NCREE-2017-017
時間 2018-01-16
標題 台灣離岸風力機支撐結構設計準則研擬對策
作者 鄧崇任蔡原祥翁元滔邱世彬柴駿甫
摘要
就離岸風力機或風電場的設計及營運而言,其風場開發或風力機的設計標準及驗證(認證),通常是採用國際電工委員會所制定的IEC 61400系列標準(或規格)。然而各國因地理位置的不同,所遭遇的環境影響因素,不同於國際標準中所訂定的條文。例如台灣是易受颱風與地震侵襲的區域,對於風力機上部RNA或下部支撐結構設計,以至於風力機整體,就必須考慮颱風及地震的影響,亦即除考慮國際標準外,須有額外考慮地區環境影響的標準,才可有效的進行抗颱耐震型風力機的設計,且須經由合適的驗證體系確認,方可確保風力機在其使用期限內安全的運轉。對於風力機設計標準,本研究比較IEC 61400國際標準(或規格)與台灣CNS、中國國家標、日本產業標準相互對照關係,並說明不同驗證體系如IEC、DNVGL、日本JEMA、北京鑒衡認證中心所遵循的標準,其中後二者對颱風標準有其訂定的設計條文所依循。
對於台灣離岸風力機支撐結構設計準則的擬定,則導入DNVGL-ST-0126支撐結構與DNVGL-ST-0437環境載重標準,並詳細陳述其他可引用之規範來源,並說明擬定之環境條文內容及海上風機等級標準。此外,對於台灣海峽本土特殊的海況條件,如東北季風所引發的風浪,使用彰濱外海浮標資料研究其波浪頻譜特性,以檢驗IEC或DNVGL所使用的JONSWAP波浪譜是否能適用於台灣海峽,此對於海上風機的設計至關重要。對於風力機載重組合,則說明比較IEC與DNVGL之異同之處並舉實際範例加以說明。亦探討風速極端值回歸方式,說明各家版本不同方法如獨立暴風法(method of independent storm)、超越門檻峰值法(peak over threshold)與蒙地卡羅模擬之不同處,然而對於極端值的探討並無定論,仍有待更進一步研究。本研究結果建議宜引用針對台灣離岸特有海洋及環境條件所研擬之「台灣離岸風力機支撐結構設計準則」,以提高支撐結構之抗颱耐震安全性。
關鍵字 風力機、支撐結構、耐震安全
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