2017 國土測繪圖資 GIS 專題應用競賽

專題題目

濱海的攔風巨人──

漢寶濕地之風力發電研究

參與學生：林宗洧、黃子浩、黃子睿

指導教師：莊宗達

學 校：國立彰化高中

中華民國 106 年 09 月 29 日

壹、研究動機與目的

隨著全球暖化問題日益嚴重，大量的環境汙染問題相繼產生。在面臨資源即將枯竭及惡化的

環境威脅下，各國皆開始尋求此問題的突破口。因此，替代能源就變得極其重要。

對於缺少天然資源的臺灣，狹長的臺灣海峽產生的

風場便是天然優勢，海上風力強近且穩定，因而賦予了

臺灣適合開發風力發電的條件。針對風力發電，經濟部

已擬定「風力發電 4年推動計畫」（106~109年），規

劃短期厚植推動基礎，在4年內達成風力發電累計1,334

MW（百萬瓦）設置量，並建立中長期治本措施，優化設

置環境，進而達成 114年 4.2 GW（十億瓦），包含陸域

1.2GW、離岸 3 GW的設置目標，希望藉此促進能源多元

化及自主供應 1

彰化曾經於十年來針對福寶濕地規劃建立沿岸風

力發電，並兩次遭環保團體及當地民眾陳抗，包含 2009

年之風力發電與鳥類生態影響研討會，其討論臺灣再生

能源股份有限公司，規劃於福寶、漢寶至王功海堤內側

設置 14座風機組一案，詳如圖一之編號 1

（E184,968.0;N2658,890.0）~編號 14

（E184,744.0;N2,658,547.0），以及 2013年德商英華

威集團之計畫，於福興及芳苑沿海興建風力發電廠、設

置 32座風機等，詳如圖二所示。兩次的規劃最後經過

長久的討論後卻都無疾而終，耗費大量人力與時間。於

此二次事件中我們發現，福寶濕地在是否適合建造風力

發電設施具有很大的爭議性，我們希望在此研究中，能

夠了解此研究區域是否適宜開發風力發電，並針對此提

供建議，並且提供未來政府做為彰化地區能源規劃時的

參考資料。

我們的研究對象主要針對沿岸風力發電，是陸域風

力發電（Onshore Wind Power Plant）的範疇。研究區

域涵蓋了福寶濕地（芳苑、福興沿海），主要對沿岸風

力發電於福寶濕地建設的可能性作評估。

因此，可劃分本文的研究目的為三項：

一、 分析臺灣地區風力發電現況及發展潛力

二、 分析研究區域風力發電建設之土地可及性與適宜性

三、 評估研究區域風力發電發展之可行性

1 推動風力發電 4年計畫──潔淨能源 乘風而起。2017/9/1， http://www.ey.gov.tw/hot_topic.aspx?n=77BF0EFE1E3D929B

