風力發電廠

**風力發電廠**（英語：wind farm, wind park, wind power plant, wind power station）也稱為**風場**或**風電廠**，指以風能來產生電力的發電廠，並可能由多組風力發電機組成。根據風力發電廠的位置，可分為岸上風力發電與離岸風力發電兩種。

風力發電屬於可再生能源的一種。目前，由於聯合國的關係，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。在**風力發電廠**裝置容量上，現階段世界上裝置容量超過大型風力發電廠主要位於中國、美國、印度等國家，目前對大多數國家而言，風力發電廠的裝置容量對整體供電影響不大。近幾年隨著風場風力觀測技術進步而使風力發電量預估準確性提高，使得部份國家或地區的風力發電使用率快速增加。在 2017 年，風力發電於歐盟地區已佔總發電量的 11.7%，並首次超過水力發電量成為歐盟最大的再生能源電力來源，而其中在丹麥的風力發電已佔丹麥用電量 43.4%。

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、休閒、環境美化等各項功能。

## 風力發電機

**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 公尺（依發電機不同而有所差異）不等，但是風速太強（約每秒 25 公尺）也不行，當風速達每秒 10 至 16 公尺時，即達滿載發電，根據風機類別的不同，IEC 標準對最大耐風速有不同規定，其中 I 類風機約為每秒 70 公尺，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 19 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

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、葉片旋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）
* Bard（德國）
* Repower（德國）
* Repower（德國）：最近已被印度 Suzlon 收購近 90% 股份
* Enron（美國）
* Clipper（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佔率達三成以上，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佔率最高的製造廠商。
* 青島格林風新能源設備
* 金風科技（中國）
* 華銳風電（中國）
* 東方電氣（中國）
* 國電聯合動力（中國）
* 廣東明陽風電（中國）
* 上海電氣（中國）：2010 年末與西門子合作成立西門子上海電氣風電，公司是否仍然存在不明
* 湘電風能（中國）
* 遠景新能源（中國）
* 瀋陽華創（中國）
* 浙江運達（中國）
* 三一重工（中國）
* 重慶海裝（中國）
* 常牽（中國）
* AUSSIEWIND (台灣)
* GINOTEX (台灣)

### 風力發電機製造商 2010 市佔

* 陸上風力發電機製造商全球市佔（Based on Onshore Installations （World）, 2010)
  * 15%~20% : Vestas（丹麥）、GE Energy
  * 10%~12%: Gamesa（西班牙）、Enercon（德國）
  * 8%~10%: Suzlon（印度）
  * 5%~7%: Siemens（德國）、Sinovel Wind Group Co., Ltd、Acciona S.A
  * 3%~5%: 金風科技（中國）、Nordex（德國）
* 離岸風力發電機製造商全球市佔（Based on Offshore Installations (World), 2010）
  * 50%~55% : Vestas（丹麥）
  * 30%~35%: Siemens（德國）
  * 5%~10%: Sinovel Wind Group Co., Ltd（中國）

資料來源：《Global Wind Power Markets》Frost & Sullivan （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） analysis（2011 年 4 月）

## 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）、與供電區域的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，較不適合設置風力發電廠。

### 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置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、或者生態保護區、候鳥或瀕危鳥類經過區）
  * 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。如英國的 1,000 megawatt（MW）發電容量的「倫敦陣列」風力發電廠。除此之外，丹麥、瑞典、德國亦有海上風電廠。但是一樣可能會面臨法令的限制。

## 成本與減碳

在特定地點（如美國中西部），風力發電的成本已經低於燃煤發電。

* 建置成本
* 發電成本
  * 燃料成本：風能的源頭為太陽光照射地球生成之自然能量，故沒有燃料成本。
  * 維修成本
* 備援電力成本：風能大多不穩定，需要有備援成本，水力及抽蓄發電與風力的配合度最高，許多情況下風能跟太陽能多可互補。

## 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
* 尾流效應
* 颶風
* 龍捲風

## 世界各國離岸風力發電裝置容量（Installed Capacity）

2010 年世界各國離岸風力發電裝置容量（Installed Capacity）

* 英國 1,535MW（44.5% Market Share）
* 丹麥 900MW（26.1% Market Share）
* 荷蘭 356MW（10.3% Market Share）
* 比利時 194MW（5.6% Market Share）
* 瑞典 193MW（5.6% Market Share）
* 中國 106MW（3.1% Market Share）
* 其他（含德、日、芬蘭、愛爾蘭、挪威等）166MW（4.8% Market Share）
  * 數據為四捨五入後數據；基年為 2010 年

