全球海上风电业大“风”来袭|科技创新世界潮

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科技日报实习记者 张佳欣

长期以来，海上风力发电场一直受到欧洲人的青睐。第一个风力发电场是1991年在“风能之都”丹麦的海岸外建造的。在欧洲水域，超过5400台并网涡轮机的发电量约为25千兆瓦，占目前全球海上风电发电量的70%以上。

到2025年，海上风电将占全球风能总量的1/5。不仅仅在欧洲，世界各地越来越多的国家正在制定海上风电发展计划新愿景。

根据全球风能委员会（GWEC）的数据，去年，海上风能投资首次超过海上石油和天然气。

据世界风电权威媒体《风能月刊》去年9月发布的一份报告，预计2021年至2025年间，全球将安装超过70吉瓦（GW）的海上风电装机容量，这意味着其在所有风能中的份额将从目前的6.5%飙升至21%。

越南漫长海岸线带来风力发电优越性

越南是亚洲极有潜力的海上风能市场之一，其3000公里的漫长海岸线可带来的风力资源估计为475GW。据越南媒体23日报道，根据《第八个电力规划草案》，到2030年，越南将海上风电容量从1GW增加到4GW。

根据世界银行的越南海上风电路线图，到2030年，越南的海上风电装机容量将达到5—19GW，为国家创造约600亿美元的总附加值。

越南希望根据《第八个电力规划草案》在未来大幅削减燃煤发电量，而风力发电被认为是填补这一空白的理想选择。

此外，在亚洲，被GWEC预测为快速增长的海上风电市场也包括日本，该国在2020年安装了65兆瓦（MW）的海上风电场。政府和业界在2020年底就其海上风能愿景达成一致，计划在2030年将国内海上风电装机量扩大至10GW，到2040年达到45GW。

美国首个大型海上风电场开工建设

虽然美国拥有发达的陆上风电产业，但其首个海上风电设施——30MW的布洛克岛风电场直到2016年底才开始商业运营。

据美国消费者新闻与商业频道近日报道，被称为美国“第一个商业规模的海上风电场”的项目已于18日破土动工，标志着美国刚刚起步的海上风电行业又向前迈进了一步。

据报道，这一名为Vineyard Wind1的海上风电场，位于马萨诸塞州科德角附近的玛莎葡萄园岛24公里外的水域，预计发电量达800MW，将在2023年开始向电网供电，每年估计可减少超过160万吨碳排放量，相当于每年减少32.5万辆道路汽车的排放量。

2021年3月，美国能源部、内政部和商务部表示，希望到2030年推出30GW的海上风电，希望此举能创造数千个工作岗位并释放数十亿美元的投资。

海上风电场建设挑战与机遇并存

事实上，海上风电场虽然具有不受陆地土地面积限制、风力资源丰富等众多优点而受到各方追捧，但其建造和运营并非易事。沿海深海床、不规则的冰川和其他自然障碍阻碍了海上风电场的扩建，从准确测量海底到在深水中建造浮动式基础，重重挑战正考验着科学家和工程师的勇气。

美国伍兹霍尔海洋研究所的地球物理学家丹·利扎拉德表示，风力发电场不在海岸上，房屋大小的巨石和像大峡谷一样深的海底沟渠使安装涡轮机不仅具有挑战性，而且往往变成“不可能”。声呐可以发现海底裸露的巨石，但却很难探测到埋藏在地下的物体，它们的存在可能会严重阻碍涡轮机的安装。

美国马萨诸塞大学阿默斯特分校土木工程教授桑贾伊·阿尔韦德说，除了密切关注岩石，开发商还必须调查海底本身的特性，比如它的坡度和成分。大多数海上风力涡轮机通过基础与海底刚性连接，基础的设计取决于当地情况。常见的设计包括所谓的单柱(插入海底的一根长长的中空管道)、导管架基础(固定在海底的三条或四条腿的结构)和重力底座(位于海底的一个大质量，通常是一块混凝土)。因此，有必要对地质情况和岩土特性进行现场勘查，以保证设计工程师顺利工作。

此外，海洋环境也带来其他挑战。在海上安装和维护风力涡轮机需要一艘船、专门的设备和专业的潜水员。海浪对涡轮机基础施加压力，而风暴，如东北风和飓风，可能激起更大的海浪，从而冲击发电设备，这会增加材料和人力的成本。

尽管如此，随着科学家和工程师们的共同努力，克服海洋地形和新技术所带来的问题之后，海上风力发电的进步必定是突飞猛进的。

关键词： 科技创新 海上风电