合電力系統的同步要求時, ATS自動切換風力發電機組,把風力發電機組並聯到電力系統上,貢獻電能到電力系統,在並聯運作中,偵測到任何電壓,頻率和相位的異常信息任何, ATS立刻把風力發電機組強迫離線,避免讓整個供電系統跳機或頻率下降.

6.Power meter and control panel電量表和控制盤是為了精準地計算風力發電機組,實際供應到電力公司系統的發電量,對於電力公司系統而言,單一的大型風力發電機組,仍然是微小的供電者,而微小的供電系統常因電力系統的電源突波(Electricity Surge)或電力潮流(Electricity Flow)而影響電量的正確計算,這是風力發電機組業者最在意的部份,而電力公司本身有自己的電量計算裝置.
-------- 台灣的風力發電行之有年,，從2003年到2010年止，台電計劃投資190億元，興建186部風力發電機，總裝置容量為33萬KW瓩，到2008年為止，完工運轉82部，51部無法運轉，故障率62％。其中GE有23部、Harakosan有22部、Gamesa有6部，其實以台電對風力發電技術的水準,會有這些問題也是大家意料中的事!各位無需驚訝!
-------- 馬祖列島就地形地理位置而言,是非常適合發展風力發電,常達6個月以上的東北季風,多山的丘陵地形,架設風力發電機組,風力發電的運轉稼動率,個人預估超過60%以上,缺點是施工的費用會比台灣本島貴15%--20%,這些是基於地理位置的考量,就政治因素考量,馬祖發展風力發電是有困難的,風力發電是一種長遠的投資,再生能源可愛之處,不是其短期效益,而是長遠利益,美國能源委員會發佈2030年全球的石油蘊藏量不及現在的50%,能源短缺問題屆時加速惡化,人們的生活水準將回到1930年, 太陽能發電的成本是風力發電的5倍,德國政府積極立法大力推廣高成本的太陽能發電,其實是造福子孫的明智之舉,丹麥政府的風力發電政策,異曲同工,在台灣或馬祖,深謀遠慮的當政者少見,堅持專業的技術文官不多!人和人才是重點!
--------- 由台電發展風力發電的實例可知,能發揮預期效用的風力發電系統絕對不是買一個現有的系統一蹴可及.設置地點的風速風向天候資料必須由使用消費者收集完畢,告訴製造商,建立規範和標準,生產一個適合當地使用的風力發電機組,才是正確的作法和應有的態度,如果只是為了消化預算或是油價飆升時應付潮流應付選民,風力發電系統問題層出不窮.反觀丹麥的風力發電系統,早期由Vestas公司主導規劃,設計了適合丹麥地理環境的風力發電機組,造就了丹麥風力發電全球獨步,值得我們學習和效法.

-------馬祖該如何進行風力發電呢?不知當政者是否曾經思考過這個問題?台電規劃自民國98年至102年間，投資120億元打造澎湖成為風車故鄉?連江縣政府是否能嘗試拜託爭取台電撥個12億元給馬祖發展風力發電?我們不期望為成為風車的故鄉,但願能造福馬祖鄉親!
------- 在台灣建立一座1000KW瓩的風力發電機組,總工程費用約5000萬元,在馬祖因為施工困難,建立一座1000KW瓩的風力發電機組,其工程費用約6000萬元,12億元可以建20座1000KW瓩的風力發電機組,總設置容量20.000KW瓩, 運轉稼動率保守估計50%,損失10%,產生的電力是每一小時能產生20.000KW瓩50%*90%=9,000KW瓩, 一度電的定義是1KW的負載使用一小時叫一度電(以1KW的大同電鍋煮一餐飯約一小時叫一度電),每一小時9,000KW的發電量可以讓9000戶的鄉親煮一餐飯!每一天實際的發電量是9000KW*24h=21600度(KW-h),一度電4元,一天86400元,一年3153萬元,投資12億元要40年才能回收,尚未計算折舊利息和其他成本.再生能源的成本以現在的眼光來看是不合經濟效益的!10年後20年後30年後,長期效益方可呈現,馬祖的火力發電廠,燒了十幾年的重油,重油燒了化為一陣黑煙,這一桶油永遠消失在地球上,不可回復!到了2030年一桶油值多少錢呢?你我都看得到這個光景!
-------- 馬祖四鄉五島, 風力發電機組的設置,南竿8台1000KW風力發電機組,合計設置總容量8000KW ,北竿6台1000KW風力發電機組,合計設置總容量6000KW ,東莒 2台1000KW風力發電機組合計設置總容量2000KW ,西莒2台1000KW風力發電機組,合計設置總容量2000KW,東引2台1000KW風力發電機組,合計設置總容量2000KW,連江縣政府或馬祖電力公司設立風力發電專屬部門,專職維修保養,希望有朝一日, 鄉里賢達有識之士,共襄盛舉!屆時風車的故鄉是我家!
------------------------------------- 曹常強 於深圳 2008-08-08


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常強網友的這篇論述可算是專業報告.真使人佩服.
只是不知家鄉的那些大人物們會不會看這樣好建議.
真希望能有一位官員上馬資網發表一些看法觀點.


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