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客人的博客

美国海上风能:重大里程碑和充满希望的未来

人们对这一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罗德岛海岸附近的一个风力发电场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,美国海上能源的总潜力接近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机遇、挑战和威胁。该系列最初由自然资源保护委员会

作者:凯利·麦考伊

美国海上风能产业是一个相对较新的产业,该国的第一个商业项目,罗德岛海岸30兆瓦的布洛克岛风电场于2016年12月上线。布洛克岛取代了为岛上供电数十年的老式柴油发电机。

人们对海上风电产业的兴趣正以惊人的速度增长,美国能源部(DOE)估计,在沿海和五大湖沿岸的联邦水域,可以利用近2000吉瓦(GW)的海上风电技术潜力(不包括阿拉斯加)。大约一半的美国人口居住在这些地区,使海上风能成为美国最大的未开发能源之一。

然而,联邦政府的支持政策对这一新兴行业的持续增长至关重要。像最近提出的《海上风电激励法案》(incentive Offshore Wind Power Act)这样的立法,将为投入使用的前3000兆瓦海上风电项目提供税收抵免,将有助于显著加速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。

去年是美国海上风电行业具有决定性意义的一年,未来几年可以在这一势头的基础上进一步推动行业发展。下面详细介绍了海上风能的一些最新发展,如今年的报告所述2016年海上风电技术市场报告来自能源部国家可再生能源实验室。

国家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力发电中获取一定比例的电力,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措施来开发其海上风能潜力。例如:缅因州已经制定了一个计划,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;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强,更稳定,可以捕获更多的能量。在美国,东北部地区拥有一些最高的海上风速,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因子。事实上,布洛克岛预计将有47.5%的容量因子,相比之下,仍然强劲的陆上风力涡轮机的平均容量因子约为35%。

这也与欧洲一些最好的涡轮机相当,几乎与美国天然气联合循环的平均容量因子56%相当。更高的容量因子使海上风能更容易融入电网,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搭配使用

海上风能的特性允许海上涡轮机与其他清洁能源技术搭配使用,从而放大排放并降低成本。在一些州,如加利福尼亚,海上风能模式补充太阳能发电模式:在晚上,随着太阳能资源的减少,海上风能资源增加。在东北地区冬季太阳能资源特别匮乏的时候,海上风能可以提供低成本、可靠的清洁能源。

海上风能在电池存储领域又找到了一个潜在的合作伙伴。虽然公用事业规模的储能本身是一项蓬勃发展的技术,但它已经被提议作为美国海上风能的补充。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144兆瓦的风力发电场和40兆瓦时的储能系统。这为降低成本和实现气候目标的两项关键技术的技术进步打开了大门。

项目正在呈指数级增长

截至2017年6月,24000兆瓦的海上风电项目(约相当于美国陆上风电装机容量的30%)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。这些项目将使美国在2050年实现美国能源部86吉瓦海上风电的风能愿景目标的一半,并证明了海上风电非常有前景的短期前景。

成本已经具有竞争力

虽然美国的成本数据仍然有限,但欧洲成本的下降显示出美国市场蓬勃发展的潜力。欧洲合同价格已经从2017年商业运营日期的约200美元/兆瓦时下降到2025年运营日期的65美元/兆瓦时。Block Island项目于2016年完工,根据一项为期20年的电力购买协议,第一年的价格为244美元/兆瓦时。随着美国海上风电项目管道的建立和海上风电供应链在美国的增长,预计价格将大幅下降。在一些电价高且输电受限的地区,海上风能已经与其他能源具有竞争力。

研发投资将推动关键的技术进步

在全球范围内,人们都在推动开发浮式涡轮机,因为大多数海上风电潜力都在深水区,而固定底部涡轮机无法处理。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做好大规模部署的准备,但政府和工业界正在大力投资浮式涡轮机的研发。例如,能源部有几个海上风能研发和试点项目的资助机会,重点是浮式涡轮机技术。这就是为什么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,这是一个令人兴奋的时刻,因为大约一半的美国人口生活在沿海地区,他们有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、公共健康和环境效益。陆上风能和太阳能对健康有显著的好处,而将大量的海上风能潜力添加到组合中只会改善它们。

有了正确的州和联邦政策,关注需要的技术研究和快速降低技术成本,我们可以期待海上风能顺利地成为美国电力结构中的一个重要角色,并帮助美国实现其长期气候目标。

凯利·麦考伊是国家资源保护委员会的施耐德研究员。

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