圖一： 福寶風力發電與鳥類生態研討會紀實

風廠設置位置圖

圖二： 德商英華威集團計畫

在福興及芳苑沿海興建風力發電廠

http://www.ey.gov.tw/hot_topic.aspx?n=77BF0EFE1E3D929B

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貳、研究流程

一、 本研究流程如圖三所示：

圖三： 研究流程圖

參、研究內容

一、 臺灣地區發展風力發電現況

1. 以模擬風速資料看臺灣地區風力發電潛力 臺灣具有優越的風能潛力，再加上自產能源貧乏，開發國內自產風力能源更顯重要，

在此主客觀因素下，風力發電自然成為臺灣發展再生能源發電之首要選擇。

根據經濟部能源局委託工研院「風力示範推廣」五年計畫，及中央大學大氣物理所

進行臺灣地區風力潛能分布模擬分析，得知臺灣主要之風力潛能蘊藏區除澎湖等離島外，

主要分布在西部沿海，其中很多地區年平均風速可達 5~6 m/s以上，風能密度達 250 W/m2

以上，地區主要分布如下：北部從桃園之大園到新屋沿海，新竹沿海一帶，苗栗之後龍

至苑裡沿海一帶；整個中部沿海，自通宵、大甲、經梧棲、大肚，一直到彰濱及麥寮沿

海一帶；南部的嘉南沿海及屏東墾丁等地亦富風力潛能 2。此資料顯示了臺地區目前在

沿海建置風力發電之效益最為驚人，而研究區域也位於風力潛能蘊藏區內。

我們使用了經濟部能源局所提供的全台模擬風速資料，並將其由政府資料開放平臺

下載下來，並使用 ArcGIS空間分析功能，繪製模擬風速之等值線圖，詳如圖四所示。

2 我國再生能源發展潛力說明。2017/7/29，http://web3.moeaboe.gov.tw/ECW/main/content/wHandEditorFile.ashx?file_id=797

http://web3.moeaboe.gov.tw/ECW/main/content/wHandEditorFile.ashx?file_id=797

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2. 臺灣地區風力發電發展限制 臺灣的風力發電能量密度含量

相對高於各國，是全世界第二名，

特別是桃園至雲林之西部沿海一帶，

由於冬季時有強勁的東北季風吹襲，

並且因為西部地勢較為平坦，而風

力發電機組可建置地點大多需要平

原，因此成為臺灣發展風力發電主

要針對的重點區域。

在 26 年前，1991 年起，全國

第一座風力發電廠架設於澎湖七

美。至 2015 年底，臺灣已經設置

了高達 325座的風力發電設施，其

中包含民間機構的 156座及台電的

169座，其累積的發電量高達 15億

359 萬度 3。尤其從 2011 年開始，

台電和民間都非常積極發展風力

發電。目前臺灣地區的風力發電以

彰化縣彰濱工業區發電量為最高

（103500kw），其發電量甚至是其

他縣市地區發電量的 2倍以上，風

機數量 45支也成為全台之冠。

但是，夏季風力發電穩定性差

為我國發展風力發電的限制之一。縱使風力發電系統全年容量因數和外國相近，而美中

不足的地方是，夏季時常常處於無風狀態，此顯示夏季時風力發電機組無法穩定的供電。

也因為夏季風力發電的穩定性差，進而影響夏季風力發電量偏低，而夏季又為用電的尖

峰時期，因此風力發電適不適合由政府編列預算進行大規模投資則有待商榷。

二、 研究區域風力發電之土地可及性分析

1. 暴潮溢淹防護區 暴潮（storm surge）為一種與低氣壓有關的海水面上升的現象。低氣壓中心將海

水吸起，海面升高。平均而言，氣壓下降 1百帕，則海水面高度上升 1公分。而主要原

因為強風吹過海面，造成海水堆積較平常高。此種海水異位現象，常對沿海地區造成災

害。因此，若要在沿海地區設置風力發電機組，對於暴潮的防範措施勢必是不可或缺的。

而彰化沿岸為坡度較為平緩的砂質海岸。因為坡度較平緩，且地處臺灣中部潮差較

大的區域，使得彰化沿岸擁有潮間帶與特殊泥灘地形。平緩潮間帶能夠緩衝波浪衝擊的

力量，但卻不能有效阻止高潮位期間的波浪。為了解決此一困窘，彰化縣興建了海堤以

3 臺灣風力發電現況。2017/8/10，http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=69974

