颱風季將至,離岸風機迎挑戰,氣象局推估台灣海峽50年迴歸極限風速,離岸風場開發商有備而來,作足抗颱因應措施!(06/12/2019 TEIA環境資訊中心)
(環境資訊中心記者 陳文姿報導)「離岸風機會不會颱風一來就被吹壞、吹倒啊!」一架離岸風機動輒超過10億元,一旦毀損,開發商和擔保銀行都將承受巨大損失。雖然開發商都會在風場附近設立氣象觀測站或觀測儀器,但僅有二年的海上觀測資料,能確保安然度過未來20年營運期遭遇的颱風風險嗎? (請見圖1/1)
為掌握離岸風機可能遭遇的強烈颱風,中央氣象局利用歷史颱風模擬資料及分析模式,得出彰濱外海的風力發電機至少須具備每秒60公尺的耐風能力,其餘地區的風電場址則需達每秒55公尺。面對台灣海峽的颱風風險,離岸風電業者準備好因應極限風速挑戰了嗎?wpd達德、海龍、沃旭等離岸風電開發商接受本報訪問,來看看他們怎麼說。
離岸風電如何度過颱風風險?氣象局推估外海50年迴歸的極限風速。(請見圖2/3)
確保風機耐風力 模式模擬+實地觀測數據出爐
為確保風場營運收益與安全,氣象局氣象科技研究中心研究員鄧仁星解釋,離岸風電業者在建置前就會在風場設置氣象觀測儀器。不過,觀測資料只有二到三年,未必會遇到颱風。為推估風場50年迴歸的極限風速,需要仰賴其他測站的歷史資料,以及能因應台灣地形影響的模式推估。
目前國際採用的推估方法大致分兩種,一為參考鄰近長期的氣象站資料進行推估(例如WAsP軟體);另一則是利用歷史熱帶氣旋路徑、半徑與風速資料推估的「Holland model」。
鄧仁星說,位在苗栗外海、建置中的上緯海洋風電(Formosa I)主要採第一種方法(WAsP)。由於該風場氣象觀測塔資料僅約二年,需要參考附近建置比較久的氣象觀測站資料,再利用該站的歷史資料推算出風場50年的極限風速。但這個方法也有限制,離岸較遠風場通常很難找到「鄰近」且相關性好的測站資料。
為瞭解台灣周遭風場可能遭逢的極限風速,氣象局採用的是氣象模式模擬法。鄧仁星解釋,這是模擬1990年到2009年54個發布陸上警報的颱風案例,再搭配氣象觀測站資料比對,所得到的推估值。
推估結果顯示,台灣海峽上10公尺高處的極端風速達每秒35-45公尺,在100公尺高度處(約風機輪轂的高度)則是40-60公尺,接近陸地的區域極端風速值會較低。以離岸風場來說,彰濱外海風場的風力發電機耐風能力需達每秒60公尺,其餘地區的風電場址則達每秒55公尺。
鄧仁星說,模式分析結果與實際測站觀測數值相近,顯示該組氣象模式模擬資料的可性度頗佳,搭配業者在風場掌握到實地的觀測資料會更精準。這項結果不僅有助於業者更精準的掌握營運20年風機應具備的耐風能力,對銀行擔保也有助益。(請見圖3/3)
業者有備而來 風機耐風等級達每秒55公尺以上
風場位置相對近岸、擁有允能、麗威兩座離岸風場的達德能源(wpd)表示,風場設計時已經納入颱風因素,整架風機的耐風等級超過每秒55公尺。另外,為了保護風機不因風速過快而毀損,風速超過每秒25公尺會進行停機作業。
風場位在彰化外海的海龍風電則說明,他們的風機可在每秒57公尺的10分鐘平均風速下生存,並承擔每秒80公尺的3秒鐘瞬間陣風。風機保護機制則視機種不同,會在每秒28或31公尺時進行預防性停機。
另一風場位在彰化外海的沃旭能源解釋,經濟部標檢局正在草擬制定離岸風電相關專案認證標準及規範,裡面也包含了抗颱風機規格及相關規範,預期該規格會依據IEC設計Class T級 (可承受風力10分鐘平均風速57公尺/秒)。沃旭的風機供應商西門子歌美颯也參與該規格的討論,將在規範擬定後提出風機規格。未來抗颱風機規格將由供應商確認,常見的風機切出風速(即強風下停機的保護機制)通常落在10分鐘平均風速25公尺/秒左右。
完整內容請見:
https://e-info.org.tw/node/218494
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張飛打岳飛的誤用風場資料!! (06/25/2018 YUNG-CHANG CHEN)
本文作者:Dr. YUNG-CHANG CHEN / 氣象研究專業人士,現任中央研究院環境變遷研究中心博士後研究員
最近由國外廠商得標的台灣離岸風力發電機的每度超低電價的新聞炒得沸沸揚揚的。於是又有些人出來說,台灣建風力發電機,夏天又沒有風,根本發不了電。還信誓旦旦地拿了氣象局的測站資料做背書。
身為氣象研究人員之一,還是專門做最靠近地表的氣象研究的研究人員,當下心裡想的是,可是我們沒有用來評估風力發電機的葉面會被多少風吹過的資料啊,你們是從哪看到氣象局有量測給風機用的風場資料的啊?!
