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長期以來，海上風力發(fā)電場一直受到歐洲人的青睞。第一個風力發(fā)電場是1991年在“風能之都”丹麥的海岸外建造的。在歐洲水域，超過5400臺并網渦輪機的發(fā)電量約為25千兆瓦，占目前全球海上風電發(fā)電量的70%以上。

到2025年，海上風電將占全球風能總量的1/5。不僅僅在歐洲，世界各地越來越多的國家正在制定海上風電發(fā)展計劃新愿景。

根據(jù)全球風能委員會(GWEC)的數(shù)據(jù)，去年，海上風能投資首次超過海上石油和天然氣。

據(jù)世界風電權威媒體《風能月刊》去年9月發(fā)布的一份報告，預計2021年至2025年間，全球將安裝超過70吉瓦(GW)的海上風電裝機容量，這意味著其在所有風能中的份額將從目前的6.5%飆升至21%。

越南漫長海岸線帶來風力發(fā)電優(yōu)越性

越南是亞洲極有潛力的海上風能市場之一，其3000公里的漫長海岸線可帶來的風力資源估計為475GW。據(jù)越南媒體23日報道，根據(jù)《第八個電力規(guī)劃草案》，到2030年，越南將海上風電容量從1GW增加到4GW。

根據(jù)世界銀行的越南海上風電路線圖，到2030年，越南的海上風電裝機容量將達到5—19GW，為國家創(chuàng)造約600億美元的總附加值。

越南希望根據(jù)《第八個電力規(guī)劃草案》在未來大幅削減燃煤發(fā)電量，而風力發(fā)電被認為是填補這一空白的理想選擇。

此外，在亞洲，被GWEC預測為快速增長的海上風電市場也包括日本，該國在2020年安裝了65兆瓦(MW)的海上風電場。政府和業(yè)界在2020年底就其海上風能愿景達成一致，計劃在2030年將國內海上風電裝機量擴大至10GW，到2040年達到45GW。

美國首個大型海上風電場開工建設

雖然美國擁有發(fā)達的陸上風電產業(yè)，但其首個海上風電設施——30MW的布洛克島風電場直到2016年底才開始商業(yè)運營。

據(jù)美國消費者新聞與商業(yè)頻道近日報道，被稱為美國“第一個商業(yè)規(guī)模的海上風電場”的項目已于18日破土動工，標志著美國剛剛起步的海上風電行業(yè)又向前邁進了一步。

據(jù)報道，這一名為Vineyard Wind1的海上風電場，位于馬薩諸塞州科德角附近的瑪莎葡萄園島24公里外的水域，預計發(fā)電量達800MW，將在2023年開始向電網供電，每年估計可減少超過160萬噸碳排放量，相當于每年減少32.5萬輛道路汽車的排放量。

2021年3月，美國能源部、內政部和商務部表示，希望到2030年推出30GW的海上風電，希望此舉能創(chuàng)造數(shù)千個工作崗位并釋放數(shù)十億美元的投資。

海上風電場建設挑戰(zhàn)與機遇并存

事實上，海上風電場雖然具有不受陸地土地面積限制、風力資源豐富等眾多優(yōu)點而受到各方追捧，但其建造和運營并非易事。沿海深海床、不規(guī)則的冰川和其他自然障礙阻礙了海上風電場的擴建，從準確測量海底到在深水中建造浮動式基礎，重重挑戰(zhàn)正考驗著科學家和工程師的勇氣。

美國伍茲霍爾海洋研究所的地球物理學家丹·利扎拉德表示，風力發(fā)電場不在海岸上，房屋大小的巨石和像大峽谷一樣深的海底溝渠使安裝渦輪機不僅具有挑戰(zhàn)性，而且往往變成“不可能”。聲吶可以發(fā)現(xiàn)海底裸露的巨石，但卻很難探測到埋藏在地下的物體，它們的存在可能會嚴重阻礙渦輪機的安裝。

美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校土木工程教授桑賈伊·阿爾韋德說，除了密切關注巖石，開發(fā)商還必須調查海底本身的特性，比如它的坡度和成分。大多數(shù)海上風力渦輪機通過基礎與海底剛性連接，基礎的設計取決于當?shù)厍闆r。常見的設計包括所謂的單柱(插入海底的一根長長的中空管道)、導管架基礎(固定在海底的三條或四條腿的結構)和重力底座(位于海底的一個大質量，通常是一塊混凝土)。因此，有必要對地質情況和巖土特性進行現(xiàn)場勘查，以保證設計工程師順利工作。

此外，海洋環(huán)境也帶來其他挑戰(zhàn)。在海上安裝和維護風力渦輪機需要一艘船、專門的設備和專業(yè)的潛水員。海浪對渦輪機基礎施加壓力，而風暴，如東北風和颶風，可能激起更大的海浪，從而沖擊發(fā)電設備，這會增加材料和人力的成本。

盡管如此，隨著科學家和工程師們的共同努力，克服海洋地形和新技術所帶來的問題之后，海上風力發(fā)電的進步必定是突飛猛進的。(科技日報實習記者 張佳欣)