本書介紹離岸發電的工程、製造、維修以及氣候等知識，為參考西歐地區的發展應用狀況。
目前大部分大尺度風機的數據及經驗都來自於陸域風場，而海上結構物的設計、安裝和操作經驗則源自於海上的石油及天然氣工業，海洋風能的知識主要來自於航海。
本書分章節邀請英國、丹麥、意大利、中國、德國、荷蘭、西班牙等相關科技領域的專傢所共同撰寫，中文版由國立颱灣大學工程科學及海洋工程係所翻譯編輯，林輝政教授主審。
發展離岸風力發電對於沿海國傢來說，是產生電力的主要發展趨勢。本書由「地中海和歐洲海域的離岸風能及其他可再生能源COWEMES國際會議」（Offshore Wind and other Marine Renewable Energy in Mediterranean Seas）的參與者共同編寫完成。
歐洲將會保持離岸風場安裝經驗的主導地位，大部分跟風機相關的製造業都在歐洲進行。由於歐洲很早就開始發展離岸風電，所以目前歐洲國傢掌握瞭大部分離岸風電的重要技術。
離岸風能的利用將是人類歷史上一個主要的新發展，也是第一次大規模的工程結構安裝在海上。這些自動運轉的動態機器，期望它們能以97%以上的可用率運轉至少20年，這是非常艱钜的挑戰。
本書內容包括離岸風力發電的現況與展望，從基本原理開始介紹，書中大量圖片、圖錶與錶格，輔以詳盡文字解釋，每章末附有參考文獻，另有專業詞彙錶與索引對照，方便讀者查詢。
本繁體中文翻譯版由颱灣專業領域學者專傢與現場專傢共同完成，力求符閤最新風力發電資訊現況。
具體描述
跨越浪潮：全球能源轉型的驅動力與未來藍圖 緒論：能源革命的新篇章 在人類社會邁嚮可持續發展的大道上，能源結構的轉型無疑是當前最緊迫且最具決定性的議題之一。化石燃料的局限性及其對環境的深遠影響，促使各國政府、科研機構及能源企業將目光投嚮那些取之不盡、用之不竭的自然資源。在諸多可再生能源選項中，風能以其成熟的技術和日益降低的成本，正成為全球能源版圖中的重要支柱。然而，陸上風電的資源潛力與環境友好性已逐漸觸及瓶頸，迫使我們必須將目光投嚮更為廣闊、能量密度更高的領域——海洋。 本書將係統性地探討在這一宏大背景下，全球範圍內新興的海上風力發電技術、産業發展、政策驅動力及其未來挑戰與機遇。我們深入剖析的，並非特指某一特定區域或特定技術路徑，而是旨在構建一個關於“海洋能源如何重塑全球電力係統”的綜閤性知識框架。 第一部分：海洋風能的物理基礎與資源稟賦 理解海上風電，首先需要掌握其獨特的物理環境。與陸地相比，海洋錶麵的風能資源具有更高的平均風速、更穩定的風嚮，以及更少的地形障礙。 1. 海洋氣象學與風能評估： 本部分詳細闡述瞭海洋邊界層的氣流特性。我們研究瞭不同水域深度對風速垂直分布的影響，並引入瞭先進的數值天氣預報模型（NWP）在海上風場資源精細化評估中的應用。特彆是對於復雜海況下的湍流強度和陣風效應的量化分析，是確保風機安全和發電效率的關鍵。我們還對比瞭不同海域（如淺水區、深水區）的年平均風能密度差異，明確瞭不同地域發展海上風電的潛力基綫。 2. 海洋工程環境載荷的復雜性： 海上風機不僅要承受風載荷，還必須抵抗來自波浪、洋流和冰載荷（在高緯度地區）的綜閤作用。本書深入分析瞭結構工程學在海洋環境中的特殊考量，包括極端海況下的疲勞載荷纍積、腐蝕防護策略的優化，以及對海洋生態係統影響的最小化設計原則。這不僅是技術問題，更是跨學科工程整閤的體現。 第二部分：海上風電技術路徑的演進與比較 海上風電並非單一技術，而是根據水深、地質條件和經濟性需求，發展齣多樣的技術路綫。 1. 基礎固定式平颱技術（淺水區）： 針對水深通常小於 50 米的區域，固定式基礎結構是主流。本書詳盡對比瞭單樁式（Monopile）、導管架式（Jacket）和重力式基礎（GBS）的優缺點。重點討論瞭大型化單樁基礎在應對日益增大的機組功率（如 15MW 級彆以上）時所麵臨的動力響應和安裝工藝挑戰。同時，也探討瞭如“足闆式”（Tripod）等改進型基礎在特定地質條件下的適應性。 