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140 位世界顶级风电专家眼中的风电未来

2022-05-27 09:25来源:风能专委会CWEA(译)作者:NREL关键词:风电产业大兆瓦风机风电成本收藏点赞

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近期一项对140 位世界顶级风电专家的“2035年风电未来预测”的调查结果显示,不管陆上风电还是海上风电,未来的风电机组单机容量将持续变大,风电成本也将显著下降,风电开发项目将更频繁地与储能电池或氢气的生产进行配合。

提前十年或更长时间预测风力发电场的关键特性,可以为当今的投资、研究和能源系统规划决策提供信息。来自美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员 Philipp Beiter 和 Eric Lantz 与来自劳伦斯伯克利国家实验室和美国能源部的合作者,就他们对未来风力发电场的期望征求了 140 多位世界领先风电专家的意见,请他们谈谈各自心目中的2035风电未来,最终形成了《未来风力发电场的专家观点》报告(http://doi.org/10.1002/we.2735)发布。该研究项目得到美国能源部风能技术办公室的资助,并通过国际能源署风能技术合作计划(IEA Wind TCP)国际研究合作伙伴关系网络进行的调查。

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预计风电成本将全面降低。接受调查的专家普遍认为,与今天的数字相比,到 2035 年,陆上风电的平准化度电成本 (LCOE) 将下降 27%,海上风电将下降17-35%。尽管未来风电项目的选址可能会在并不那么吸引人的风区,但成本下降的趋势依然处于预料之中。(点击访问参考报告:这个风电成本报告,没有比它更激动人心!/articles/s41560-021-00810-z)

关于年平价风速的下降幅度,专家们预测新的陆上风电项目的全球年平均风速中值将从 2019 年的每秒 7.9 米 (m/s) 下降到 2035 年的 7.5 m/s。

专家说,与这两者下降趋势相反是,风电机组的额定容量、轮毂高度和转子直径都将迅速变大。

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陆上风电机组的平均容量预计将从 2018 年的 2.5MW增长到 2035 年的 5.5MW。到 2035 年,海上风电机组的单机容量的增长预计将更加明显使现在的平均容量相形见绌,从 2018 年的 4.4MW增长到 2035 年的 17MW。大约 40% 的调查受访者预测,2035 年安装的典型海上风电机组单机容量将达到 20MW或更大。

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新安装的陆上风电机组也有望出现更高的轮毂高度(2035 年为 130m,2018 年仅为 100m)和更大的转子直径(2035 年高达 175m,而2018 年为 117m)。在2015年NREL等组织的一次调查中,(https://doi.org/10.1038/nenergy.2016.135)当时预测2030年陆上风电机组的轮毂高度将会达到115米,这又比现在的调查明显低。

海上风电机组的轮毂高度(2035 年为 151m,2018 年为 90m)和转子直径(2035 年为 250m,2018 年为 132m)的增长则更加明显。

海上风电项目规模:固定基础海上风电场的项目规模为 1100 MW,漂浮式海上风电场的规模为 600MW。

离岸距离:对于固定基础海上风电,专家预计 2035 年的中位项目将位于离岸更远的地方(70 公里(2035年)对比 40 公里(2019年)和更深的水域(2035年为42 m 对2019的 30 m ), 但预计平均风速将保持稳定在 9.5 m/s。

海上风电水深趋势:越来越深的水深(>60m [2035] vs.>80m [2019]),预计漂浮式海上风电将成为成本较低的选择(而不是固定基础海上风电),部分原因是漂浮式风电场的预期风速较高(10 m/s)

研究团队还向全球专家询问了他们预计 2035 年可能存在的行业限制。海上风电将不得不应对与远洋船舶、建筑起重机以及供应和服务港口设施成本带来的相关挑战。

但是,专家也认为风电存在明显的地区差异。专家预计北美风电项目更有可能在运输、船舶、起重机和港口方面遇到困难。在社区的接受度方面,预计欧洲风能项目将面临更大的挑战。

电网系统价值增强选项(Grid System Value Enhancement Options):

随着风能平准化度电成本(LCOE)的下降,更多的焦点将转向风能在能源市场中的价值;

对于陆上风电,相当大比例的专家预计将大量使用甚至广泛使用许多电网系统增值选项:大型风轮转子、与存储电池的混合、为实现收入最大化和延长寿命而进行的削减等等(见下图);

对于海上风电,最高价值提升的选项包括:更大的转子、提供平衡服务、互连以增加电网价值,以及与存储和制氢的混合 。

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该论文还确定了五种推动预测设计变化的经济机制,包括:风电机组增长带来的规模经济、更大的风电项目规模和更大的选址灵活性,以及电网系统价值经济和生产效率。从本质上讲,这些机制可推动风电场的设计选择,因为它们可降低成本或增加能源生产价值,而这些价值又比获得它们的增量成本要高。

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