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客人的博客

美国海上风电:重大里程碑和充满希望的未来

人们对这种大部分尚未开发的资源的兴趣正在迅速升温

30兆瓦的深水风块岛风电场位于罗德岛海岸附近的是美国第一个商业海上风力发电场。美国能源部(Department of Energy)估计,不包括阿拉斯加在内,美国近海的总潜力接近2000千兆瓦。
图片来源:Chris Bentley viaFlickr

注:这是一系列博客的第二部分,重点介绍了陆上和海上风能的最新进展,并讨论了该行业近期面临的一些持续的机遇、挑战和威胁。该系列最初由自然资源保护委员会

凯利·麦考伊

美国海上风电行业是一个相对较新的行业,该国第一个商业项目是罗德岛海岸30兆瓦的Block Island风电场,于2016年12月上线。布洛克岛取代了为该岛供电数十年的旧柴油发电机。

人们对海上风能产业的兴趣正以惊人的速度增长,美国能源部(DOE)估计,在沿海和五大湖的联邦水域,近2000千兆瓦(GW)的海上风能技术潜力(不包括阿拉斯加)可以被利用。大约一半的美国人口生活在这些地区,使海上风能成为美国最大的未开发能源之一。

然而,支持性的联邦政策对这个新兴行业的持续增长至关重要。最近提出的《激励海上风电法案》(incentive Offshore Wind Power Act)等立法将为首批投入使用的3000兆瓦海上风电项目提供税收抵免,这将有助于显著加快这一前景广阔的行业的发展,并创造一种新的、清洁的国内电力来源。

去年对美国海上风电行业来说是一个决定性的一年,未来几年可以在这种势头的基础上进一步推动该行业。以下是最近海上风电的一些发展,详见今年的《世界能源展望》2016海上风电技术市场报告来自美国能源部国家可再生能源实验室。

州一级的行动正在发挥关键作用

一些州的可再生能源政策现在要求公用事业公司从海上风能中获得一定比例的电力——比如马萨诸塞州到2027年要达到1600兆瓦,纽约州到2030年要达到2400兆瓦。

此外,一些州正在采取其他举措来开发其海上风电潜力。例如:缅因州创建了一个项目,为小型海上风电试点项目提供资金;加州正在与联邦政府合作,成立一个特别工作组来规划他们的海上风能资源;马里兰州为两个新项目建立了可交易的海上可再生能源信用额度;马萨诸塞州正在升级当地的研发设施和海洋基础设施,以部署和组装海上涡轮机。

风力特性保证了更好的涡轮机性能

海上风比陆上风吹得更猛烈、更持久,从而可以捕获更多的能量。在美国,东北部地区拥有最高的海上风速,位于那里的项目预计比位于南部地区的项目具有更高的容量系数。事实上,Block Island的容量系数预计为47.5%,而仍然强劲的陆上风力涡轮机的平均容量系数约为35%。

这也可以与欧洲一些最好的涡轮机相媲美,几乎与美国天然气联合循环的平均容量系数56%一样高。更高的容量系数使海上风电更容易并入电网,削弱了间歇性的论点,并创造了更高的可再生能源渗透率。

风能可以与其他清洁能源配套使用

海上风电的特点使海上涡轮机可以与其他清洁能源技术相结合,从而扩大排放和降低成本。在一些州,如加利福尼亚,海上风力发电模式是太阳能发电模式的补充:在晚上,随着太阳能资源的减少,海上风力发电资源增加。在东北地区冬季太阳能资源特别匮乏时,海上风电可以提供低成本、可靠的清洁能源。

海上风电在电池存储领域找到了另一个潜在的合作伙伴。虽然公用事业规模的储能技术本身就是一项蓬勃发展的技术,但它已经被提议作为美国海上风电的补充。在马萨诸塞州,深水风能公司与特斯拉能源公司合作,提出了一个144兆瓦的风电场和40兆瓦时的储能系统。这为实现我们的气候目标的两项关键技术的成本降低和技术进步打开了大门。

项目管道呈指数级增长

截至2017年6月,24000兆瓦的海上风电项目——相当于美国陆上风电总装机容量的30%左右——处于项目管道的某个阶段,其中大部分位于马萨诸塞州、新泽西州和北卡罗来纳州。这些项目将使美国实现到2050年海上风电装机容量达到86吉瓦的目标的一半,也证明了海上风电的短期前景非常光明。

成本已经很有竞争力了

虽然美国的成本数据仍然有限,但欧洲的成本下降表明美国市场的潜在生存能力正在蓬勃发展。欧洲合同价格已从2017年商业运营日期的200美元/兆瓦时左右降至2025年运营日期的65美元/兆瓦时。Block Island项目于2016年完工,第一年签订了为期20年的购电协议,价格为244美元/兆瓦时。随着美国海上风电项目的建立和海上风电供应链的增长,预计价格将大幅下降。在一些电价高且传输受限的地区,海上风电已经具备了与其他能源竞争的能力。

研发投资将推动关键技术的进步

在全球范围内,有一种推动开发浮动涡轮机的趋势,因为大多数海上风力的潜力都在比固定底部涡轮机所能处理的更深的水域。在美国,近60%的潜在风能资源位于这些深水区。虽然这项技术还没有准备好大规模部署,但政府和工业界正在大力投资于浮动涡轮机的研发。例如,美国能源部有几个海上风电研发和试点项目的资助机会,强调浮动涡轮机技术。这就是为什么美国能源部有一个强大的预算来继续投资这项重要的研究,并与工业界合作,支持海上风电部署的技术创新是如此重要的另一个原因。

对于海上风电来说,这是一个激动人心的时刻,就像陆上风电一样,因为大约一半的美国人口生活在沿海地区,这些地区有着雄心勃勃的清洁能源目标和有限的土地,海上风电将带来巨大的经济、公共卫生和环境效益。陆上风能和太阳能具有显著的健康效益,加上巨大的海上风能潜力,只会改善它们。

有了正确的州和联邦政策,关注需求技术研究和快速降低技术成本,我们可以预期海上风电将顺利成为美国电力结构中的重要组成部分,并帮助美国实现其长期气候目标。

凯利·麦考伊(Kelly McCoy)是国家资源保护委员会的施耐德研究员。

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