英国才刚刚开始利用其庞大的海上风能资源

西蒙·沃森（Simon Watson）最初发表于《对话》。

1993年，在英格兰东海岸纽卡斯尔附近的布莱斯港的东码头安装了九台300kW涡轮机。有人会质疑这是否真的算作海上风电场，但这是英国向海上建造风力涡轮机迈出的第一步。十年后，该国第一个真正的海上风电场建在利物浦湾的北霍伊尔，距北威尔士海岸6公里。安装了30台2MW涡轮机，可以满足大约40,000户家庭的用电需求。

快进到2016年，英国是全球领先的海上风力发电开发商，总装机容量超过5,000MW。伦敦泰晤士河大桥建于泰晤士河口外围，目前是世界上最大的海上风电场，其容量为630MW，可与中型燃气发电厂媲美。

Hornsea 2位于约克郡海岸100公里处。世界上最大的海上风电项目大多数位于北海。维基，抄送作者

英国政府刚刚批准的拟议的Hornsea项目2海上工地仍将更大。

该项目与东海岸相距100多公里，将与邻近的Hornsea One一起提供高达3,000MW的电力。这将使已经建造的60多个海上风电场中的任何一个相形见war。

这些项目正在变得越来越大，并且正朝着越来越远的海外方向发展。它会在哪里结束？

为什么风电场会更进一步出海

尽管与陆上风电场相比成本更高，但发展离岸风电的动力来自政治驱动的观念，即陆上风电在这个人口相对稠密且重视地形的国家中过于侵入，并且受到认可海上风更强，更恒定。

称为“负载系数”的度量标准用于衡量发电厂平均生产多少（考虑到一直不是满负荷生产）是其最大可能产量的一部分。陆上风电在2015年为29.4％，海上风电为33.3％。在特别多风的2015年12月，伦敦阵列的负载率为78.9％，接近核电站的预期水平。

这些ps证明了海上风的高低波动性。随着项目在离海岸更远的地方建造，平均风速以及负载系数都会增加。

英国在很大程度上也被浅水包围，这也对其有利。例如，另一个拟议的风力发电场所在地多格银行（Dogerger Bank）距海岸100多公里，但在该地区的大部分地区，海深不足30m（实际上，“狗狗之乡”在上一个冰河时代位于水线以上，并且是成千上万的人类的家园）。这使英国的大部分海上潜力完全落在了既定且相对便宜的地基设计（如打入海床中的桩）的范围之内。

成长的烦恼

在英国水域中可行地安装多少海上风电？答案将主要由经济和约束条件决定，而经济和约束条件又取决于许多物理和后勤因素。

随着我们搬到更深的水域，那些便宜的地基不再可行。实际上，深度超过80m时，需要浮动基础。尽管该技术在石油和天然气行业中很普遍，但仍处于海上风电的原型阶段，并且不可避免地会增加成本。

需要专业船来建造海上风力涡轮机。Nightman1965 / Shutterstock

距离海岸较远的距离使建造和维护成本更加昂贵，因为船只必须从相对较少的大型港口行驶，以服务于巨大的海上风电场。此外，完成这些任务所需的专业船数量相对较少，这限制了建造的速度和规模。

英国拥有世界上最繁忙的海面，无论是在表面，被运输通道纵横交错还是在海床上，都是电缆，管道，沉船和未爆炸弹药的形式。这些因素在一定程度上限制了海上风电场的建设地点。距离海岸约80公里以外，需要特殊的高压直流（HVDC）电网连接来输出将产生的千兆瓦功率。尽管该技术已经相对完善，但与昂贵的交流电（AC）电缆相比，当前的成本更高-将多个海上风电场连接至海上的公共连接点具有挑战性。

也必须考虑环境因素。如果某个地点可能会影响特定鸟类，则可能会超出范围。例如，被提议的位于布莱克浦（Blackpool）海岸外的壳牌公寓（Shell Flats）的场地被废弃的原因之一是，它可能对常见的海鸭产生影响。

可以在给定区域内安装的涡轮机数量也受到空气动力学的限制：如果涡轮机太近，则下游的涡轮机必须在降低风速和增加湍流的情况下工作。前者降低了可用功率，而后者则增加了疲劳并缩短了涡轮机的使用寿命。

考虑到所有这些因素，最近对英国海上风能潜力的研究表明，海上经济上可行的总装机容量可能高达675GW。这可以提供英国目前全国电力需求的六倍以上。目前的装机容量仅为5GW，换句话说，英国仍未充分利用其海上风能的1％。如果建造了如此数量的离岸风能，这将使英国成为欧洲大陆可再生能源的主要出口国。

英国海上风电下一步将走向何方？达到675 GW p的研究假设能源成本（LCOE）为平均水平，其中包括建筑和维护成本，最高为£120 / MWh。到2020年，政府希望将成本降低到100英镑/兆瓦时。英国水域中的许多开发商都对这种削减持乐观态度，到2025年，他们预计成本为70英镑/兆瓦时，远低于欣克利角C核电站商定的行使价92.50英镑/兆瓦时。至少要等到2023年

但是，未来仍然存在挑战。即使操作改进和更高效的设计确实可以降低成本，仍然存在如何将可变形式的发电方式集成到英国电网的问题。这将通过针对海上风电场的更先进的受控策略，与欧洲邻国之间更大的网络互连，智能灵活的需求方管理技术以及最终具有成本效益的储能来实现。

西蒙·沃森（Simon Watson）是拉夫堡大学（Loughborough University）风能教授。

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