圖四： 臺灣地區模擬風速圖

http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=69974

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具備抵抗浪潮的能力。但是根據經濟部水

利署的報告，彰化縣海堤雖不及臺中高，

因多位於離岸海埔新生地之遮蔽海岸，現

階段幾乎都可在現況 5~250 年重現期波

浪、潮位特性下符合容許溢流量。但在未

來階段，由於颱風波浪及潮位大幅度的增

加，本研究區域並不能符合 5年(含)以上

的重現期溢流量之標準 4。

此外，民國 76 年，行政院所公告劃

設的 12 處沿海保護區，其中彰雲嘉沿海

保護區未包含此研究之研究區域，因此沿

海保護區相關法規不適用於研究區域。據

財團法人臺灣地理資訊中心資料顯示，研

究區域屬於暴潮溢淹防護區，再加上上述

所提及的不符合未來階段重現期的標準，

因此現階段研究區域較不適合開發風力

發電。若要開發，則需要對環境、防護措

施更縝密的評估後再行開發。

而圖五為研究區域內所涵蓋之暴潮溢淹

防護區．我們先在 Ngis 國土資訊圖台中匯入暴潮溢淹防護區之主題圖層，再以繪製多

邊形的方式描繪後，將此圖層另存為 kml 檔，之後匯入 Arcgis 成為圖層並疊加在鄉鎮

界上成為此圖。並且我們在此圖中疊加了住宅區環域 350公尺外之陸域地區範圍，由圖

中可見住宅區環域 350公尺外之陸域範圍皆位於暴潮溢淹防護區內。

2. 重要野鳥棲地 候鳥是指季節性且有固定路線往返於繁殖地和渡冬地之間的鳥類。遷徙為鳥類生命

中最困難的一環，受到許多種因素的限制，例如天氣、體力、或是人類破壞了他們的棲

地，使得他們成功的抵達變得格外珍貴。而對於鳥類們來說，若是遷徙受阻，會造成其

數量的減少，甚至因此滅絕。所幸在農委會、林務局及各環保團體共同合作下，設立臺

灣重要野鳥棲地，禁止人類的開發，以留給候鳥群安心的地方。

現今行政院共劃訂五十三處重要野鳥棲地，而研究區域正屬於重要野鳥棲地，若任

意開發恐會影響候鳥棲息環境；我們卻在內政部國土測繪中心的圖資中發現，研究區域

屬於水產養殖用地，而非所謂濕地，以至於在開發案的環境評估時較容易通過。《拉姆

薩公約》前言便已說明：「認為溼地之基本生態功能，為水系之調節因素，亦為化育特

有動植物群落─特別是水鳥─之處所。相信溼地為經濟、文化、科學及遊憩之寶貴資源，

4 附冊三-氣候變遷對水環境之衝擊與調適研究第三階段管理計畫。2017/8/4，

http://astdr.colife.org.tw/file_download.aspx?auto_id=1081&pid=315

圖五： 研究區域沿海所涵蓋之暴潮溢淹防護區

http://astdr.colife.org.tw/file_download.aspx?auto_id=1081&pid=315

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溼地之淪喪為一無可挽回之損失。」其

中也規定，締約國需「確信透過制定具

有遠見之國家政策，並結合國際間之協

調行動，必能使溼地及其動植物群落獲

得保存。」因此，若要在此處架設風力

發電機組，則須在廣納各方意見確立該

地的國土利用種類後，才能繼續後面的

開發事宜。

三、 研究區域風力發電之土地適宜性分析

1. 高程與坡度分析 高程（H）是指某一點相對於基準面

的高度，而各國均有不同定義。臺灣的

高程基準以基隆港平均海水面為高程基

準面。而坡度（grade）是用以表示斜坡

的斜度，常用於標記丘陵、屋頂和道路

的斜坡的陡峭程度，即「爬升高度除以

在水平面上的移動距離」。

本研究使用主辦單位所提供之數值

地形模型資料，利用 ArcGIS空間分析中

的 Slope 功能，計算出本區域的坡度．

本研究區的坡度與高度分級範圍為下表

一所示，高程分級圖如圖六，坡度分級

圖如圖七，透過分析比較我們發現，研

究區域內的土地高程分級值大多屬於1，

而坡度則也大多屬於 1，因此可判斷，此

地若以高程及坡度評估，風力發電機組

興建的可行性高。

表一： 高程與坡度分級範圍表

高程(公尺) 分級值 坡度(%) 分級值

30% 4(最不適宜)

