撰稿 / 何郁庭（科推中心特約編輯）

審訂 / 廖國偉 主任（國立臺灣大學生物環境系統工程學系暨研究所）

　　離岸風電是臺灣綠色能源轉型的重要戰略之一。儘管臺灣海峽具有設立離岸風機的絕佳風能，但同時也面對著海流、季風與颱風等劇烈氣候事件的嚴苛考驗。因此，精準評估氣候風險並規劃最適風機維修方案，能延長風機使用壽命，並大幅降低維修與出海成本。國立臺灣大學生物環境系統工程學系廖國偉教授帶領研究團隊，針對臺灣離岸風場建立一套整合極端天候與動態可靠度的最佳化維運模型，研究成果於2026年刊登於海洋工程領域國際期刊《Ocean Engineering》。
　　離岸風電維運（O&M, Operation and Maintenance）總成本佔風機生命週期達30%，對風電計畫的經濟可行性有決定性影響。目前國際採用的風機維運策略和參考模型大多根基於歐洲經驗，假定風機在平緩溫和的海域隨時間自然老化；然而，這些前提並未納入極端災害所導致的突發性老化與損壞機制，使既有模型在面對臺灣等亞太特殊海況時顯得相對匱乏。
　　基於臺灣海峽常受天然災害侵擾，氣候變遷導致極端事件頻仍，以及冬季季風阻礙維修船出海等種種挑戰，廖國偉教授偕統計碩士學位學程劉尹婷及團隊成員John Thedy，以苗栗竹南外海的風場Formosa 2 ^註為實證對象，分別針對葉輪與葉片（Rotor & Blade）、軸承（Bearing）、齒輪箱（Gearbox）、發電機（Generator）、變槳系統（Pitch system）等五大關鍵組件，深入解析並劃分風機運轉耗損、維修與損壞風險。
 

圖1. 臺灣海峽風速建模數據圖。廖國偉團隊導入苗栗離岸氣象站實測風速，運用高斯核密度估計（Gaussian KDE）精準捕捉季節性風速變化，為風場維運奠定符合在地現況的風險模型。（參考資料：Liao, K. W. et al. (2026). Ocean Engineering, 346, 123859.）

　　為建立貼合臺灣現況的模型，廖國偉團隊導入苗栗離岸氣象觀測塔2017-2022年對應風機輪轂高度的實測風速資料，採高斯核密度估計（Gaussian Kernel Density Estimation）捕捉臺灣海峽季節性風速的非線性分佈。同時，團隊整理交通部中央氣象署1958–2023年的歷史颱風資料，建立卜瓦松分布模型（Poisson Distribution），將颱風破壞力劃分為重大（critical）、顯著（influential）、明顯（notable）、輕微（minor）四個等級。

　　此外，廖國偉團隊進一步開發演算法「貝氏韋伯一階可靠度方法（BW-FORM, Bayesian Weibull First-Order Reliability Method）」，將風機感測器回傳的即時健康分數（Condition Score）導入模型，動態修正組件可用剩餘壽命與老化速度。這項技術能有效改善傳統監控系統因單次感測誤差所產生的誤判，協助風場管理者掌握風機組件最真實的健康狀態。
 

圖2. BW-FORM 演算法計算與風機組件動態健康預測圖。圖2. 轉子葉片（左）與發電機（右）之役齡與剩餘壽命更新示意。藍線為維修後的組件目前役齡，橘線為組件失效年齡；紫點與橘點分別為在失效機率門檻 FP=0.8 與 0.6 下，BW-FORM 依感測健康分數更新的組件壽命估計。每次維運團隊出海時（約每180天），模型依更新後的壽命與維修門檻值決定進行預防性維修、預防性更換或不處理。（參考資料：Liao, K. W. et al. (2026). Ocean Engineering, 346, 123859.）
 

　　除了風險評估方法學的突破，廖國偉針對維修船隻出海頻率也提出嶄新觀點。藉由可靠度設計最佳化（RBDO, Reliability-Based Design Optimization）與蒙地卡羅模擬（Monte Carlo Simulation），團隊利用大數據分析證實，出海間隔落在184至274天（約半年至九個月），搭配主動預防性檢修，不僅能大幅降低重大損壞發生率，更能明顯壓低每年維修總支出，顛覆過往「一年才出海一次較省成本」或「損壞才更換」的迷思。在對的時間預先出海維修，在不浪費船機租金的前提下防患於未然，是風場能否長期獲利與穩定供電的最大關鍵。
　　廖國偉以Formosa 2資料提出的模型具泛用性，經參數調整後，可擴大應用至大彰化、雲林外海等其他離岸風場，甚至可應用於遭受同樣氣候考驗的亞洲沿海國家。隨著臺灣離岸風電邁入大規模商業運轉階段，風場的生命週期與營運已成為新的關注重點。此研究提出的決策工具，能兼替風場經營省下大量搶修成本，還能確保綠能發電的穩定。未來有望結合數位孿生（Digital Twin）技術與海上載具應用，實踐高度自動化的智慧風機維運系統，朝2050淨零碳排持續邁進。

註

位於苗栗縣竹南鎮外海約3.8-9.5公里處的臺灣海峽海域，總裝置容量達376 MW，設計營運年限為20年。全場共設置47座離岸風機，葉輪直徑167公尺，輪轂高度92公尺，是國內離岸風電發展的重要代表性場址之一。

參考資料
Liao, K. W., Liu, Y. T., & Thedy, J. (2026). Reliability-based operation and maintenance optimization for offshore wind farms: Modeling and application in Taiwan. Ocean Engineering, 346, 123859. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2025.123859
istical Society Series B: Statistical Methodology, 84(3), 794-821. https://doi.org/10.1111/rssb.12487