2. 漂浮式基礎技術（深水區）： 隨著沿海淺水區域的開發飽和，全球超過 80% 的風能資源位於深水區，這使得漂浮式海上風電（Floating Offshore Wind, FOW）成為下一代技術的核心。我們聚焦於三大主流浮式平颱類型：半潛式（Semi-submersible）、張力腿式（Tension Leg Platform, TLP）和單柱浮筒式（Spar Buoy）。分析涵蓋瞭其在水動力學穩定性、係泊係統設計（Mooring System）、動態電纜敷設以及整體係統成本控製方麵的最新突破和工程實踐案例。 3. 風電機組的特化設計： 海上環境對風機葉片、齒輪箱和電氣係統的要求遠高於陸上機組。書中探討瞭專為海上環境優化的超長葉片空氣動力學設計、更高的防鹽霧和防腐蝕等級，以及對維護便利性（可達性）的考量。特彆關注瞭無齒輪箱直驅式（Direct Drive）技術在降低維護需求方麵的優勢與挑戰。 第三部分：電網接入與係統集成挑戰 海上風電場的發電能力巨大，但其遠離負荷中心，如何高效、可靠地將電力輸送至陸上電網，是決定項目經濟性的關鍵瓶頸之一。 1. 海洋輸電技術： 本書細緻對比瞭高壓交流輸電（HVAC）和高壓直流輸電（HVDC）在海上電網連接中的適用性。HVDC 在遠距離、大容量輸電方麵的優勢被重點分析，並討論瞭集中式變電站（Offshore Substation）的設計、安裝和運行模式。對於漂浮式風電的集成，動態電纜（Dynamic Cable）的設計和壽命評估是技術難題，相關前沿研究被詳細介紹。 2. 電網的穩定性和柔性： 大規模海上風電並網對現有陸上電網的慣量和暫態穩定提齣瞭嚴峻考驗。我們分析瞭如何通過先進的電力電子控製策略（如虛擬同步發電機技術 VSM）來提升風電場的並網點剛性，確保電網的頻率和電壓穩定。此外，儲能技術（特彆是大規模電池儲能）在平抑風電間歇性、提高係統韌性方麵的作用被納入係統級分析。 第四部分：産業生態、政策驅動與經濟性評估 海上風電的成功依賴於成熟的供應鏈、強有力的政策支持和清晰的經濟模型。 1. 全球産業格局與供應鏈重塑： 本書描繪瞭當前全球海上風電産業的主要參與者、技術轉移的趨勢，以及區域集群效應的形成。從葉片製造、基礎結構建造到專業安裝船舶的運營，整個價值鏈的優化是降低 LCOE（度電成本）的核心。特彆是對專用深水安裝船（Heavy-lift Vessels）的需求增長，以及港口基礎設施升級的必要性進行瞭深入探討。 2. 政策工具箱與市場機製： 迴顧瞭各國政府為促進海上風電發展所采取的有效政策工具，包括差價閤約（CfD）、優先上網權、招標機製設計等。分析瞭不同政策機製下，項目開發商的風險分配和投資迴報率的差異。一個關鍵的議題是，如何設計齣能夠有效激勵 FOW 技術從示範走嚮商業化規模部署的激勵框架。 3. 成本下降的驅動力與生命周期評估： 通過對 LCOE 構成要素的分解，本書識彆齣當前成本的主要瓶頸（如基礎製造成本、運營維護 O&M 成本）。我們預測瞭隨著技術成熟、供應鏈規模化和安裝效率的提高，海上風電成本將如何進一步下降。同時，基於全生命周期的視角，評估瞭海上風電在碳排放和資源消耗方麵的環境足跡，並提齣瞭退役與迴收處理的前瞻性方案。 結語：通往零碳未來的深海之路 海上風電不僅是一種發電技術，更是一種重塑區域經濟、保障能源安全的戰略選擇。本書的結論是：技術的持續創新（尤其是漂浮式技術）和跨國界的政策協作，是解鎖海洋巨大能源潛能的關鍵。未來，海上風電將與氫能、智能電網深度融閤，共同構建一個更加清潔、安全和具有韌性的全球能源體係。對海洋的深入探索與負責任的開發，將是人類應對氣候變化的最有力行動之一。
著者信息
作者簡介
約翰．泰威德爾（John Twidell）
學術顧問，可再生能源及生態作傢，再生能源教授，曾任職於英國風能協會和英國太陽能協會委員會委員，物理學院委員會委員及英國議會能源特別委員會顧問。曾任牛津大學環境變化研究所和倫敦城市大學航空與工程學院訪問學者。發錶再生和生態能源的論文上百篇，齣版九本書。
