【專題探索】風力機風資源評估及人工智慧發電預測應用探討
許中駿 (2020/04/09) 《台經月刊第43卷第4期》
風力發電系統由製造到發電過程皆有著對環境友善與可持續發展的優越特性，因此成為近年來發展最蓬勃的再生能源。根據台電陸域風力發電機的發電歷史資料，台灣陸域風能來源主要依賴秋季與冬季之東北季風，而在夏季則因為北迴歸線的直射造成風力大減，且由於風機無法在夏季時颱風環境化操作，因此造成在台灣用電量最高的夏季而無法完全依賴使用風電。
2015年蘇迪勒颱風通過台灣台中地區也造成台中及石門共七座風力發電機倒塌，約造成新台幣五億元的投資損失，而此倒塌風機距離除役年限約尚有十年之久。可歸咎於此次颱風因沒有透過風力預報，針對此倒塌地區預測風速分布，以及該風速類型對運轉風機之結構計算，形成運轉廠家無法有效預防與確保，而造成重大損失。因此局部風速預報與風機系統整合計算是我國必須參與的研發課題。
台灣島內人口稠密，因此無法如同日本與歐洲，將陸域風電建設在內陸或丘陵地區，另一方面，陸域風電因為複雜地形影響（例如：紊流）造成的發電量效益課題，更突顯風資源與風場評估的重要性。現階段台灣在風力機的發展推動上，已逐步由陸域過渡至海上發展，並由政府主導、民間投資，透過離岸風電的建置將風力機組建構在風能較佳的海域，既可遠離人群避免生活干擾，亦可達到綠能減碳與促進產業發展。由於離岸風電建置位於海上，因此對於維修作業、運轉保養、發電併網規劃、天災預防與實驗驗證，皆須透過穩定可靠的風力評估與發電預報技術。且對於未來離岸風電之發電量與電網或微電網調度匹配，需要相應的操作策略，又因風力發電係依靠自然風力發電，故良好的風能預測與風機發電預報是建構與發展離岸風能產業的重要基礎。
淺談風資源特性
風是空氣受不同大氣壓力而導致的移動現象，當大氣之間存在壓力差時，則空氣將會由高壓區域流向低壓區域。風的強度或速度主要受以下兩要素影響：(1)為兩地區壓力差異(pressure difference)的多寡，壓力差異愈大則風的速度愈快，而大氣壓力則來自於太陽熱對空氣的加熱；(2)隧道效應(tunneling effect)，風速主要受到地形、地貌的影響，如峽谷與大樓間隙等。因此，根據風的流動過程又可將風分類為四種，分別為：
（一）行星風系
行星風系(Planetary Winds)係忽略地形、地貌影響之低層大氣之氣流，包含東北季風、東南季風、溫帶西風帶與極地東風帶。這些風況整年皆非常的平穩並受緯度壓力帶所控制。
（二）季候風系
季候風系(Monsoon Winds)係為陸地與海洋之間的溫度差異，造成兩區域之間的氣壓分布差異，也形成兩區域之間在不同季節的大氣壓力變化。因此形成風向大致相反的季節性風系，稱為季候風。其主要為風向在夏季由海洋吹向陸地，冬季風向則由陸地吹向海洋。
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