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2021年4月22日世界地球日，臺灣政府正式宣示「2050淨零排放」目標，並在之後公布一系列相關政策，目的在於引領關鍵領域的技術研究與創新，推動產業走向綠色轉型，帶動新一波經濟成長。在淨零排放的四大轉型路徑「能源轉型」、「產業轉型」、「生活轉型」、「社會轉型」中，透過再生能源來落實「能源轉型」，是近年來各界努力的方向之一。而離岸風電作為臺灣近十年來能源轉型的發展重點，也由政府積極推動相關技術的國產化，期望實現能源轉型的目標，同時帶動產業鏈的進一步發展。在此背景下，專利制度及專利專責單位對於促進企業在技術創新方面的競爭或交流扮演重要的角色，對離岸風電的發展具有推波助瀾的效果。
 

全球離岸風電發展現況與技術發展重點

全球風能豐富的地區主要分布於海上，因為大海上的風能耗損較陸地少，風的品質通常更為穩定、持續且波動小。因此，作為風力發電的一種形式，「離岸風電」將風機安裝在近海或外海，更能夠有效地利用風能。此外，由於發電設施遠離居民區，各方對於這類設施的反彈也相對較小，進一步推動了「離岸風電」的崛起。
 
在技術門檻方面，相較於傳統設置在陸地上的風電機，技術發展上除了盡可能提高發電效率之外，離岸風機的設計和安裝更需考慮克服海洋、近海等嚴苛裝設地形帶來的施工、維修和運輸挑戰。同時，還需要額外考慮颱風、地震、鹽風、高溫、高濕等氣候問題。一般而言，離岸風電產業的技術範疇包括風機本體、塔架、水下基礎工程、海纜併網與海事工程（包含安裝和維修），以及船舶製造等。
 
這些技術範疇要解決的技術問題各不相同，因此在專利申請中分屬不同的技術分類號（國際分類號）。透過綜觀全球專利資料庫，基於不同技術領域的分析，可以初步歸納出幾個離岸風電技術發展的重點。
 

風機葉片的結構和相關製程（F03D1）

風機葉片結構和製程涉及的技術問題主要集中在提高結構強度、增強剪力負載能力、輕量化、抗強風、降低噪音、減少渦輪機的額外負載、抗潮濕和防鏽蝕，以及簡化製造工序等方面。
 

風機發電機鑄件的製造（B22C及B22D）

涉及具體擷取風能轉換為電能的關鍵零組件，絕大部分為大型鑄件，例如輪轂、定子軸、齒輪箱和機艙，它的品質直接影響能量轉換效率，為製造過程增添了額外的難度。因此，許多相關技術專注於砂箱合模技術、鑄件散熱，以及預防球化退化等方面。
 

風力電動機的安裝、組裝，以及船舶的改良（F03D13及B63B）

離岸風機需要藉由船舶等運輸工具將零組件運送至外海，再進行組裝。考慮到離岸風機的巨大尺寸和外海裝設地點，施工或維運過程中所使用的船舶需要專門的離岸風機工作船。同時，還要額外考慮海上作業的工程技術門檻，這不僅需要克服海上多變的氣候環境，精準掌握作業方式，還需要因應不同地質條件因地制宜地進行調整。
 

風力電動機的控制、監測和測試 （F03D7及F03D17）

考慮到風電機通常安裝在離岸數公里遠的大陸棚上，需要依賴遠端監控系統，以確保風力發電機、相關設備和基礎設施的正常運作。同時，這也包括對海洋環境和地質條件的監測。
 
丹麥是最早發展離岸風電技術的國家之一，技術累積經驗也相對豐富。透過對全球專利檢索資料庫的分析，我們可以發現一些眾所周知的風電相關國際大廠或機構，包括丹麥的Ørsted、西門子、Vestas，美國奇異電子及日本日立等，這些公司在發展專利技術及布局方面，都涵蓋了前述的幾大發展重點。從2008年以來，這些公司的專利數量也有顯著的增長，累積成果相當可觀。可以說近十幾年來，離岸風電相關技術逐漸成熟，已經進入能實地商業應用的階段。
 

