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交通部運輸研究所Institute of Transportation, MOTC

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離岸風電海下工程技術研發計畫

  • 資料發布日期:110-08-06
  • 最後更新日期:110-08-20
  • 資料來源:運輸技術研究中心

計畫概述: 

       自2005年「京都議定書」生效後,國際因應氣候變遷對二氧化碳減量承諾形成共識,然而風力發電對二氧化碳減量具有顯著貢獻,我國亦積極配合規劃溫室氣體減量目標與減量策略,故行政院於101年核定「能源發展綱領」,並於103年經濟部能源局能源產業技術白皮書中提出我國新能源之方針,計畫2030年前完成600架離岸風力機,以因應國家推動離岸風電及能源轉型發展需要,基此,離岸風電開發在風電區將佔據近岸海域一部分面積,原有船舶航行必須改道,且施工與運維船舶增加,致使意外災害風險亦隨之增加,故需建立一套完整的航安系統並規劃適當航路,配合海氣象以及船舶動態資訊,執行監督與管理,以提高航行安全,並於海上事故發生時能提供相關救援或海難分析資訊。此外,大量的風機結構物造成水理機制改變,可能造成近岸環境隨同改變,風機結構物的維護及安全與否,亦關係到船舶航行安全。

      本計畫利用既有的海氣象現場觀測技術,結合水工模型試驗數值模擬、船舶自動識別系統(AIS)、線性陣列海洋雷達、高精度風場模式、腐蝕環境因子調查等,監控離岸風場鄰近區域航行船舶,提供航行資訊,降低發生海難與海上作業風險,協助海巡單位建立緊急救難標準作業程序,提升救援效率、降低傷亡與損失。藉由調查離岸風電建置鄰近海域之海氣象、漂沙行為、地形變化、金屬腐蝕因子以及進行相關之數值模式模擬與水工模型試驗,以探討離岸風電場對鄰近地區環境保育影響,協助航港與港務單位船舶進出港靠泊使用與提升結構物安全與使用年限;此外,結合產官學力量規劃專業海事工程人員訓練課程,因應風電產業所需求的龐大專業海事工程人員,促進產業發展與提升海運服務競爭力等目標。

本計畫共包括離岸風電海氣象觀測與特性分析、離岸風電場鄰近海岸漂沙機制探討、離岸風電水下技術研發與離岸風電建置與航安技術發展等4項子計畫,各子計畫分期重點如下:

  • 離岸風電海氣象觀測與特性分析:107設置長期性海氣象觀測站,引進陣列雷達系統,建置臺中港海域海氣象資料庫;108持續更新海域海氣象資料庫,建立觀測資料品管機制;109年完成規劃整合資訊,提供更穩定的即時查詢服務。
  • 離岸風電場鄰近海岸漂沙機制探討:107~108年完成水工模型漂沙試驗研究;109年研判臺中港鄰近海域漂沙趨勢,並配合政府綠能政策,探討臺中港LNG接收站建置與擴建作業後,港外靜穩水域與後續港區地形侵淤變化影響。
  • 離岸風電水下技術研發:107~109年規劃並賡續辦理離岸風電基地母港(臺中港)與鄰近海域腐蝕因子調查及現地試驗,研析臺中港海域水質及附著性海洋生物與金屬材料腐蝕速率之關聯性。
  • 離岸風電建置與航安技術發展:107年完成離岸風電區及鄰近港區船舶交通流量之探討,規劃航行風險管理及急難救助之指引;108年整合AIS與海洋陣列雷達系統,評估主動式船舶偵測技術之可行性;109年完成風對臺中港鄰近海域船舶航行安全影響評估研究,規劃並建置港區高精度風場預測模式。

研究成果:

  • 探討離岸風電機基樁與金屬構件腐蝕防治之研究:進行基樁與金屬構件腐蝕防治現地監測及資料分析,辦理海生物附著暴露試驗及調查,提供本土性腐蝕環境分類資訊,做為選用進金屬材料防蝕設計與維護對策參考。
  • 研發基礎維管計畫及基礎穩定性檢監測技術:完成離岸風機場址土層穩定性檢監測技術試驗及驗證,研發本土化離岸風機基礎(含保護工)穩定性檢監測技術研究,提供相關產業鏈使用。
  • 研提離岸風電產業鏈海事人員訓練規劃:依據國內船員培訓現況建議訓練管道及制度,提供航港局、海事學校等單位訓練制度修正、實務課程調整參考,並增進從業人員安全意識。
  • 建置臺中港鄰近海域非結構性網格波浪模式:完成離岸風電鄰近海域波流及海岸變遷數值分析,模擬設置風機後對臺中、彰化海域波場及流場之影響程度,提供後續工程建設及長期地形變遷分析之參考應用。
  • 發展基地母港海氣象觀測技術:完成基地母港(臺中港)海氣象觀測樁打設與海洋陣列雷達架設,蒐集風、波浪、海流、潮位及能見度等資料,增加港區與鄰近海域觀測範圍,精進即時海氣象資訊,提供港灣作業、海上施工與船舶管理應用。
  • 建置與優化整合性資料庫分析系統:利用雲端系統完成資料異地備源與功能擴充,資料儲存不遺漏,提供更穩定的查詢服務,以供港務與航商進行碼頭作業安排評估參考。
  • 建置雷達主動式船舶偵測與被動式船舶動態之電子海圖:運用基地母港(臺中港)陣列雷達船艦偵測技術,進行雷達主動式船舶偵測,成功抓取船家未主動進行回報或未裝載AIS 發報器之船舶,並整合航港局船舶自動識別系統,完成電子海圖展示系統開發,整合資訊提供航港單位查詢提升海域監控與掌握船舶動態,提升船舶運行及碼頭利用之效率與安全。
  • 創新應用與建立港區腐蝕因子資料庫:創新採用地面光達掃描方式施測地形變化,精度高且多點測量節省時間及人力,可取代傳統測量方式;建立港區腐蝕因子調查資料庫,提供腐蝕資訊,做為國家海事工程建設永續發展政策參考。
  • 配合臺中港北側淤沙區改善配置方案與近程外廓堤建置,進行水工模型試驗,評估臺中港海域的漂沙趨勢及地形侵淤變化,研究成果提供臺灣港務股份有限公司做為臺中港北淤沙區漂沙改善及未來港灣規劃之參據。
  • 利用線性陣列海洋陣列雷達針對基地母港(臺中港)辦理港區及鄰近海域之海氣象觀測,創下國內首次以線性陣列雷達觀測風速之紀錄。
  • 建置離岸風電鄰近海域高精度風場預測模式,結合颱風、季風與異常風場,發展與驗證臺中港(示範區)高精度巢狀風、波場模式,運用海氣象之關聯性,轉化為海氣象預測資訊,並分析對離岸風電區船舶航行之影響。建置風場預測模式之相關資訊,可提供港埠管理單位船舶航行安全與管理應用。
  • 為強化碼頭作業與船隻靠泊安全,進行港區海氣象觀測調查,探討海域風、波浪及海流等海氣象特性,分析現場可工作天數,並整合即時海氣象資訊及分析成果,提供與港區船舶作業參考。

