｜大型陸域風場運維監控技術研究

摘要：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。

Abstract: This article focuses on SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) structure of large onshore wind turbines in Taiwan. We propose a feasible SCADA structure to monitor wind turbine operation independent from the original manufacturer’s SCADA program. This SCADA can integrate the operating signals from various wind farms and different turbines. This will let operator and maintenance companies reduce their time to react on warning or failure events through a single interface. We finally show that OPC (OLE for process control) communication can indeed establish an integrated SCADA interface to manage data exchange between multiple wind turbines and wind farms.

關鍵詞：風力發電機、風場、運維、監控

Keywords：Wind Turbine, Wind Farms, Operation & Maintenance, SCADA

前言
國內陸域大型風力發電發展多年，截至101年底，已經有314座風力機組，超過600 MW的裝置容量。後續包含開發中以及規劃中的陸域風場，預計在2020年前有機會達成裝置容量1200 MW的目標。

相對於離岸風電來說，陸域在全球來說已經是非常成熟的產業，運轉的可用率也非常穩定，超過95 %已是非常基本的水準，也因此後續的運維成本得以降低，直接影響到整個風力機運轉年限的發電成本。在許多歐美國家，由於其一般民生用電的售電價格較高，陸域風電的發電成本已經低於市電價格，是非常有競爭力的再生能源。反觀我國目前陸域風電，由於機組皆採國外進口的系統，一直以來，國內風力機維修皆須仰賴國外原廠支援，無法建立完整且可掌握核心技術的維修能量，加上國外機種進到台灣有出現許多水土不服的狀況，使得可用率無法達到水準，運維成本也就相對的高。

因此，未來這方面唯有透過國外原廠、國內代理商、運維廠商、機電與維修廠商等，結合學研單位共同來有效的整合設計分析能量與維修技術，將國內風力機面臨的主要與次要問題全面性的歸納整理，逐一推動與促成具備維修實力的國內廠商，協助建立風力機維修與保養的技術，並落實與移轉其技術於國內廠商與技師，有效創造運維廠商的產業價值並提供風力機運轉商的技術需求，滿足實務面的技術需求與達成風力機運維產業的經濟模式。

以運維技術而言，國內仍缺一個直接而有效率的整合式監控系統，透過各風場之運轉資訊回傳，可橫向與垂直聯繫各管理單位與運轉單位。本研究乃針對目前國內陸域的一些主要機種的通訊架構進行研究，以期未來能夠協助廠商建立具備整合性之即時監控平台。以下第二章將從風力機的監控系統架構開始介紹，接著第三章進入控制器通訊架構的分析，第四章則是筆者研究團隊所完成的測試結果，最後為結論與建議。