海上风力涡轮机和风bet188体育官网app下注力发电厂每年都在变大，这一趋势已经帮助世界各地的海上风力发电降低成本。但是，尽管最近的研究表明，随着风力涡轮机和风力发电厂的扩大，成本将继续下降，但这些潜在的节省金额以及是否存在成本稳定的最大规模仍不清楚。bet188体育官网app下注
现在，在最近发表在《应用能源》杂志上的一项研究中，NREL的研究人员进行了目前最全面的分析之一，分析了开发和维护海上风力发电厂的每兆瓦时平均成本，以及如果目前朝着更大的发电厂和涡轮机发展的趋势继续下去，这些成本将如何变化。
为了做到这一点，该团队结合了三个模型，发现仅大型风力涡轮机和发电厂项目就可以将发电厂在其生命周期内每兆瓦时的平均总成本(也称为LCbet188体育官网app下注OE)降低23%以上，相比于2019年安装的平均固定底部海上风力发电厂。
“我们预计成本会下降，”NREL研究员马特·希尔兹(Matt Shields)说，他领导了实验室对海上风能的技术经济分析工作，并领导了这项研究。“但我对其规模感到有点惊讶。这真的改变了游戏规则。”
投资的信心
该团队的数据提供了宝贵的试金石。现在，日益增长的海上风能产业可以更有信心地投资于建造更大涡轮机和更大项目所需的供应链——这一供应链还不足以实现拜登政府在2030年部署30吉瓦海上风能的目标。
这项研究由WETO资助，由NREL研究人员Philipp Beiter、Jake Nunemaker、Aubryn Cooperman和Patrick Duffy共同撰写。
海上风力发电厂是复杂供应链的一部分，制造商设计各种部件，专业工人在多个港口制造和组装这些部件，专门的船只将涡轮机运输到海上进行安装。这个链条上的每个环节都有成本，成本会根据项目和技术的规模和类型而变化。而且，一旦安装了风力涡轮机，bet188体育官网app下注运维成本也会有所不同。但这些成本并不一定会随着规模的增加而增加。
降低成本
例如，一个发电厂升级到更大的风力涡轮机将需要更少的机器来产生相同的能量。bet188体育官网app下注更少的涡轮机意味着更少的安装船跳闸和更少的整体维护。两者都能降低成本。然而，由于更大的风力涡轮机和发电厂通常需要更大的bet188体育官网app下注地基和更多的电缆来将能量传输回海岸，它们的前期成本更高。这些相互矛盾的成本趋势使得很难确定风力涡轮机和发电厂的大型化如何影响总成本和能源产量。
为了证明越大越好，希尔兹和他的团队混合了三个模型:
- 系统平衡成本(即所有资本成本-基础、电缆和安装-风力涡轮机除外)。bet188体育官网app下注
- 的各项成本。
- 年能源产量。
NREL研究人员设计了其中两个模型——开源海上可再生能源系统平衡安装工具(ORBIT)和稳态流重定向和诱导工具(FLORIS)。为了评估运营和维护成本，该团队使用了商业海岸线运营维护设计模型。
然后，研究人员使用这些模型来比较具有代表性的2019年固定底海上风电场的成本，该风电场使用100台6兆瓦的风力涡轮机，总容量为600兆瓦，以及各种风力涡轮机和发电厂的尺寸-最高可达20兆瓦的风力涡轮机，工厂容量为2500兆瓦。bet188体育官网app下注模型表明，扩大风力涡轮机和发电厂的规模可以通过规模经济(例如，将出口电缆的成本分摊到更大的项目上)降低系统平衡和维护成本，同时减少尾流的损失。尾迹是涡轮机产生的湍流，会降低下游涡轮机的发电量，在越来越大的风电场中，随着涡轮机之间的距离越来越远，尾迹也会下降。
需要更多的研究
这些节省加起来可以超过23%。尽管如此，还需要进行更多的研究来实现这些节约，确定这种减少是否以及如何适用于漂浮的海上风力发电厂，并了解“越大越好”的信条是否有局限性。成本节约可能会在最大风力涡轮机或发电厂规模上趋于稳定。
目前，风能产业还无法达到这23%。到目前为止，还没有制造商能够建造一台20兆瓦的风力涡轮机。bet188体育官网app下注即使他们能做到，供应链的其他部分也需要跟上。例如，今天的船舶和港口被设计安装12兆瓦或更小的风力涡轮机。bet188体育官网app下注
希尔兹和他的团队计划进一步研究技术创新和供应链如何有助于未来进一步降低成本。与此同时，他们正致力于创建一个供应链路线图，以寻找缺失的环节。
希尔兹说:“我们需要尽快启动国内供应链，以最大限度地降低项目风险，降低项目成本，创造当地就业机会，并发展一个更可持续的行业。”“我们希望建造海上风力发电厂来减少我们的碳足迹，我们可以通过对当地经济产生积极影响的方式来做到这一点。”
供应链必须快速增长，以实现2030年30吉瓦的目标。这项研究可以帮助每个环节规划更大的未来。希尔兹说:“这将是我们未来十年面临的巨大挑战。”“但这是一个值得投资的项目。”
