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作者:郭啟榮、李毓仁、郭吟翎、徐崧蔚低階熱能發電的有機朗肯循環機組開發與測試

依據熱源、冷源溫度條件，選擇適用有機工作流體，有機朗肯循環（Organic Rankine Cycle，ORC）機組可將熱源和冷源間的溫差熱能轉換為電力輸出，適合工業餘熱、地熱/溫泉、廢棄物熱能、生質熱能、太陽熱能等低階或中階熱能利用。ORC迴路系統主要關鍵元件有昇壓泵浦、蒸發器、作功元件、冷凝器等，本文以工研院成功開發的10瓩ORC發電機組載台，探討介紹ORC機組的設計、開發和性能測試結果。

作者:張家銘高溫超導發電機設計應用於風力發電系統之研究

本文針對再生能源應用之高溫超導發電機（High Temperature Superconducting Generator, HTSG）進行探討。風力發電於再生能源應用中，其發電機容量是關鍵的研究議題，如何增加發電機功率密度與磁裝載能力是不可或缺的項目，此技術可透過高溫超導線材提供極高的電流傳輸能力，藉此產生強大的磁場強度。本文主要研究項目與步驟可分為兩大項說明，首先廣泛蒐集國內外相關之文獻與專利資料，並就其中關鍵技術探討分析，進一步針對HTSG於超導狀態下之電機磁路模擬，並且依據模擬結果，詳細規劃HTSG雛型機之規格、實體設計與製作。

作者:曾瑞堂、劉瑞弘大型風電調速機構之技術現況

目前大型風力機為了併網，廠商最常應用的方案是在發電機後端配置一具有複雜控制系統的電力轉換器，而在不良的操作環境下，電力轉換器的可靠度經常受到環境嚴格的挑戰，因此，無電力轉換器之大型機械變速風電系統應為解決此一問題之重要技術方案。本文探討無電力轉換器之大型機械變速風電系統，分析其系統配置、相關專利與關鍵技術。

作者:陳美蘭、林勝豐、胡哲魁離岸場址風力機安全之風況條件評估

風力機因環境條件不同影響會影響其負載、耐久性和運轉等問題，每個外部環境條件可分為正常條件及極端條件，取決於風力機設置之場地或場地種類。為了瞭解特定離岸場址風力機安全條件，本研究使用嘉義外傘頂洲風能觀測站資料進行80m輪轂高度之場址條件分析以及風況模型分析。評估結果顯示此場址平均風速為8.01 m/s、50年極端風速為38.0 m/s、平均風切指數為0.08、平均擾流強度為9.6 %（at 15 m/s）、有效擾流強度為12.5 %，其擾流強度均小於IEC61400-1。

作者:郭啟榮、徐菘蔚、李毓仁ORC發電機組開發與應用

有機朗肯循環（organic Rankine cycle，ORC）為目前將中低溫熱能轉換為電力最有效率且最經濟實惠的方法，因此廣泛應用於工業餘熱/廢熱、地熱/溫泉、生質熱能/廢棄物熱能和太陽熱能等發電用途；一般而言，若熱源溫度超過70 ℃就具備經濟價值。工研院結合國內廠商設計、開發數十瓩~數百瓩級發電容量的ORC機組，建立系統設計/分析/整合/測試、關鍵元件（蒸發器、冷凝器、膨脹器選型、PLC控制器）開發等核心技術，可因應用戶端熱源條件，設計、開發最大發電量和最大經濟效益機組。目前已完成50瓩螺桿膨脹機ORC和250瓩渦輪機ORC示範機組；並完成50瓩ORC機組開發和性能測試，其發電效率優於國際同等級產品，預計102年~103年商品化。國人完全掌控ORC研發技術且自製率百分之百，具有ORC機組價格競爭優勢和高性能產品特性，將有助於開創我國中低溫熱能ORC發電產業。

作者:劉瑞弘、張家銘大型陸域風場運維監控技術研究

本研究主要針對目前台灣陸域大型風力發電機的監控與通訊架構進行深入探討，提出一可行之監控架構，能獨立於原本國外原廠監控程式之運作方式。並且可將不同風場、不同廠牌之系統做整合，達到所謂跨風場的風力機整合監控系統，使得開發商與運維廠商，能夠透多一個單一介面，對所有風力機進行監看、控制等功能，以提升廠商在處理風力機突發事件時的反應時間。本研究結果也初步驗證，透過OPC（OLE for process control）的通訊方式，的確可以建立一整合的介面，將多部風力機的運轉訊號整合在一起，達成跨風場監控的目標。

