風力發電廠

風力發電廠

風力發電廠(Wind Farm),簡稱風電廠,系利用風來產生電力的發電廠,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協定的關係,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。

基本信息

簡介

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。

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。

發電機

(圖)風力發電機的結構圖風力發電機的結構圖

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米(依發電機不同而有所差異)不等,但是風速太強(約每秒25米)也不行,當風速達每秒14至16米時,即達滿載發電,最大耐風速約為每秒70米,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。

風力發電機的結構與規格

(圖)2003年風力發電機製造商與市占圖2003年風力發電機製造商與市占圖

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、葉片鏇角控制及監控保護等功能。
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占率達三成以上,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占率最高的製造廠商。
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,較不適合設定風力發電廠。

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定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
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

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

各國概況

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。

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颱風力發電機組
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
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。

世界各地

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等公司。
台北縣石門 :裝置6台660瓩機組,共3960瓩
桃園縣大潭電廠 :裝置3台1500瓩機組,共4500瓩
桃園縣大園觀音:裝置20台1500瓩機組,共30000瓩
新竹市香山 :裝置6台2000瓩機組,共12000瓩
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 :裝置4台2000瓩機組,共8000瓩
台中縣 台中港:裝置18台2000瓩機組,共36000瓩
彰化縣 線西與侖尾:裝置23台2000瓩機組,共46000瓩
彰化縣 彰濱工業區:裝置容量共11.1萬瓩
雲林縣麥寮 :裝置4台660瓩機組,共2640瓩 
台南縣北門 :裝置2台1750瓩機組,共3500瓩
屏東縣恆春 :裝置3台1500瓩機組,共4500瓩
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。
南丫風采發電站:裝置1台800瓩機組,共800瓩

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總計1869部,總裝置容量達124.6萬瓩(1246MW)。
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。
新疆省:目前為中國風力發電最大之省
達坂城風電一廠:裝置32台100~600瓩機組,共12100瓩,位置在北緯43度60分,東經87度78分表達式錯誤:未預料的/操作符;表達式錯誤:未預料的/操作符
達坂城風電二廠:裝置146台300~600瓩機組,共75000瓩
布爾津風電廠 :裝置7台150瓩機組,共1050瓩
阿拉山口風電廠:裝置2台600瓩機組,共1200瓩
烏魯木齊托里風電廠:位在烏魯木齊縣托里鄉,裝置20台1500瓩機組,共3萬瓩

