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研究生: 盧欣怡
Lu, Xin-Yi
論文名稱: 離岸風力發電機維護運轉成本最佳化
Optimizing the operation costs of offshore wind turbine maintenance
指導教授: 林珮珺
Lin, Pei-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 交通管理科學系碩士在職專班
Department of Transportation and Communication Management Science(on-the-job training program)
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 離岸風力發電維護最小成本整數線性規劃
外文關鍵詞: Offshore Wind Power Maintenance, Minimum cost, Integer Linear Programming
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  • 當今全球暖化的加速,再生能源的發展顯得相當重要,我們所即將面臨能源短缺的危機,在台灣擁有世界上風況最好的20處離岸風場,其中臺灣海峽即占16處,且加上政府推動發展離岸風電產業,有機會搶攻亞太市場,在全球快速發展風力發電的情況下,未來20年將進入風機運轉維護的重要週期,運轉維護工程將帶來龐大的商機。
    而一個好的風場,最重要的任務是要能有效的發電,供電後所產生的盈餘是任何一個風場,所要達到的最大目標,然而在風機建置完成後,往後20年的維護與營運工作將是一個風場最大的關鍵,其中運轉維護成本占整個離岸風場的15~20%,有效降低運轉及維護成本及規劃出最佳維運策略將是風場管理者最關心的議題,因此本研究探討影響離岸風力發電機發電量之因素包含到港距離、海氣象條件、風機可靠性等重要影響因子,並探討在符合各項作業安全的條件,且考量風機效能的狀況下,進行海上維護作業,以彰濱外海海氣象資料進行研究,以單日維護模型建構、三日維護模型建構、評估調整後維護模型建構進行離岸風力發電機維護運轉成本最佳化求解,以達離岸風力發電機維護運轉成本最佳化。
    研究結果顯示,在資源充分的情況下,選擇單日維護模型進行維護將為最佳的選擇方案,而選擇三日維護模型將有機會降低船租成本,但同時也可能須承擔其他因素所造成維護成本上升之風險,另比較夏季與冬季之維護成本差異,發現兩者維護成本落差高達4成,需於維護任務開始前進行離岸風力發電機維護運轉成本之規劃。

    The most important of a good wind farm is to be able to generate electricity efficiently. The surplus generated after power supply is the biggest goal to be achieved by any wind farm. However, after the completion of the construction of the wind turbine, the maintenance and operation will be the biggest key to a wind farm of the next 20 years. Operation and maintenance costs account for 15-20% of the entire offshore wind farm. Effectively reducing operation and maintenance costs and planning the best maintenance strategy will be the most concerned by wind farm managers. The research is carried out based on the meteorological data of the coastal waters and the construction of a one-day maintenance model, a three-day maintenance model, and after evaluation and adjustment model. The maintenance model is constructed to optimize the maintenance and operation cost of offshore wind turbines to Optimizing the operation costs of offshore wind turbine maintenance. The research results show that when resources are sufficient, choosing the one-day maintenance model for maintenance will be the best option, and choosing the three-day maintenance model will have the opportunity to reduce the cost of chartering, but at the same time it may also risk of rising maintenance costs. To compared with the difference season , It is found that the difference in maintenance costs between summer and winter is as high as 40%.

    目錄 I 表目錄 III 圖目錄 IV 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究範圍與限制 7 1.3 研究目的 8 1.4 研究流程 9 第二章 文獻回顧 11 2.1 離岸風力發展現況 11 2.1.1 國外離岸風力發展概況 11 2.1.2 國內離岸風力發展概況 14 2.2風機維運情況 17 2.2.1 先進國家風場維護與營運管理方式 17 2.2.2 影響各風場維護與營運管理之相關因素 21 2.2.3 風力發電機的維運階段 24 2.2.4 離岸風場維護方法 26 2.3小結 27 第三章 研究方法 28 3.1 單日維護模型建構 28 3.2 三日維護模型建構 38 3.3 評估調整後維護模型建構 46 第四章 模型測試 48 4.1 數學模型驗證 48 4.1.1 單日維護數學模型 50 4.1.2 三日維護數學模型 54 4.1.3 評估調整後數學模型 56 4.2 求解結果及分析 57 4.3 小結 60 第五章 結論與建議 61 參考文獻 63 英文參考文獻 63 中文參考文獻 64 網路資料 65 附錄 67