葛塔諾．高迪（Gaetano Gaudiosi）
1959年畢業於尼泊爾大學海洋工程係，現為離岸和陸上風能及其他海洋可再生能源顧問。OWEMES地中海和歐洲南部海域組織主席。ATENA羅馬分會和ANIV委員。曾任ENEA風能計劃高級職員等，在核能和風能領域發錶多篇論文。在意大利等國具有多年風能領域的教學工作，近期在ENEA – UNESCO進行離岸風能網上教學。
審定者：
國立颱灣大學 工程科學及海洋工程係 林輝政 教授
國立颱灣大學 工程科學及海洋工程係 江茂雄 教授
國立中正大學 電機工程係 吳元康 副教授
國立颱灣大學 大氣科學係 林博雄 副教授
國立颱灣大學 工程科學及海洋工程係 黃心豪 助理教授
颱灣電力公司綜閤研究所 蒯光陸 副所長
颱灣電力公司綜閤研究所 鄭錦榮 組長
譯者簡介
國立颱灣大學工程科學及海洋工程係翻譯編輯群
林緻豪、施顯章、李哲偉、蔡政修、李誌中、楊適宇、連振傑、張睿倫、蔡易陞、趙紅嫣、林冠緯、林潔、林冠弘、林旻萱
約翰．泰威德爾（John Twidell）
學術顧問，可再生能源及生態作傢，再生能源教授，曾任職於英國風能協會和英國太陽能協會委員會委員，物理學院委員會委員及英國議會能源特別委員會顧問。曾任牛津大學環境變化研究所和倫敦城市大學航空與工程學院訪問學者。發錶再生和生態能源的論文上百篇，齣版九本書。
葛塔諾．高迪（Gaetano Gaudiosi）
1959年畢業於尼泊爾大學海洋工程係，現為離岸和陸上風能及其他海洋可再生能源顧問。OWEMES地中海和歐洲南部海域組織主席。ATENA羅馬分會和ANIV委員。曾任ENEA風能計劃高級職員等，在核能和風能領域發錶多篇論文。在意大利等國具有多年風能領域的教學工作，近期在ENEA – UNESCO進行離岸風能網上教學。
審定者：
國立颱灣大學 工程科學及海洋工程係 林輝政 教授
國立颱灣大學 工程科學及海洋工程係 江茂雄 教授
國立中正大學 電機工程係 吳元康 副教授
國立颱灣大學 大氣科學係 林博雄 副教授
國立颱灣大學 工程科學及海洋工程係 黃心豪 助理教授
颱灣電力公司綜閤研究所 蒯光陸 副所長
颱灣電力公司綜閤研究所 鄭錦榮 組長
譯者簡介
國立颱灣大學工程科學及海洋工程係翻譯編輯群
林緻豪、施顯章、李哲偉、蔡政修、李誌中、楊適宇、連振傑、張睿倫、蔡易陞、趙紅嫣、林冠緯、林潔、林冠弘、林旻萱
圖書目錄
前言
第一章 離岸風力發電發展──現況與展望
第二章 風力發電機基本原理
第三章 地中海的風浪條件
第四章 離岸風能的氣象及氣候預測
第五章 風機之電機概念
第六章 風場電力連結
第七章 管理架構：併網整閤和市場機製
第八章 離岸風機動態與疲勞
第九章 深海區之離岸風能
第十章 離岸風場之進齣
第十一章 標準與驗證
第十二章 深水區的離岸風機基礎
第十三章 離岸風力發電機材料
詞彙錶
索引
第一章 離岸風力發電發展──現況與展望
第二章 風力發電機基本原理
第三章 地中海的風浪條件
第四章 離岸風能的氣象及氣候預測
第五章 風機之電機概念
第六章 風場電力連結
第七章 管理架構：併網整閤和市場機製
第八章 離岸風機動態與疲勞
第九章 深海區之離岸風能
第十章 離岸風場之進齣
第十一章 標準與驗證
第十二章 深水區的離岸風機基礎
第十三章 離岸風力發電機材料
詞彙錶
索引
圖書試讀
前言
雖然麵臨許多挑戰及未知因素，但發展離岸風力發電對於沿海國傢來說，是產生電力的主要發展趨勢。本書由“地中海和歐洲海域的離岸風能及其他可再生能源COWEMES國際會議”的參與者編寫（Offshore Wind and other Marine Renewable Energy in Mediterranean Seas, ）。本書介紹瞭有關工程、製造、維修以及氣候等方麵知識，並介紹瞭在西歐地區的發展應用狀況，當然，用一本書來說明這些方麵的知識是遠遠不夠的，我們也意識到很多內容並沒有收入在本書中，例如國際法律規範、金融、保險、對環境及生態影響及其他重要的議題等。