寧夏省

賀蘭山風電廠:位在青銅峽市與內蒙古阿拉善左旗交界處,由寧夏發電集團所經營,裝置108台8500瓩機組,共11.22萬瓩
天淨神州風電廠:位在青銅峽市與內蒙古阿拉善左旗交界處,由寧夏天淨神州風力公司所經營,共裝置3.06萬瓩
內蒙古
輝騰錫勒風電廠 :位在集寧市,由華能公司所經營,共裝置13.16萬瓩
克什克騰風電廠 :裝置28台600~750瓩機組,共20160瓩
克旗賽罕壩風電廠:位於赤峰市克什克騰旗,共裝置5萬瓩
朱日河風電廠:位在蘇尼特左旗,由華能公司所經營,共裝置10800瓩
錫林浩特風電廠 :由華能公司所經營,共裝置4780瓩
灰騰梁風電廠:位在錫林浩特市,由華能公司所經營,共裝置4.95萬瓩
永盛風電廠 :位於錫林浩特市,共裝置20萬瓩
商都風電廠 :由華能公司所經營,裝置17台55~300瓩機組,共3875瓩
多倫風電廠 :共裝置5萬瓩
克旗達里風電廠 :
黑龍江省
木蘭風電廠:
伊春的大青山風電廠:
遼寧省
大連的東崗風電廠:裝置25台55~550瓩機組,共12005瓩
橫山風電廠 :裝置20台250瓩機組,共5000瓩
營口風電廠 :裝置26台600~1300瓩機組,共19000瓩
丹東風電廠 :裝置28台750瓩機組,共21000瓩
錦州風電廠 :裝置5台750瓩機組,共3700瓩
仙人島風電廠:
海洋紅風電廠:
康平風電廠 :
彰武風電廠 :
法庫風電廠 :
小長山風電廠:
大長山風電廠:
獐子島風電廠:
吉林省
洮北風電廠 :位在白城市,由華能公司所經營,共裝置4.93萬瓩
通榆風電廠 :由華能公司所經營,共裝置10.05萬瓩
通榆縣風電廠:由吉林風力所經營,裝置 11台660瓩與38台600瓩,共30060瓩
長嶺風電廠 :由吉林風力所經營,裝置 11台850瓩機組,共9350瓩
大安風電廠 :裝置33台1500瓩機組,共49500瓩
山東省
榮成風電廠:裝置3台55瓩機組,共165瓩
長島風電廠:由華能與中電公司共同經營,裝置32台850瓩機組,共27200瓩
威海風電廠:由華能與中電公司共同經營,裝置13台1500瓩機組,共19500瓩
濰北風電廠:位於濰坊市,共裝置10000瓩
即墨風電廠:
棲霞風電廠:
甘肅省
玉門風電廠:裝置16台300~600瓩機組,共8400瓩
河北省
張北風電廠:裝置24台275~600瓩機組,共9850瓩
承德風電廠:裝置6台600瓩機組,共3600瓩
尚義風電廠:共裝置3.5萬瓩
滿井風電廠:位於張北縣,共裝置4.5萬瓩
滄州海上風電廠:裝置33台1500瓩機組,共49500瓩
張家口風電廠 :裝置容量共24.8萬瓩,為目前中國最大風電廠
北京市
康西風電廠:位於康西草原,共裝置3萬瓩
浙江省
蒼南的鶴頂山風電廠:裝置19台500~600瓩機組,共10255瓩
臨海的括蒼山風電廠:裝置33台600瓩機組,共19800瓩
泗礁風電廠:裝置10台30瓩機組,共300瓩
慈谿風電廠:由長江新能源開發公司所經營,裝置33台1500瓩機組,共裝置49500瓩
嵊泗風電廠:
大陳島風電廠 :
上海市
奉賢風電廠:
南匯風電廠:
江蘇省
東颱風電廠 :建設容量20萬瓩
如東風電廠 :由聯能風力公司所經營,裝置50台2000瓩機組,共裝置10萬瓩
如東風電廠(二期) :由江蘇龍源風力公司所經營,裝置100台1500瓩機組,共裝置15萬瓩
福建省
平潭風電廠:裝置5台200瓩機組,共1000瓩
東山風電廠:裝置10台600瓩機組,共6000瓩
漳浦六鰲風電廠:位在漳浦縣六鰲半島東側,由大唐漳州風力公司所經營,裝置36台850瓩與36台1250瓩機組,共7.56萬瓩
南日島風電廠 :
廣東省
南澳風電廠 :裝置131台90~750瓩機組,共56800瓩
南澳風電廠(二期) :由華能與中電公司共同經營,裝置53台850瓩機組,共45050瓩
惠來石碑山風電廠:裝置22台600瓩機組,共13200瓩
珠海橫琴島風電廠:裝置20台機組,共24650瓩
汕尾紅海灣風電廠:裝置49台機組,共36900瓩
甲東風電廠 :裝機容量共3.06萬瓩
海南省
東方風電廠:裝置19台55~600瓩機組,共8755瓩

美國風力發電廠概況

(圖)風力發電廠美國Tehachapi(蒂哈查皮)風電廠

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,但占整體發電量僅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

位在加州舊金山東南方的Altamont Pass(阿特蒙隘口)風電廠:裝置5000台以上機組
位在加州San Gorgonio Pass(聖喬諾隘口)風電廠:裝置4000台以上機組
位在加州洛杉磯北方的Tehachapi(蒂哈查皮)風電廠:
Mountain View Power Partners一號及二號風電廠:共6.66萬瓩
位在華盛頓州與奧勒崗州交界的Stateline Wind Project風電廠:裝置186台660瓩機組,共12.276萬瓩(目前尚有279座在建造中,完工後裝置容量可達30.69萬瓩,成為美國最大風電廠)。

