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

到2025年，海上風(fēng)電將占全球風(fēng)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(fēng)電發(fā)展計(jì)劃新愿景。

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

據(jù)世界風(fēng)電權(quán)威媒體《風(fēng)能月刊》去年9月發(fā)布的一份報(bào)告，預(yù)計(jì)2021年至2025年間，全球?qū)惭b超過70吉瓦(GW)的海上風(fēng)電裝機(jī)容量，這意味著其在所有風(fēng)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(fēng)力發(fā)電優(yōu)越性

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

根據(jù)世界銀行的越南海上風(fēng)電路線圖，到2030年，越南的海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)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(fēng)力發(fā)電被認(rèn)為是填補(bǔ)這一空白的理想選擇。

此外，在亞洲，被GWEC預(yù)測為快速增長的海上風(fēng)電市場也包括日本，該國在2020年安裝了65兆瓦(MW)的海上風(fēng)電場。政府和業(yè)界在2020年底就其海上風(fēng)能愿景達(dá)成一致，計(jì)劃在2030年將國內(nèi)海上風(fēng)電裝機(jī)量擴(kuò)大至10GW，到2040年達(dá)到45GW。

美國首個大型海上風(fēng)電場開工建設(shè)

雖然美國擁有發(fā)達(dá)的陸上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，但其首個海上風(fēng)電設(shè)施——30MW的布洛克島風(fēng)電場直到2016年底才開始商業(yè)運(yùn)營。

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

據(jù)報(bào)道，這一名為Vineyard Wind1的海上風(fēng)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(yù)計(jì)發(fā)電量達(dá)800MW，將在2023年開始向電網(wǎng)供電，每年估計(jì)可減少超過160萬噸碳排放量，相當(dāng)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(nèi)政部和商務(wù)部表示，希望到2030年推出30GW的海上風(fēng)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(fēng)電場建設(shè)挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

事實(shí)上，海上風(fēng)電場雖然具有不受陸地土地面積限制、風(fēng)力資源豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)而受到各方追捧，但其建造和運(yùn)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(fēng)電場的擴(kuò)建，從準(zhǔn)確測量海底到在深水中建造浮動式基礎(chǔ)，重重挑戰(zhàn)正考驗(yàn)著科學(xué)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(xué)家丹·利扎拉德表示，風(fēng)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(jī)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(yán)重阻礙渦輪機(jī)的安裝。

美國馬薩諸塞大學(xué)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(guān)注巖石，開發(fā)商還必須調(diào)查海底本身的特性，比如它的坡度和成分。大多數(shù)海上風(fēng)力渦輪機(jī)通過基礎(chǔ)與海底剛性連接，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)取決于當(dāng)?shù)厍闆r。常見的設(shè)計(jì)包括所謂的單柱(插入海底的一根長長的中空管道)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)(固定在海底的三條或四條腿的結(jié)構(gòu))和重力底座(位于海底的一個大質(zhì)量，通常是一塊混凝土)。因此，有必要對地質(zhì)情況和巖土特性進(jìn)行現(xiàn)場勘查，以保證設(shè)計(jì)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(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)需要一艘船、專門的設(shè)備和專業(yè)的潛水員。海浪對渦輪機(jī)基礎(chǔ)施加壓力，而風(fēng)暴，如東北風(fēng)和颶風(fēng)，可能激起更大的海浪，從而沖擊發(fā)電設(shè)備，這會增加材料和人力的成本。

盡管如此，隨著科學(xué)家和工程師們的共同努力，克服海洋地形和新技術(shù)所帶來的問題之后，海上風(fēng)力發(fā)電的進(jìn)步必定是突飛猛進(jìn)的。(科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)