目前大部分大尺度風機的數據及經驗都來自於陸域風場，而海上結構物的設計、安裝和操作經驗源自於海上的石油及天然氣工業，海洋風能的知識主要來自於航海。雖然已有這些經驗，但是這些已知的知識及經驗對建設離岸風場來說是遠遠不夠的，所以目前有許多離岸風場的研究和開發工作正在進行中。
如圖1所示，歐洲將會保持離岸風場安裝經驗的主導地位，大部分跟風機相關的製造業都在歐洲進行。由於歐洲很早就開始發展離岸風電，所以目前歐洲國傢掌握瞭大部分離岸風電的重要技術。
圖1 各大洲離岸風機裝機容量的比例及預測(2007~2020)(Global Offshore Wind Energy Market and Strategies 2008~2020，Emerging Energy Research, March 2008)
圖2 預計2007-2020年各年度歐洲各國海上風力機的裝機容量
離岸風能的利用將是人類歷史上一個主要的新發展，也是第一次大規模的工程結構安裝在海上。這些自動運轉的動態機器，期望它們能以97%以上的可用率運轉至少20年，這是非常艱钜的挑戰。
本書的章節由相關科技領域的專傢撰寫。我們的角色就是與這些作者一起將書中的章節連貫為一個整體，我們非常感謝他們的閤作以及無私的努力。沒有這些傑齣的作者，本書不可能齣版，再一次感謝他們。
雖然麵臨許多挑戰及未知因素，但發展離岸風力發電對於沿海國傢來說，是產生電力的主要發展趨勢。本書由“地中海和歐洲海域的離岸風能及其他可再生能源COWEMES國際會議”的參與者編寫（Offshore Wind and other Marine Renewable Energy in Mediterranean Seas, ）。本書介紹瞭有關工程、製造、維修以及氣候等方麵知識，並介紹瞭在西歐地區的發展應用狀況，當然，用一本書來說明這些方麵的知識是遠遠不夠的，我們也意識到很多內容並沒有收入在本書中，例如國際法律規範、金融、保險、對環境及生態影響及其他重要的議題等。
目前大部分大尺度風機的數據及經驗都來自於陸域風場，而海上結構物的設計、安裝和操作經驗源自於海上的石油及天然氣工業，海洋風能的知識主要來自於航海。雖然已有這些經驗，但是這些已知的知識及經驗對建設離岸風場來說是遠遠不夠的，所以目前有許多離岸風場的研究和開發工作正在進行中。
如圖1所示，歐洲將會保持離岸風場安裝經驗的主導地位，大部分跟風機相關的製造業都在歐洲進行。由於歐洲很早就開始發展離岸風電，所以目前歐洲國傢掌握瞭大部分離岸風電的重要技術。
圖1 各大洲離岸風機裝機容量的比例及預測(2007~2020)(Global Offshore Wind Energy Market and Strategies 2008~2020，Emerging Energy Research, March 2008)
圖2 預計2007-2020年各年度歐洲各國海上風力機的裝機容量
離岸風能的利用將是人類歷史上一個主要的新發展，也是第一次大規模的工程結構安裝在海上。這些自動運轉的動態機器，期望它們能以97%以上的可用率運轉至少20年，這是非常艱钜的挑戰。
本書的章節由相關科技領域的專傢撰寫。我們的角色就是與這些作者一起將書中的章節連貫為一個整體，我們非常感謝他們的閤作以及無私的努力。沒有這些傑齣的作者，本書不可能齣版，再一次感謝他們。
By John Twidell and Gaetano Gaudiosi
用戶評價
评分
