為發展離岸風電再生能源，政府已於2018年以遴選及競價方式分配5.5GW之發電容量給七家開發業者，依據政府政策第二階段離岸風場開發將於2020年至2025年間併聯完工。基此估計在尖峰時刻約有5-10艘大型施工船舶，如打樁船、大型浮吊船、佈纜船及風機安裝船在台灣海峽同時施工。為滿足施工船載運及安裝離岸風力機組及其零組件，政府已選定台北港、台中港及興達港作為離岸風電施工港口，其中台北港及興達港負責風機基礎製造及儲存，而台中港則肩負風力機組及其零組件之進口/或製造、裝卸、暫存、初組裝等工作。目前已有7-10座碼頭完成規劃或興建中，然未來施工船舶之選用、安排調度、港部設施、停靠碼頭時碼頭面強度及後線土地之土壤承載力皆須詳細考量，尤其面對地震與土壤液化而部分區域又須維持30噸以上之承載力時，如何克服皆為重大挑戰議題。因此，本文乃針對離岸風電工作船舶之特性及港埠碼頭在規劃設計階段所需考量重點提出相關看法及其對策，提供未來相關業者參考應用。
前言
為順應世界潮流及因應全球暖化減少溫室氣體排放量，近年來各國政府莫不積極尋找替代能源，減少對石化能源之需求。經濟部能源局乃於2012年7月3日公告「風力發電離岸系統示範獎勵辦法」，並於2017年完成2架離岸示範風力機，預計2020年前完成離岸風場一座，裝置容量128MW，能源局更於民國2015年七月二日公告「離岸風力發電規劃場址申請作業要點」鼓勵民間參與風電產業之投資，且以遴選及競價方式選出7家開發業者，並預定至民國2025年前完成5.5GW之併聯，正式啟動國內離岸風電產業。
然海上風機建造所需動用之船隊龐大，由基礎建造至風力發電機組之裝設，必須動用之船機包括各種吊船、打樁船、佈纜船、運輸船、交通船、警戒船，及風力機安裝船等。為使海上工作能順利完成，許多相關技術與設備，含物流補給、人員運輸及風力機裝載所需之碼頭設施等皆須配合完成。並在考量海氣象之天氣窗期(weather window)之情況下，先在碼頭備妥後出港施工，此施工程序必先制訂嚴密之施工計畫與船舶調度計畫後，才能降低海上施工風險。基此，本文乃從(1)既有相關規範(specification)或指引(guideline)蒐集分析；(2)國內相關案例經驗分析；(3)國外資料及相關案例蒐集分析，研擬出適合於離岸風電港埠規劃時應注意事項及其配置原則，供未來參與風電產業之業者參考。
工作船需求分析
考量離岸風場建造及運維期間主要使用之船機非常多樣且需求性不同。本文乃針對主要船機包括打樁船、佈纜船、安裝船、人員運輸船(CTV)及大型運維船(SOP)進行需求分析。而需求分析所需之資料，包括船舶種類、數量、預計使用期程及限制條件，並同時考量風力機及工作船舶之未來發展趨勢而定。
施工階段工作船需求分析
依據能源局公告之第二階段離岸風場遴選及競價容量分配結果
表1所示，總共有7家開發商獲得容量分配，其中外國開發商有四家，國內開發商有3家。獲得容量分配由多到少依序為沃旭(Orsted)1,820MW、達德(WPD)1,058MW、北陸電力(NPI)1,044MW、哥本哈根建設基金(CIP)600MW、上緯(Swancor)378MW、台電(TPC)300MW、中鋼(CSC)300MW。而預定開發之風場位置，如圖1所示僅達德及上緯三座風場位於新竹及苗栗外海，其餘風場皆位於彰化外海。雖然這些風場距離岸邊大約在2~30海浬左右，但由圖中之二個圓形虛線可知部分風場距離可作為施工基地及運維基地的台中港約在30海浬~40海浬之間。並且必須跨越海峽中一般船舶經常行駛之傳統(慣用)航道，這對未來離岸風場之建造將增加困擾，依照目前之海域作業規範，必須於海域施工之前向有關機關申請並經核准後，由航港局發布航行布告，通知經過該區域船隻嚴加注意。
依據本文統計各風電開發商之開發容量及電網完工併聯時間，如圖2所示。從2020年起苗栗、彰化、雲林皆有風場逐步完工，累積併聯容量可達1000MW，之後僅2022年因須配合台電公司彰化變電站之建造期程無併聯容量外，其餘各年皆有容量併入電網中。但由圖2統計結果可知，併聯期程約呈現2個尖峰期，分別2021年及2025年，從而推知未來海上施工作業，亦可能出現2個尖峰時刻，分別為2020年及2024年。
再者，參考各離岸風場開發商於其所提送審查通過之環境影響報告書整理得知，如表2所示，從2020年起剛開始需陸續完成1~3個風場，然後在2024年至2025年，將個別完成4個風場。至於風力機組依據表2得知，未來離岸風場將使用6MW以上之風力機組，且參考目前風力機市場之發展趨勢，除以直驅式取代傳統齒輪箱式外，風機大型化亦為另一發展方向，如目前GE公司已開發出12MW之風力機組，並已完成認證將應用於北美Orsted的離岸風場，可知未來台灣海域使用12MW之風力機組可能性極高，由於12MW風力機組之零組件的重量與葉片尺寸遠大於目前6MW風力機的零組件與葉片，故未來勢必隨之發展新一代的安裝船方能適用於大型化的風力機組。此外，雖然風場大多位於彰化海域，但因隸屬於不同的開發商，且因完工期程相近的關係，彼此間對於施工船機需求，必將產生競爭性，故工作船機的數量勢必隨之增加，且作業期程安排上將相形困難。
依據圖2及表2分析結果，本文參考目前離岸風機施工模式，研擬二個可能使用不同型式施工船機之方案，並進行比較分析後提出修正方案。...更多內容，請見《機械新刊》雜誌
