由于經(jīng)濟成本限制，這些固定底部渦輪機的水深一般在60米以內(nèi)。如果沒有更多的技術(shù)創(chuàng)新來降低在深水中獲取豐富風(fēng)能資源的成本，美國、日本、韓國和其他有希望的市場的大部分海上風(fēng)能潛力都將無法開發(fā)。美國國家可再生能源實驗室（NREL）表示，在美國，近60%的海上風(fēng)力發(fā)電潛力位于水深超過60米的水域。在歐洲，深水占海上風(fēng)力發(fā)電潛力的80%。

 

 

海上風(fēng)電行業(yè)正在努力尋求的解決方案是部署浮動式風(fēng)力渦輪機，這種渦輪機可以利用深水區(qū)域的強勁、穩(wěn)定的風(fēng)。這些渦輪機需要從港口拖到海上項目現(xiàn)場，并用至少三根錨定在海底的系泊纜固定到位。迄今為止，浮動海上風(fēng)電的部署僅限于歐洲和日本的小型示范項目。即使是這些浮動海上風(fēng)電項目中最大的，分別為30兆瓦和25兆瓦的蘇格蘭Hywind和葡萄牙WindFloat Atlantic，也與當今最大的固定底海上風(fēng)電項目相形見絀，固定式海上風(fēng)電每一個項目都包括幾十個渦輪機和數(shù)百兆瓦的發(fā)電裝機。

 

 

NREL海上風(fēng)電研究負責(zé)人Walt Musial表示，更大的浮動項目即將到來。預(yù)計到2024年，我們將看到公用事業(yè)規(guī)模的浮動海上風(fēng)電技術(shù)應(yīng)用，單一項目裝機將達到600-1000兆瓦。

 

到目前為止，世界各地安裝的浮式海上風(fēng)力發(fā)電容量不足100兆瓦。但在一些資源潛力最大的市場，政府正在努力使該行業(yè)達到商業(yè)規(guī)模。2020年10月英國首相鮑里斯·約翰遜宣布，到2030年英國海上浮式風(fēng)力發(fā)電將達到1吉瓦。法國最近對布列塔尼沿海一個250兆瓦的海上浮式風(fēng)力發(fā)電項目進行招標。加州政府和聯(lián)邦政府官員確定了可以支持4.6吉瓦海上風(fēng)電項目的區(qū)域，這些項目位于加州中部海岸的莫羅灣和北加州的洪堡縣。美國聯(lián)邦海上能源監(jiān)管機構(gòu)計劃在2022年年中舉行加州海上風(fēng)電開發(fā)權(quán)拍賣。韓國表示，到2030年將在蔚山工業(yè)城市沿海建設(shè)一座6吉瓦的海上浮式風(fēng)電場。而日本為了從示范項目中畢業(yè)，于2021年6月在第一次規(guī)模化海上浮式風(fēng)電場招標中選出了中標企業(yè)。

 

研究公司W(wǎng)ood Mackenzie的分析師Robert Liew說，從長遠來看，海上漂浮或許是亞太地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的最大前沿陣地。亞太地區(qū)幾乎所有市場都有海岸線，海上浮式風(fēng)機可以釋放沿海城市附近的風(fēng)力資源，即使在低風(fēng)速地區(qū)也是如此。然而，要實現(xiàn)這一愿景，開發(fā)商必須降低成本。

 

日本政府的估計，如果投資成本在2030年降至400萬美元/兆瓦，那么浮式海上風(fēng)電在商業(yè)上可能是可行的，而亞太地區(qū)的固定底座海上風(fēng)電成本為200-300萬美元/兆瓦，陸上風(fēng)電成本為150萬美元/兆瓦。預(yù)計到2025-2030年日本、韓國和臺灣的海上浮式風(fēng)電成本將下降40%，平均???為300萬美元/兆瓦。

 

NREL于2020年10月發(fā)布的一份報告顯示，在加州海岸五個地區(qū)各建設(shè)一個1吉瓦浮動海上風(fēng)電項目的平準化能源成本（LCOE）可能從2019年的每兆瓦時95-114美元降至2032年的每兆瓦時53-64美元。勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）最近一項專家調(diào)查顯示，固定底座和浮動海上風(fēng)電項目之間的LCOE差距將逐步縮小。預(yù)計到2050年，固定底部和浮動海上風(fēng)電的LCOE中值可能分別降至39.18美元/兆瓦時和46.45美元/兆瓦時。受訪專家還預(yù)計，到2035年海上浮式風(fēng)電項目將占據(jù)更大的市場份額，占新建海上風(fēng)電項目的25%。

 

 

NREL的專家表示，“浮動風(fēng)電成本等式中沒有任何東西會使浮動成本更高。我們預(yù)計，隨著時間的推移，浮動成本將與固定的底部風(fēng)成本趨同。” NREL的一個研究小組發(fā)現(xiàn)，如果浮動海上風(fēng)電要發(fā)揮其全部潛力，該行業(yè)就必須超越其石油和天然氣行業(yè)的根基，合作開發(fā)“集成系統(tǒng)方法”，設(shè)計專為浮動項目建造的渦輪機。浮式渦輪機在海上保持直立和穩(wěn)定所需的浮式下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計大量借鑒了海洋石油和天然氣工業(yè)中使用的概念。一般來說，一家制造商設(shè)計渦輪機和塔架，另一家公司設(shè)計底座，有時還有一個單獨的企業(yè)負責(zé)陣列布局和物流。浮式裝置物理環(huán)境的巨大復(fù)雜性和設(shè)計組件的相互作用使得這種分而治之的方法成本高昂，在確定可行的解決方案時效率較低。

 

各國政府在推進浮動渦輪技術(shù)和降低成本方面發(fā)揮了作用。美國能源部能源效率和可再生能源辦公室（Office of Energy Efficiency）和高級研究計劃署能源署（Advanced Research Projects Agency Energy）共同投資了超過1億美元的研發(fā)資金，用于開發(fā)海上風(fēng)電技術(shù)。歐盟委員會的地平線2020研究和創(chuàng)新計劃向浮標項目撥款600萬美元，用于開發(fā)深水渦輪機的最佳系泊和錨定系統(tǒng)。