說實話，我期待這本書能更多地探討一些“軟科學”層麵的內容，比如它在區域經濟發展中的角色定位，或者與漁業、航運業等現有海洋産業的衝突與融閤路徑。然而，讀完大半，我發現它更像是一本專注於技術實現和工程規範的“硬核”手冊。這並非缺點，恰恰相反，對於希望深入瞭解技術壁壘和可行性分析的讀者來說，它無疑是一本寶藏。它詳盡地梳理瞭從前期選址評估，到並網接入電網的全部技術流程，尤其是對於不同水深的平颱技術——從固定式到漂浮式——的優劣勢對比分析，簡直是巨細靡遺。我特彆欣賞作者對風險管理的關注，詳細列舉瞭在極端天氣下可能齣現的故障模式及相應的預案。那種近乎偏執的嚴謹，讓讀者在贊嘆技術進步的同時，也對海洋環境的不可預測性保持瞭足夠的敬畏。它更像是一份為未來十年內場址勘測人員準備的案頭工具書，而不是一本麵嚮大眾普及的科普讀物。
评分這本書的語言風格非常剋製和理性，幾乎沒有使用任何煽情或帶有個人色彩的詞匯，純粹是基於數據和事實的陳述。這使得它在講述那些關於環境影響和生態平衡的部分時，顯得格外有力。比如，它對海鳥遷徙路徑乾擾、海洋哺乳動物聲學汙染的評估方法，描述得極為客觀，既沒有過度誇大環境風險，也沒有輕描淡寫地將其忽略。它將這些環境指標量化，並置於整個項目的成本效益分析之中，讓讀者明白，可持續發展並非一句空話，而是必須在工程預算和環境影響之間尋求一個動態的平衡點。我感覺作者在撰寫這些部分時，是站在一個項目審批委員會的角度，力求呈現最全麵的、不帶偏見的論據，這對於需要做跨學科研究的人來說，無疑提供瞭極佳的參照樣本。
评分這本書的封麵設計著實吸引人，那片深邃的藍色調配上簡潔有力的白色字體，給人一種專業而又不失現代感的感覺。我本來是抱著一種“瞭解一下新事物”的心態翻開它的，畢竟“離岸風力發電”這個概念對我來說，更多地停留在新聞報道和宏大的政策口號層麵，遠不如陸上風電那麼直觀。但這本書一上手，就展現齣瞭它紮實的學術功底。它的行文流暢，邏輯嚴密，作者似乎非常擅長將那些復雜的工程原理和環境影響分析，用一種相對易懂的方式串聯起來。特彆是關於基礎結構設計的部分，簡直是教科書級彆的細緻。我記得有一章專門講瞭如何應對海洋環境中的腐蝕和疲勞問題，那段文字讀下來，我仿佛身臨其境地站在瞭工程師的角度去思考那些材料選擇和維護周期，對於一個非專業背景的讀者來說，能被引導到這個深度，是非常難得的閱讀體驗。它沒有過多地陷入枯燥的數學推導，而是通過清晰的圖示和案例分析，搭建起一個完整的知識體係，讓我對這個新興能源領域的復雜性有瞭更立體、更深刻的認識。
评分這本書的修訂版在信息更新上做得非常齣色，這一點從它對最新法規和技術標準的引用就可以看齣。我印象最深的是關於供應鏈韌性和關鍵材料本土化策略的探討。在當前全球能源地緣政治日益緊張的背景下，如何確保大型關鍵部件，比如葉片和塔筒的穩定供應，成為瞭一個戰略問題。作者沒有迴避這個敏感點，而是非常客觀地分析瞭不同國傢和地區的産業鏈布局，並嘗試建立一個評估模型來衡量供應鏈中斷的潛在衝擊。這種宏觀視角下的分析，超越瞭一般的工程技術書籍的範疇，開始觸及到能源安全和國傢競爭力的問題。雖然文字的密度依然偏高，需要時不時停下來查閱一些專業術語，但這種知識的厚重感，正是它區彆於市麵上那些浮於錶麵的介紹性讀物的價值所在。它提供的是一個可以作為決策參考的知識框架。
评分我不得不說，這本書的排版和圖錶質量是頂級的。作為一本技術密集型書籍，清晰的圖示是理解復雜結構的生命綫。這本書在這方麵做得堪稱典範，無論是剖視圖、流程圖還是數據對比錶，都達到瞭齣版界的一流水準。特彆是對於漂浮式基礎設計中那些復雜的係泊係統和動態載荷分析的示意圖，即使我沒有直接閱讀文字，光是看圖就能大緻把握其核心的受力原理。這極大地提升瞭閱讀效率。不過，也正因為其極高的專業門檻，它可能不太適閤那些想在周末輕鬆閱讀，隻是想知道“離岸風電靠不靠譜”的普通讀者。它更像是高等院校相關專業的教材，或是行業內資深人士進行技術復習和知識更新的參考書。它用一種近乎無聲的、但極其堅實的方式，構建起瞭一座通往行業核心知識的知識橋梁，需要讀者投入相當的精力和專注力去攀登。
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