資料來源：<<Global Wind Power Markets>> Frost & Sullivan （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） analysis（2011 年 4 月）

## 世界各國風力發電廠概況

目前世界上有超過 70 個國家擁有風力發電廠，大多位於歐洲、北美洲、亞洲等地；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，2015 年前五名的國家依序分別為中國、美國、德國、印度、西班牙。

* 1985 年全球總裝機容量為 102.0 萬瓩（1020MW）, 裝置容量超過 1GW
* 1991 年全球總裝機容量為 217.0 萬瓩，裝置量超過 2GW，世界第一座商轉的離岸風電廠（Vindeby Offshore Wind Farm）在丹麥啓用
* 1995 年全球總裝機容量為 482.1 萬瓩，年度新增裝置容量超過 1GW
* 1998 年全球總裝機容量為 1015.3 萬瓩，裝置容量超過 10GW
* 2002 年全球總裝機容量為 3122.8 萬瓩，年發電量超過 500 億度 (53TWh)
* 2005 年全球總裝機容量為 5917.1 萬瓩，年度新增裝置容量超過 10GW，年發電量超過 1000 億度
* 2008 年全球總裝機容量為 12178.6 萬瓩，裝置容量超過 100GW，風電年發電量佔全球總發電量超過 1%
* 2012 年全球總裝機容量為 28469.8 萬瓩，年發電量超過 5000 億度，風電年發電量佔全球總發電量超過 2%
* 2014 年全球總裝機容量為 37189.3 萬瓩，年度新增裝置容量超過 50GW，風電年發電量佔全球總發電量 3%
* 2015 年全球總裝機容量為 43472.2 萬瓩，歐盟地區 (EU28) 的風電年發電量佔歐盟總發電量 10%

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### 台灣風力發電廠概況

台灣風力發電產業始於 1980 年代初期的能源危機，政府委託工研院陸續開發小型風力發電機，但在能源危機解除後就停止研發。直到西元 2000 年，台灣電力公司、台朔重工和正隆公司在政府的鼓勵之下，分別在澎湖、雲林和新竹設置三個總容量共 8.64 百萬瓦特（MW）的風力發電系統。目前風力發電為政府的重要政策之一。台灣大電力研究試驗中心表示台灣風力發電能量密度含量居全球排名第二、僅次於紐西蘭。而且台灣坐擁全球最優良的海上海場。但是陸域優良風場大都開發殆盡，因此必需發展離岸風力發電。台灣有發展風力發電之先天優勢條件。因為台灣有明顯的東北季風吹拂與西南氣流交替，而且由於台灣中央山脈與大陸東南的丘陵形成台灣海峽峽管效應增強東北季風風速，使得台灣冬季之風力資源豐富，在空氣品質較差的冬季、可以藉此讓燃煤發電廠降載甚至關機。但是台灣電力的主要尖峰負載在炎夏期間，此時離岸風力的發電量平均只有裝置容量的 6% 左右，此時可以使用太陽能及燃煤補足，台灣夏季污染物擴散條件良好，因此燃煤發電全力運轉空氣品質仍佳。而且風太強時，機器停止運轉，避免風機損壞 。此外風機也需留意沙害。

台灣目前沒有自主設計風機的能力。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，民營亦有德商達德能源、沃旭能源等公司。

### 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。

### 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共計 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。
* 2010 年：新增裝置容量為世界該年增量第一多的國家，總裝置容量居世界第一位。

### 美國風力發電廠概況

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。在 2017 年，美國的風力發電裝置容量 88.9GW 與風力發電量 2542 億度都居世界第二位僅次於中國，風力發電量佔美國總發電量 6.3%。美國能源署的報告認為到 2030 年美國風力發電有可能佔總發電量 20%。

* 2000 年：風力發電容量 250.2 萬瓩，年發電量約 56 億度。
* 2002 年：風力發電容量 460.3 萬瓩，年發電量超過 100 億度。
* 2008 年：風力發電容量 2513.5 萬瓩，年發電量超過 500 億度及美國總發電量 1%。
* 2011 年：風力發電容量 4677.7 萬瓩，年發電量超過 1200 億度。
* 2016 年：風力發電容量 8200.5 萬瓩，年發電量超過 2200 億度及美國總發電量 5%。

