風力發電廠

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。

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。

2003年風力發電機製造商與市佔圖

• 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收购近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。[3]
• 青岛格林风新能源设备
• 金風科技（中國）
• 華銳風電（中國）
• 东方电气（中國）
• 国电联合动力（中國）
• 广东明阳风电（中國）
• 上海电气（中國）：2010年末与西门子合作成立西门子上海电气风电，公司是否仍然存在不明
• 湘电风能（中國）
• 远景新能源（中國）
• 沈阳华创（中國）
• 浙江运达（中國）
• 三一重工（中國）
• 重庆海装（中國）
• 常牵（中國）
• AUSSIEWIND (台灣)
• GINOTEX (台灣)

• 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 （页面存档备份，存于） analysis（2011年4月）

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）发电容量的「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。

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[18]。目前風力發電為政府的重要政策之一[19]。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[20]。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[21]，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[22]，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 [23]。此外風機也需留意沙害[24]。

台灣目前沒有自主設計風機的能力[25]。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。

• 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）[26]。
• 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。

2017年底美國各州風力發電裝置量。

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%[27]。

• 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%。[28][29]

2015年德國風力發電概況簡介. [30]

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%）

• 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。

在1970年代，丹麥是發展商業風力發電的先驅，并且今天近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％。[31] 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年达到50％。[32]

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％条件下[31]。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，丹麥的容量达到3,927 MW，風電佔該國整體發電量比例為28％。[33]

• 米德尔格伦登（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（西门子）機組，共207 MW。