因應臺灣地理特性，發展國產化離岸風電技術

自2012年臺灣啟動離岸風電發展以來，政府主要的策略一直是在初期吸引外商投資，並逐年增列國產化需求，培養本土相關廠商進而實現供應鏈國產化和在地化的目標。然而，考慮到前述的發展重點已經被國際廠商幾乎完整布局的情況，臺灣在地的廠商如何尋找技術突破口並創新？
 
事實上，臺灣在地廠商很快就發現到，臺灣西部風場的自然條件與歐洲風場的自然條件存在顯著差異。這導致在實地操作時，國外已有的船機設備無法直接移植至本地風場使用，自然條件使得在臺灣進行風電機架設相當困難。
 
具體來說，目前歐洲的風力發電架設工法主要針對堅硬的岩盤進行設計。它的特點在於使用點承樁，以樁底提供的承載力支撐風電機；同時，運輸船機、組裝設備和所需功能集中在噸位約1萬2000噸或以上的大型船隻上，目的在於一次運載多組風機組件至定點安裝，減少船隻進出碼頭的次數，節省運輸成本。然而，臺灣離岸風電潛在的場址主要集中在西部沿海的大陸棚區，尤其是苗栗縣、臺中市、彰化縣、雲林縣等縣市外海離岸區域，約20∼30公里，海深30∼80公尺。這些區域多半是河流沖積平原，海岸地質主要以沉泥質砂構成，夾雜沉泥質黏土或黏土質沉積物，使得沖積層的厚度相對較高。同時，受河川流能的改變，這些沉積物在水平或垂直方向都具有很大的變異性，導致局部地區地質的承載力不足，傳統點承樁的承載力僅約為在歐洲風場的1/5左右。此外，臺灣位於斷層帶及颱風路徑上，頻繁發生地震及颱風。地震的反覆橫向力易使船機柱樁樁底土壤液化，承載能力降低。又由於氣候限制，需要避開東北季風和颱風襲臺的季節，施工時間僅有5∼8個月，施工船機須盡可能最小化風浪及地震對施工過程的影響。總而言之，這些臺灣自然環境條件帶來的不利影響，皆是現行歐洲或國際上使用的架設工法未曾考量的部分。
 
因此，為了成功在臺灣架設離岸風電機，勢必得針對颱風、地震和海床地質條件帶來的挑戰因地制宜地提出解決方案。根據專利文獻資料分析，已有國內廠商對安裝工法、水下基礎及船舶機械進行改良並進行專利布局。以風力發電機安裝工法相關技術為例（F03D13），此技術的所有專利申請人中，臺灣的申請人占比最高，約占37％。這顯示風電機的安裝工法是臺灣離岸風電在地化所面臨的挑戰，同時也是技術的突破口。另外，針對船舶技術的改良也是一個布局方向。從專利技術分析顯示，針對離岸風電船舶系統（即國際分類號同時包含B63B及F03D者）的專利申請案，臺灣申請人也占所有申請人國別的25％，其餘75％分別包含12個國家的申請人。由此可看出，臺灣廠商或機構在離岸風電中的特定技術領域發展，仍有可著力之處。
 

專利政策如何協助相關產業發展

呼應本文開頭的目標，臺灣經濟部智慧財產局也在原有專利制度的基礎上提供便民方案。例如將節省能源技術、減碳技術、新能源等綠色技術納入「發明專利加速審查」的適用範圍。只要申請人以「所請發明為綠色技術相關」為由申請加速審查，審查結果通知期限將縮短為六個月。相較於一般發明專利申請案，發明專利加速審查可大幅縮短審查期間，有利於加速申請人的專利布局。
 
另外，為了便於公眾查找與綠能（包含風電）相關的專利，經濟部智慧財產局也在「全球專利檢索系統」上額外增設一綠能技術專區，方便公眾快速查找，掌握相關技術的發展脈動。

臺灣離岸風電發展的專利挑戰

臺灣的離岸風電發展雖然面臨著多項挑戰，但從專利的角度來看，只要仍有待解決的技術問題，發明和創新的步伐就永遠不會停滯。在離岸風電產業本土化的過程中，專利制度將繼續發揮關鍵作用，促進技術的發展和產業的升級。