離岸風電建海氣象測風塔施作、安裝與省思

                 綠色能源如火如荼的再世界各地發展,無論是太陽能、生質能、地熱發電、風能等,都備受矚目,台灣政府也不落後於他國,於2011年能源政策記者會宣示,未來能源政策將全力推廣「再生能源」之「千架海陸風力機」計畫,在2030年達到「陸上1.2GW、海上3GW」風力機的目標。這項能源政策,也將持續在2016年新政府的能源政策推進下,闊步向前。

                 離岸風場的開發初期需要評估風場的優劣程度,因此需要建置海上的測風塔。離岸測風塔搭建過程主要分成七個步驟,每個步驟都需要嚴謹的審查各環節的完整性,因為當船離開港到了海上作業,基本上就不會有再回到陸地重新來過的機會。

        步驟一、塔架陸域假組裝:任何離岸結構物要出港安裝前,都必須再整備碼頭預先組裝,確保每個步驟都可以於海上順利進行。

        步驟二、結構上吊平台船:結構物吊上平台船時,需要注意每一物件放置的位置,同時考量船舶穩定、施作流程等因素。

        步驟三、拖船將自升式平台船拖離:本次施工之自升式平台船「宏禹一號」屬於無自航能力的施工船,因此需要透過拖船協助航向施工地點。

        步驟四、海上定位與頂昇:由於宏禹一號尚未安裝動態定位系統,因此需要藉由兩艘拖船,協助宏禹一號精確的定位於GPS所規劃的施工點位,完成後才下放樁腳,頂昇宏禹一號。

        步驟五、基樁導正與打樁:透過抱樁器扶正,並調整基樁垂直度後,以IHC的振動樁錘S-280將基樁灌入土層36.35米。

        步驟六、轉接段安裝:轉接段為基樁與塔架的中間平台,透過灌漿連接至基樁頂部,灌入「特高強度無收縮水泥砂漿式體」的品質是影響安裝成敗的關鍵之一。

        步驟七、平台及塔架安裝:當轉接段水泥抗壓強度達65(Mpa)後,隨即施作平台吊裝作業,由於結構物的每個點位都需要精準的安置到設計位置,所以需要不斷的與吊車手保持緊密的雙向溝通。

                 從以上七個步驟可以發現,自升式平台船在離岸工程的重要性,自升式平台船的特點在於有四支50米~80米的樁腳,可讓船舶站立於海床上,使船舶在施工地點成為穩定的工作平台,船舶少了晃動,就可以更有效率的施作吊樁、打樁等作業,同時也降低了風、波、流的影響,大大的提升在海上作業的安全性。

                 台電離岸測風塔的建置是國內首次以本土能量,結合宏華營造、中鋼集團、台灣海洋重工等團隊,攜手完成並符合國際規範基樁打設偏斜度於±0.5度以內的指標性工程,以此證明台灣其實也是有能力以自有的船機及技術下,完成符合國際等級的離岸工程。

                 這一步,是台灣團隊合作下,成功往前踏出的一步,但也同時,是我們需要檢視台灣工程團隊,與國際水平差距多少,慎重反思的一步。首先,國際知名離岸風電施工團隊,如Dong Energy、Jan De Nul等公司,他們所採用的工程船舶均透過國際等級的船級驗證單位(DNV GL)認證,就是所謂的「Class」,另外在施工工法方面,也需取得海事擔保調查(Marine Warranty Survey),有了這些認證才有可能獲得保險公司的保險許可以及第三方再保的機會;第二,擁有自升式平台船舶,卻沒有相對應的技術人員,台灣船舶長期是以貨船及漁船為主,並沒有真正完整訓練的自升式平台船操船師,同時,船舶設備動態定位系統DP(Dynamic Positioning)也是未來施工船舶的標準配備,其重要性決定了海上打樁與拋石的精確性;第三,工程母港的卻乏,導致施工所需的成本上升,專用的工程重件碼頭會將前線與後線分明,前線專用於設備上載及預先組裝,後線則設立風電園區,容納各家廠商進駐,以加速風電安裝的效率。

                 傳統的海洋工程是屬於港灣工程,施作的地點都是以海岸的陸地為基準,難度較低,但是離岸工程就截然不同,不僅作業的地點距離岸邊數公里,同時,更需要許多高階的工程船舶來輔助工程的運作,技術及難度都大幅的提升,相關的認證及維運也更加困難。

                 離岸風電,不僅僅是綠能產業,同時也是經濟產業,高風險的條件下,參與其中的工程人員、設備廠商、營運公司,皆有高於傳統營建業的回報,發展離岸風電將有真正帶動台灣GDP成長與增加就業的機會。從離岸測風塔的搭建,也再次證明我們也是有能力完成高難度的離岸工程。未來,台灣團隊,更需要再「國際認證、專業人才、維運碼頭」中,投入更多的心力,建立國際水準的台灣團隊。

   

圖一-自升式平台船「宏禹一號」

圖二-拖船拖行

   

圖三-GPS定位

圖四-抱樁器導正基樁

   

圖五-S280打樁

圖六-轉接段安裝

   

圖七-平台安裝

圖八-塔架安裝

作者介紹

柯宗廷 台灣海洋重工股份有限公司總經理
海域空間規劃、施工船舶規劃、海工裝備設計、海洋工程