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研究生: 王銘鴻
Wang, Ming-Hung
論文名稱: 以層級分析法來探討離岸風電之浮式風車水下基礎建設之研究
Using the AHP to explore the research on the underwater infrastructure construction of floating windmills for offshore wind power
指導教授: 蔡明田
Tsai, Min-Tien
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程管理碩士在職專班
Engineering Management Graduate Program(on-the-job class)
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 64
中文關鍵詞: 浮式風機水下基礎建設金屬架構混凝土架構
外文關鍵詞: floating wind turbine, underwater infrastructure, metal structure, concrete structure
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  • 浮式風機依靠著自身浮台的懸浮力,將發電風機模組支撐在海面上進行發電,而浮台本體的材質和設計,大大的影響著浮式風機的使用壽命。
    本研究探討[影響浮式風機水下基礎設計評量因素],將風機水下基礎建設需考量的建造材質、設計方式、建設前需考慮的各構面、包含其用料材質等,及影響浮式風車平台使用壽命的各種因素條列式劃分、設計問卷後,邀請業界專家以層級分析法(AHP)進行問卷分析,藉由專家評估所認為可能影響浮式風機水下基礎設計評量因素的各種成因,最終權重排序前三大影響因素做建議,提供給案例公司作為內部參考以期望將浮式風車發電之壽命延長。
    以 AHP分析軟體進行分析後發現,水下基礎建設不論使用金屬架構/ 混凝土架構,皆有其不同的權重順序,以下為各自權重排列順序:
    A. 金屬架構設計:制御理論排名第一,達 0.2036,經濟因素排名第二,達 0.1874,法規和標準第三,達 0.1871。因此在金屬架構材質設計面,業者在規劃設計初期,應首重制御理論,注重風機運轉穩定性分析 & 反饋控制,以提高風機使用效率。
    B. 混凝土架構設計:經濟因素排名第一,達0.2121,法規和標準排名第二,達0.1943,力學和動力學第三,達0.1746。在混凝土架構材質設計面,業者在規劃設計初期,應首重經濟因素,注重維護成本 & 成本效益分析,以降低風機營運成本。

    The floating wind turbine relies on the levitation force of its own floating platform to support the power generation wind turbine module on the sea surface to generate electricity. The material and design of the floating platform body greatly affect the service life of the floating wind turbine.
    This study explores [Factors affecting the design evaluation of floating wind turbine underwater foundations], including the construction materials, design methods, various aspects that need to be considered before construction, including their materials, etc. that need to be considered in the construction of underwater wind turbine foundations, and their impact After the various factors of the service life of the floating wind turbine platform were divided into items and a questionnaire was designed, industry experts were invited to conduct a questionnaire analysis using the Analytical Hierarchy Process (AHP), and the experts evaluated the factors that may affect the underwater foundation design evaluation of the floating wind turbine. Various causes of factors, and the final weight ranking of the top three influencing factors are made and suggestions are provided to the case company as an internal reference in order to extend the life of floating wind turbine power generation.
    After analysis using AHP analysis software, it was found that underwater infrastructure construction has different weighting orders regardless of whether it uses metal structures or concrete structures. The following is the order of their respective weights:
    A. Metal structure design: Control theory ranks first at 0.2036, economic factors rank second at 0.1874, and regulations and standards rank third at 0.1871. Therefore, in terms of metal structure material design, industry players should first focus on control theory in the early stages of planning and design, and should focus on fan operation stability analysis & feedback control to improve fan efficiency.
    B. Concrete structure design: Economic factors ranked first at 0.2121, regulations and standards ranked second at 0.1943, and mechanics and dynamics ranked third at 0.1746. In terms of concrete structure material design, industry operators should give top priority to economic factors in the early stages of planning and design, and should focus on maintenance costs & cost-benefit analysis to reduce turbine operating costs.

    摘要 i Extend Abstract ii 誌謝 v 目錄 vi 表目錄 viii 圖目錄 x 第一章 緒論 1 第一節 研究動機 1 第二節 研究背景 2 第三節 研究的重要性 3 第四節 研究的目的 4 第五節 研究流程 4 第二章 文獻探討 6 第一節 水下基礎建設種類說明 6 第二節 水下基礎建設 ~ 金屬架構設計 11 第三節 水下基礎建設 ~ 混凝土架構設計 18 第三章 研究方法 21 第一節 研究架構 21 第二節 研究對象 23 第三節 研究工具 ~ AHP 層級分析法 25 第四章 研究結果與討論 30 第一節 問卷回收結果 30 第二節 一致性檢定 30 第三節 相對權重計算 31 第四節 各構面因素分析 33 第五章 結論與建議 41 第一節 研究結論 41 第二節 研究貢獻 42 第三節 後續研究建議 42 參考文獻 44 附錄 46

    [1] 行政院國家永續發展委員會,「台灣永續發展目標」( 2019-July ) https://ncsd.ndc.gov.tw/Fore/AboutSDG
    [2] 圖片1源自台灣科技媒體中心 / 浮式離岸風機發展趨勢與挑戰 https://smctw.tw/9168/
    [3] 表3源自國立成功大學楊瑞源教授-Study on Ocean Renewable Energy - Wind/Solar/Wave/Current 課程教材。
    [4] 科學發展期刊 (2019.Aug. 560期)
    [5] 圖3 Journal of Taiwan Society of Naval Architects and Marine Engineers, Vol.41, No.4, 2022 [6] 林曉琪副研究員(2019-07-03) 「台灣再生能源推動聯盟 ~ 離岸風力機的雙腳,水下基礎技術初探」 [7] 陳正平 技師 ( 2014-05-05 )「台灣省土木技師公會-技師報 淺談「鋼材腐蝕類型與防蝕方法」
    [8] (2024.03.29)富祥防鏽科技股份有限公司 專業知識
    [9] 溫志中、林鳳嬌、羅建明、柯正龍、葉秀貞 ( 108年 6月 ) 交通部運輸研究所中文版-數位典藏-港灣技術季刊-離岸風機金屬腐蝕調查研究
    [10] 溫德比離岸風力發電廠 - 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)
    [11] 丹麥工程專刊介紹 ~ Elkraft igang med verdens første offshore møllepark. | Ingeniøren
    [12] Infolink 浮式風機簡介(上):全球市場預估與政策統整
    [13] 布萊斯離岸風電場介紹 https://en.wikipedia.org/wiki/Blyth_Offshore_Wind_Farm
    [14] Alexandre Mathern, Christoph von der Haar and Steffen Marx, “ Concrete Support Structure for offshore Wind turbines: Current status, Challenges, and Future
    [15] 維基百科 ~ 層級分析法 https://zh.wikipedia.org/zh-
    tw/%E5%B1%A4%E7%B4%9A%E5%88%86%E6%9E%90%E6%B3%95
    [16] 國立東華大學企業管理學系 教授褚志鵬 (2009), 層級分析法(AHP)理論與實作
    [17] 鄧振源、曾國雄(1989),層級分析法(AHP)的內涵特性與應用,中國統計學報,第27 卷,第 6 & 7 期

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