成果推廣與效益:

  • 辦理臺灣腐蝕環境分類資訊系統與橋梁防蝕工法應用研習會、離岸風電海下工程技術研發計畫專業海事人員訓練研商會、海氣象資料檢核與分析研討會、剖面流速儀研究探討會、陣列式高頻地波雷達最新技術發展介紹講演研討會與多場專家學者座談會等技術推廣活動。
  • 建置臺中港腐蝕環境監測站,調查海洋環境與附著性海洋生物對金屬腐蝕的關係與統計資料,以及臺灣腐蝕環境分類資訊系統,可供查詢碳鋼等金屬材料腐蝕速率及多樣水下金屬材料腐蝕資訊,提供公民營事業單位營運安全防護採用。
  • 與國海院簽署合作備忘錄,強化跨部會合作及多元參與,藉由持續與更多國內外相關海洋研究單位合作,串聯更多海洋資料研究成果與資料,形成未來推動國內外各項重要海洋政策之重要參考依據。
  • 建立離岸風電鄰近海域腐蝕環境大數據統計資料庫,業務創新精進,除調查與監測大氣及水下腐蝕因子外,並探討附著性海洋生物對於港區常用金屬材料腐蝕之影響,研究成果提供台灣電力公司、中國鋼鐵公司、經濟部工業局與臺灣港務股份有限公司等辦理選用金屬材料及防蝕工法之決策參據,簡化與提升政府決策效能。
  • 配合臺灣港務股份有限公司臺中港務分公司辦理之航海節「港務齊步走」活動,以及國立臺灣交響樂團於臺中高美濕地舉辦「浪漫夕陽濱海音樂會」活動,設置攤位宣傳本計畫相關成果,透過闖關活動、人員與海報宣導,讓參與民眾於認識海洋及親近港口同時理解船舶航安之重要性。
  • 配合交通部科普推動政策,以街頭訪問型式進行科普知識教育宣導,完成「寧靜海面的瘋狗浪」科普教育宣導影片,提升民眾維護自身安全之防災意識,符合社會多元參與,加強政策溝通及協調。
  • 本計畫以離岸風電區鄰近海域及港區為主要觀測區域,所調查之資料並與政府機關(如國家海洋研究院、中央氣象局、水利署)、學校(如成功大學、海洋大學、中山大學)及研究機構(如國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心)等簽屬合作備忘錄,建立資訊互惠及合作機制,並透過所建置之「港灣環境資訊網」對外提供加值應用服務。
  • 設立2項對外服務網站,整合性海氣象觀測資料庫查詢系統與臺灣腐蝕環境分類資訊資料查詢系統,提供臺灣港務有限公司公司、航港局、風電相關產業公司、海氣象資訊、腐蝕環境因子等資料庫查詢服務,做為港埠規劃設計參考,滿足航行安全及運輸服務需求。

研究成果精華摘整:

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圖7.9.1臺中港現場可工作天數分析

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144圖7.9.2     臺中港金屬構件腐蝕監測與防治調查

145圖7.9.3    使用三維雷射掃描儀(LiDAR)掃描漂沙試驗地形量圖

146圖7.9.4    建置臺中港區高精度風場預測模式

 

研究成果精華摘整:

 

離岸風電區海氣象觀測與特性分析(2/4) 
離岸風電區鄰近海岸漂沙機制探討(2/4) 
規劃專業海事工程人員訓練(2/4) 
臺中鄰近海域波浪及海流數值分析
離岸風機基礎穩定性檢監測技術研發
離岸風機基樁與金屬構件腐蝕防治之研究
離岸風電區之船舶監控及急難救助
離岸風電區海氣象觀測與特性分析(3/4) 
海洋雷達應用於海象觀測之探討-觀測研究分析
離岸風電區鄰近海岸漂沙機制探討(3/4) 
離岸風電基地母港與鄰近海域腐蝕因子調查(1/2) 
整合AIS 與海洋陣列雷達系統之航安應用評估
臺中鄰近海域漂沙特性數值分析
離岸風電區海氣象觀測與特性分析(4/4) (110年2月出版)
臺中港海洋雷達波流觀測及特性分析 
離岸風電區鄰近海岸漂沙機制探討(4/4) 
離岸風電基地母港與鄰近海域腐蝕因子調查(2/2) 
風對臺中港鄰近海域船舶航行安全影響評估 

 

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