圖六： 研究區域高程分級圖

圖七： 研究區域坡度分級圖

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2. 住宅區鄰避 鄰避症候群（not in my back yard）

是指排除一些設施建築在居住地附

近的一種心態。儘管這些建設對於

未來走向十分重要，仍會帶來一些

不可避免的汙染。因此，為了保護

自己的居住環境和生活品質，附近

居民會反對、抗議，甚至提議在其

他地區興建。而本研究針對的風力

發電機組，因其會產生噪音，而屬

於一種受排除的設施。

本研究使用主辦單位所提供的國土

利用調查圖資，使用 ArcGIS查詢功

能求得屬「住宅區」的區塊，並且

透過環域分析計算 350 公尺鄰避區

域，並且以空間分析中的 Clip功能

求得研究區域避開此要素之後還能

利用的土地．分析結果顯示剩下的

土地並不多，合計為 1.21平方公里，

如圖九所示，剩餘可利用土地狹小，

因此風力發電機組興建的可行性與

效益皆不高。

四、 研究區域風能密度及風力發電量預估

在計算風能密度的公式中，需要帶入風速，但由於風速無時無刻都在變化，所以不能

以瞬時速度來算出該地的風能密度。唯有長時間的測量才可反映出該地的特性。因此，以

風能密度來判斷一地的

風能潛力是有價值的。

我們透過 Argis匯

入研究地區之模擬風能

密度屬性資料表，並以

其屬性資料表內的風能

密度資料繪製出研究區

域模擬風能密度圖，如

圖十所示。

圖九： 研究區域住宅區 350m 鄰避區域及剩餘可利用土地

圖十： 研究區域模擬風能密度圖

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由圖十我們發

現，研究區域內的

風能密度分布，基

本上在研究區域內

的風能密度皆達到

250W/m2以上，此外

我們也能從中發現，

風能密度於陸域的

分布差距極大，僅

沿海地區才能有較

大的風能密度

（500~550W/m2），

而這些地方具發展

風力發電的潛力。

而本研究以研究區域之模擬風能密度推估若建置 E82/2000之風力發電機組所能產生

的風力發電量。由 1kWh/m2×yr = 0.1142W/m2，我們推得每年每平方公尺於不同風能密度所

能產生的發電量（度/平方公尺）．我們利用 Arcgis進行分析計算，並將此數據以等值線

圖方式呈現，如圖十一所示。

由圖十一我們可以發現，每年每平方公尺所能產生的電約為 20~50度。而此數據未考

量風力發電機組與機組間需間隔的距離，因此實際的預估發電量應該會比數據中更低。

肆、研究結論與建議

彰化地區擁有全台最有潛力的離岸風場及沿

岸風場，因其擁有得天獨厚的風向、風速，但綜

合上述研究歷程及土地可及性、適宜性分析，我

們對於研究區域在設置沿岸風力發電機組的利用

有以下幾點建議：

一、 經過研究區域之模擬風速、風能密度及發電

量分析，我們的確發現此地發展風力發電的

潛力高，發電量也將補足目前中部地區缺電

的危機。但是在我們匯入住宅區屬性資料並

進行 350公尺之環域分析後我們發現，剩餘

適合興建風力發電機組的土地極少，面積僅

餘 1.21平方公里。其次，我們將臺灣通用

電子地圖數值資料檔之研究區域內水體圖

資匯入，我們發現剩餘之 1.21平方公里之

圖十一： 研究區域模擬風力發電量預估圖

圖十二： 研究區域內剩餘土地與水體重疊情形圖

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土地內還有許多地方與水體重疊，如圖十二

所示。若需利用這些土地，必須填海造陸，

若在此發展沿岸風力發電、設置風力發電機

組恐怕效益不彰。

二、 研究區域內適合興建風力發電機組的地區

大多位於沿海。區域內的高程及坡度雖極為

適合興建風力發電機組，但是其沿岸有著暴