### 德國風力發電廠概況

德國在 1980 年代中期開始使用風力發電，目前 (2015 年) 的風力發電廠裝置容量達 4494.6 萬瓩僅次於中國和美國為世界第三，其中離岸風力發電廠的裝置量 329.4 萬瓩則僅次於英國排世界第二。

* 1995 年：風力發電機總容量達 121.1 萬瓩，年發電量 15 億度
* 1999 年：風力發電機總容量達 443.5 萬瓩，發電量佔德國總發電量 1%
* 2004 年：風力發電機總容量達 1661.2 萬瓩，發電量佔德國總發電量 4.1%
* 2009 年：風力發電機總容量達 2566.2 萬瓩，發電量佔德國總發電量 6.5%，德國第一座離岸風電廠啓用
* 2015 年：風力發電機總容量達 4494.6 萬瓩，發電量佔德國總發電量 12.3%（佔德國總用電量 13.3%）

#### 德國風力發電廠列表

* Alpha Ventus 離岸式風電廠：德國第一座離岸風電廠，裝置 12 部 5000 瓩機組，共 60 MW。

### 丹麥風力發電廠概況

在 1970 年代，丹麥是發展商業風力發電的先驅，並且今天近 50％的世界各地的風力渦輪機是由丹麥製造商生產，如_維斯塔斯_和_西門子風電_以及許多元件供應商。在 2008 年，風力發電提供丹麥發電的 18.9％，和發電容量的 24.1％。 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佔該國整體發電量比例最高的國家。在 2012 年，丹麥政府通過了一項計劃，以增加風能電力生產的比例，到 2020 年達到 50％。

2005 年，丹麥風電裝機容量 3,127 MW，生產 23,810 TJ（6.6 TW・h）的能量，實際平均產量為 755MW，在容量因子（Capacity factor）為 24％條件下。2010 年，容量增長到 3,752 MW，一年的增長大部分來自 Rødsand-2 離岸風電場。在 2011 年底，丹麥的容量達到 3,927 MW，風電佔該國整體發電量比例為 28％。

#### 丹麥風力發電廠列表

* 米德爾格倫登（Middelgrunden 離岸式風電廠：裝置 20 台 2000 瓩機組，共 40 MW。
* Nysted Wind Farm 離岸式風電廠：裝置 162×2.3 MW（西門子）機組，共 207 MW。

## 參見

**相關條目**

* 風
* 風能
* 風力發電
* 再生能源
* 風力發電機
* 蒲福氏風級
* 風車 (機械)
* 可再生能源商業化
* 全釩氧化還原液流電池，用於平衡風能等高度可變發電源的生產
* 各國風力發電

**其他種類的發電廠**

* 水力發電廠
* 火力發電廠
* 核能發電廠
* 潮汐發電廠

## 參考文獻

## 參考資料

1. 《風力發電再升溫，複材葉片動起來：大型葉片複材化蔚然成風》，《強化塑膠會訊》，2003 年 10 月 30 日，第 124 期第五版「風力發電專輯」，[3]
2. 李欣哲，《再生能源發電現況及展望》，工研院能源與資源研究所，2003 年 10 月 30 日，[4]
3. 呂威賢，《風的故事──從風車到風力機》，《科學簡訊》，2004 年 11 月，383 期 6～13 頁，[5]
4. 馬小康、唐敏，《我國風力發電技術之評估及建議》，《工業污染防治》，2005 年 4 月，第 94 期
5. 馬小康、唐敏，《我國風力發電技術之評估及建議》，《工業污染防治》，2005 年 4 月，第 94 期

## 外部連結

**資料**

* 綠色和平：風力發電 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 風能之旅：中華民國經濟部能源委員會與財團法人工業技術研究院共同架設之風力示範推廣計畫網頁
* 華夏風力發電信息網 (中國) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

**相關風能組織**

* 全球風能委員會（GWEC） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* 美國風能協會（AWEA） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* 歐洲風能協會（EWEA）（英文）
* 中國風能協會 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

**相關風力發電廠商（包含製造商與經營公司）**

* 青島格林風新能源設備有限公司 (中國) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 麥寮風力發電廠 (台灣)
* 英華威公司（德國、中國、台灣、美國） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 新疆風能有限責任公司 (中國) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Vestas 風機製造公司 (丹麥) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
* ENERCON 風機製造公司 (德國) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）