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,總發電量約占德國用電總量的3%到5%
2006年:新裝置容量223.3萬瓩,居新增容量世界第二

丹麥風力發電廠概況
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占該國整體發電量比例最高的國家。

2003年:全丹麥20%的電力是由風力發電所貢獻 Middelgrunden離岸式風電廠:裝置20台2000瓩機組,共4萬瓩

最新動態

肯亞5.33億英鎊打造非洲最大風電廠

風電廠風電廠

在這場對抗全球氣候變暖的戰役中,世界上最熱的地方之一,開始變成非洲最宏偉項目的基地。在肯亞北部圖爾卡納湖附近,那片曾被電影《不朽的園丁》作為拍攝背景的沙漠中,將安裝近365個巨型風力渦輪機。這裡正在建造非洲最大的風力發電廠。到2012年完工的時候,這項投資5.33億英鎊的項目將擁有30萬千瓦的發電能力,是肯亞現有發電能力的四分之一。而且在世界上所有風能項目中,它是供應國家電網比例最高的風能電廠之一。
在此之前,只有像摩洛哥和埃及這樣的北非國家,出於各種商業目的而利用非洲大陸上任何一處有實際規模的風力來發電。不過現在,當各國政府認識到風能的巨大潛力可以有效滿足激增的電力需求並且可以結束電力管制時,這些項目開始在撒哈拉南部如雨後春筍般大量湧現。
位於衣索比亞提格雷地區一個造價1900萬英鎊、產能12萬千瓦的電廠已投入使用,其相當於該國現有電能的15%。同時,衣索比亞打算再多建幾座這樣的電廠。而坦尚尼亞已宣布,其計畫在辛吉達中部地區建造的兩個項目至少能發電10萬千瓦,這個數字超過該國現有電力供應的10%。嚴重依賴煤炭發電的南非是世界溫室氣體密集度第二高的國家。今年三月,南非成為第一個發布風力發電原料價格表的非洲國家,把電力賣給國家電網的發電廠可依據此價目表得到一定費用的報酬。
而肯亞正試圖做這方面的引路人。除了由非洲開發銀行支持的圖爾卡納項目之外,一些私人投資者已經計畫在著名的旅遊勝地納瓦沙城附近建造第二個風力發電廠。在奈洛比附近的恩貢山的陡坡上,過去常常頂著寒風的馬薩伊族牧人和長跑運動精英們現在已經有了一群巨型夥伴:上個月,恩貢山中樹立起6個由丹麥維斯塔斯公司製造的50米高渦輪機。從8月份起,它們將為肯亞國家電網增加0.51萬千瓦的電力。在今後幾年中,那裡還將增加另外12個渦輪機。
肯亞的肯吉國家電力公司在管理恩貢山上那家電廠的同時,還在全國各地另外14個有風的地方進行測試。肯吉公司的工程師克里斯多福•邁艾德說,起初當地的居民和牧人擔心渦輪發電機的噪音會驚擾家畜。他說:“現在,他們正趕來欣賞這些美麗的機械設備。”按照全球標準,肯亞的電能已經非常環保了。在肯亞已有的電能中,近四分之三來自水力發電,另外還有11%來自地熱發電。這些地熱電廠與東非大裂谷下面一英里的熱岩相連通,利用熱岩釋放出的蒸汽帶動渦輪機。
目前有不到五分之一的肯亞人用上了電,但需求還在快速增長,尤其是來自農村地區和企業的需求。與此同時,降雨越來越沒有規律,幾個主要水庫的枯竭已經影響了水力發電的產能。上個月,低水位使得肯亞最大的水力大壩被迫關閉。肯吉公司只能依賴於進口的煤和柴油之類的礦物燃料作為臨時性措施。但肯亞政府希望在5年內通過向國家電網輸送50萬千瓦地熱電力和80萬千瓦風能電力,來徹底擺脫對水力發電的依賴。選擇風力和地熱不但比煤炭及柴油更環保,而且隨著時間的推移,這個國家得天獨厚的地質和氣象條件把它們變成了更廉價的替代物。如果可以向工業化國家的公司出售碳排放額度,這還為肯亞增加了一項金融優勢。

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