潮溢淹的潛在危機，若是設置風力發電機組，

其壽命可能因此減短，發電的效益也難以達

到期初所預估的水準。歸結上述，若此地真

的需要興建風力發電機組，必定需要對於沿

海的堤岸及海浪侵蝕加強防護，並且對當地

環境影響做審慎評估，政府應盡速完成擬定

相關暴潮溢淹防護區之防護措施。

三、 另外，本研究於內政部國土測繪中心公布的

國土利用規劃中發現，研究區域大多屬於水

產養殖地，但是卻被環保團體歸類為濕地。

若此地需要興建風力發電機組，其若是屬於溼地，環評標準肯定相對更高。並且，因為此

地屬於水產養殖地，大多屬於私有，在風力發電機組建置的區位選擇也會出現困難。因此

地方政府應再次評估研究區域做為濕地的價值。最後，在研究過程中我們發現，雖此地大

多為水體環繞，但是仍有少部分建築物築於其間，這些建築物可能是農舍、製造業及一般

住家等，這些恐對當地的水體與生態造成不小的影響，甚至影響到候鳥生態。

四、 綜合上述三點，我們建議地方政府可以有以下實際作為：

1. 重新思考研究區域內，扣除住宅區環域 350公尺後剩餘土地應如何作為發展風力發電使用。 2. 再次評估研究區域是否具有成為濕地的價值，並提出研究區域作為重要野鳥棲地之保護措施

與應對模式。

3. 盡速完成海岸管理法所規定之訂定海岸防護計畫，若真的確定要在此地興建風力發電機組，應加強防護暴潮溢淹對其造成的影響。

4. 檢查水體附近之建築物是否容易排放汙染物質，若研究區域受到汙染，肯定對於候鳥的遷徙及土地的利用上產生莫大的影響。

伍、參考文獻

一、 論文、專書

1. 蔡博文（2014）。再生能源發展--土地承載力觀點。臺灣大學地理環境資源學系 中研院 GIS研究專題中心。

2. 經濟部(2016)。離岸風力發電第一期計畫海岸利用管理說明書。經濟部說明書，未出版。 3. 福海風力發電股份有限公司(2016)福海離岸風力發電計畫(示範機組) 海岸利用管理說明書

_修正版。福海風力發電股份有限公司說明書，未出版。

圖十三： 研究區域內國土利用圖

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4. 高承煜(2009)。風力發電探討。桃園縣私立治平高中，2-5。 5. 胡凱程、江文山、盧韋勳、陳進興、陳進興、余進利、陳陽益（2015）。彰化海岸防護能力

水理評估。第 37 屆海洋工程研討會論文集，177-182。

6. 內政部營建署（2002）。臺灣沿海地區自然環境保護計畫彰雲嘉沿海保護區雲林縣部分地區調整範圍計畫書。內政部營建署專題研究成果報告，未出版。

7. 呂翊維、洪貫捷、邱柏瑩（2015）。臺灣重要野鳥棲地手冊(第二版)。臺灣：行政院農業委員會林務局。

二、 網站

1. 中華民國內政部國土測繪中心。2017/7/13。取自 https://ppt.cc/fYpPMx 2. 風能密度。2017/7/15。取自臺灣 WORD https://ppt.cc/fCaHHx 3. 臺灣大百科全書。2017/7/30。取自 http://nrch.culture.tw/twpedia.aspx?id=3350 4. 風力發電廠。2017/8/1。取自維基百科 https://goo.gl/XgH48m 5. 高程。2017/8/23。取自維基百科 https://ppt.cc/f8lTzx 6. 環境資訊中心。2017/8/26。取自 http://e-info.org.tw/node/206229 7. 鄰避症候群。2017/9/4。取自維基百科 https://ppt.cc/fhsAGx 8. 鳥類遷徙。2017/9/15。取自維基百科 https://ez2o.com/7XTds 9. 黃佩君、林筑涵(2016)。彰化 13個離岸風場 六強卡位。自由時報，2016/11/21，經濟。

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