作者:吳孟儒、劉瑞弘、陳錦城、張家銘離岸風場運維策略與成本分析技術

本文針對目前台灣離岸風場運維策略進行深入研究。國內在陸域風電發展上已十多年經驗，然而在離岸風電上，並沒有任何實際開發經驗，離岸風電與陸域風電兩者最大差異的困難處，並僅是風力機組本體的技術，而是由於風力機建置於海上，天候的考量上，除了風況外，惡劣的海象更是影響施工，整個工程困難度提升許多。也因此，相較陸域風場而言，離岸風場從規畫之初，到風場建造、正式運轉與長期維護等方面，事前精確的運維管理策略會是極重要的關鍵技術，考慮到離岸風場一旦發生故障，如果無法快速因應，損失的嚴重程度要比陸域風場高出好幾倍。本文使用運維分析軟體針對2020年台灣離岸風場進行模擬，分析結果可得到年度可用率為95.0 %，年度維修金額約2.29歐元/KWh，每年運維成本估算為10.9百萬歐元。本文並針對分析結果進行方向性最佳化，找出更好的維運策略。總而言之，離岸風場的運維策略對於整體風場營運成本有絕對的影響，運維方案的好壞將決定未來離岸風電後續運維成本與可用率的優劣。

作者:呂錫民離岸風力機機艙之技術挑戰與研發趨勢

因為具有發電系統，所以傳統風力機機艙是十分沉重的，特別是在海上的應用，機艙內有大質量功率頻率升壓變壓器，以及銅導體發電機等機電組件，更增加其本身重量負荷。例如，一個0.69/33 kV 2.6 MVA變壓器，重量和體積已在6-8噸和5-9立方公尺之間，因此，一個10百萬瓦直驅永磁發電機可重達300噸。此不利因素嚴重地增加了塔架結構和渦輪機的安裝與維護成本。一般而言，塔成本占風力機組件總成本約26 %，而安裝成本則約占整個風力機資本成本的20 %。典型離岸風力機的維護成本約2.3美分/千瓦小時，平均要比陸域風力機高出20 %。本文內容在於闡述如何減少離岸風力機機艙重量和體積的技術挑戰與研發趨勢等議題。另外，本文也就傳統風力發電技術作了全面性的分析與比較。

作者:陳錦城、劉瑞弘、張家銘、吳孟儒、彭致勛、林其光MW級風力機液壓系統性能改良案例分析

液壓系統漏油為現有風力發電機組中故障的主要原因之一，本研究以台電2 MW風力機為例，透過實際觀察探討故障成因，利用自主技術改善原廠設計缺陷，本文中所提出之改善方案使液壓系統能夠長時間穩定運作，並且延長煞車來令片壽命，避免影響轉向軸承功能，有助於節省維修成本。

作者:吳孟儒、陳錦城、劉瑞弘、張家銘MW級陸域風力機之塔架振動分析與檢測

本文探討風力發電機塔架會造成自然頻率差異的影響成因，包括風力機塔架組件設計參數、量測法蘭面間隙問題、建立原始設計型式風力機與具有法蘭面間隙風力機3D模型；以此為基礎藉由數值模擬計算風力機塔架的自然頻率理論值，同時，也詳細列出法蘭面高強度螺栓鎖固理論、實際鎖固扭力值，確保法蘭面螺栓適當鎖固兩節塔架，並在具有間隙之風力機法蘭面進行實地非破壞性檢測，確保每顆螺栓的完整性，確保目前塔架法蘭面的結構強度不因螺栓造成影響。並進一步實際在塔架法蘭面上裝置監測系統，直接量測塔架振動數據並分析，詳細記錄長時間塔架振動頻率趨勢。

作者:顏得宗高溫超導技術於風力發電之應用

離岸風能朝向高功率風力機發展，且傾向於採用直驅式設計以提高可靠度。目前2種直驅式風力機採用的發電機：永磁同步式發電機及傳統激磁式同步發電機，隨著功率的增加將變得更大更重，造成離岸風力機的安裝更加困難。隨著高溫超導材料的發現，以及超導線材製作技術漸趨成熟，高溫超導發電機有望提供離岸風能更輕、更小的高功率發電機。此外，超導電纜亦可減少離岸風能輸電回岸上時產生的線損，同時也避免了在風力機上安裝變壓器的需求。本文針對超導發電機及超導電纜2種超導應用，說明高溫超導技術在風力發電領域的優勢。

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