    英文參考文獻
    1.Feng, J., Jia, X., Zhu, F., Yang, Q., Pan, Y., & Lee, J. (2019), "An intelligent system for offshore wind farm maintenance scheduling optimization considering turbine production loss, "Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 37, pp.6911-6923.
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    5.Perez-Canto, S., & Rubio-Romero, J. C. (2013), "A model for the preventive maintenance scheduling of power plants including wind farms," Reliability Engineering & System Safety, 119, pp.67-75.
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    中文參考文獻
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    7.徐力平、林新華(2019),「荷蘭離岸風電產業發展策略」營建知訊,433期。
    8.財團法人金屬工業研究發展中心(2019),「離岸風場運轉效益分析」,經濟部能源局能源知識庫。
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    15.劉瑞弘、吳宗亮、鐘裕亮(2009),「風力機智慧維護系統介紹」機械工業雜誌,319期,頁53-54。
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    網路資料
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    https://www.dnv.com/services/wind-turbine-inspections-3845
    2.OMG
    https://theogm.com/2019/07/18/altitec-academy-earns-new-gwo-blade-repair-certification-sourceogmwtvemail/
    3.POPULAR MECHANICS
    https://www.popularmechanics.com/technology/infrastructure/a24845/wind-turbine-maintenance/
    4.工業技術研究院 (2019),追風歷程。https://www.twtpo.org.tw/onshore_list.aspx?category_id=138
    5.美國能源部
    https://www.energy.gov/eere/wind/career-map-wind-technician
    6.SEMI (2020),綠能產業發展大步起飛 SEMI看好臺灣成為亞太離岸風電出口中心。https://www.businesstoday.com.tw/article/category/80393/post/202005210029
    7.中華民國經濟部秘書室(2018),離岸風電購電先遴選後競價 回歸市場機制。 https://www.moea.gov.tw/Mns/populace/infographics/Infographics.aspx?menu_id=13724&info_id=75
    8.永傳能源股份有限公司,離岸風場運轉服務,風場其他附屬構件。https://www.taiwangenerations.com/operation-and-maintenance
    9.李君禮(2018),經濟部公開離岸風電潛力場址容量分配遴選委員名單。 https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/news/News.aspx?kind=9&menu_id=4360&news_id=15005
    10.李君禮(2019),經濟部關心示範風場設置 達成2020年離岸風電設置目標。 https://www.moeaboe.gov.tw/ecw/populace/news/News.aspx?kind=1&menu_id=41&news_id=16478
    11.邱一庭(2018),國際綠能低碳推動現況與趨勢。 https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sgXm.htm
    12.能源及減碳辦公室 (2019),離岸風電推動現況與展望。https://www.ey.gov.tw/Page/448DE008087A1971/a26c4710-7e36-4d89-94f2-593f73a47452
    13.能源減碳辦公室(2018),綠能科技產業創新推動方案進度及成果。https://www.ey.gov.tw/Page/448DE008087A1971/8484fe7c-6e0c-4f4b-a79f-4e9b6076c2bc
    14.國家發展委員會(2020),綠色能源,經濟小辭典 https://www.ndc.gov.tw/News_Content.aspx?n=01B17A05A9374683&sms=32ADE0CD4006BBE5&s=AAB1485BCDFBB925
    15.曾筱君、龔國慶(2019),離岸風力發電開發前 海洋基礎生產力如何隨季節變化?,科學月刊, 第455期。https://www.scimonth.com.tw/tw/article/show.aspx?num=2285&tags=%E6%B5%B7%E6%B4%8B&page=1
    16.劉銘真(2019),台灣首座離岸風場海洋風電正式開始商業運轉。https://formosa1windpower.com/

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