後來才發現,原來他們拿的是氣象局的地面測站資料,來說明台灣夏季風場很弱這件事情。
可是根據世界氣象組織的量測規範守則,地面測站的風塔高度應為10m。而現行歐洲常用的風機型號E-115的高度則約莫150m高。
離地面10m高的風會和150m高的風一樣大?心裡的OS,如果真的一樣大的話,那我們之前很辛苦的要量測100m到1500m的風場,來研究台灣中部污染物的擴散,是量心酸的嗎?
再來,如果真的150m高的風速如同離地10m高的風速差不多的話,那也不會有台中火力發電廠的污染物飄到台中市區上空或甚至埔里的事情會發生了,因為風速小到這些污染物根本不該飄那麼遠啊。
至於為什麼我們通常不敢說我們有這層的風場資料。那是因為,這樣的高度相對整個對流層的大氣來講相對太低,而且受地形,人為建物和土地利用的影響過大,再加上量測高度不高不低,所以非常難量測。
用低空飛行載具量測有會跟航線打架的問題。一般的氣象塔通常也不太會蓋到150m高。而探空氣球又通常很快速就會飄到上面去。衛星則會被更高層的雲等給擋住。而且水平空間的風場奇異度也很大,所以也很難用在附近幾公里範圍內的量測站去代表。
所以,風機所需要的風場資料,我們手上真的沒有。要特別針對風力發電機的設置,特別去做量測。
再者,國外廠商來投資台灣的風力發電就是為了要賺錢,盈虧自付。總不可能沒調查過台灣的風場條件,就砸了一大堆錢蓋風機公園,還一度電只賣你台灣台幣2.2塊。
他們一定是有默默的量測或者是什麼樣的技術估算出台灣的風場條件,能讓他們的投資會賺錢,才會來投資的。如果風力會長期未達5 m/s,那我想他們應該是不願意丟錢進來台灣投資風機的。畢竟殺頭的生意有人做,賠錢的生意沒人沾啊,就拭目以待吧。
有關本文作者:Dr. YUNG-CHANG CHEN,國立台灣大學大氣科學系碩士畢業,德國弗萊堡大學(Albert-Ludwigs-Universität Freiburg)環境氣象學博士,現任中央研究院環境變遷研究中心博士後研究員。
本文章經原作 Dr. YUNG-CHANG CHEN 授權全文轉載。
PS. Dr. YUNG-CHANG CHEN文後補充說明,近幾年,風電產業界正不斷地提出規格更加強悍的風電機組抗風、抗颱甚至抗震標準。像是日本就已經針對西太平洋海域風場的環境特徵,提出較歐洲大西洋風場抗風力更強悍的新離岸風機設計標準,以因應西太平洋地區(日、韓、台灣、大陸、東南亞國家)當地的氣候特徵,而全球風電產業也同時朝著持續提升耐候性,提升發電效能,提高可靠度等等多面向不斷的向前推進當中,因此風力機組的性能還會不斷的明顯提升。
文章內容原始出處:
張飛打岳飛的誤用風場資料
https://www.facebook.com/notes/yung-chang-chen/張飛打岳飛的誤用風場資料/2020995704592049/
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