北美地區(qū)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的國(guó)家主要是美國(guó)和加拿大,2004年風(fēng)電機(jī)組安裝容量占全球的15.2%。截止2004年底,美國(guó)風(fēng)電機(jī)組安裝總?cè)萘繛?763MW,加拿大為444MW;美國(guó)2004年當(dāng)年新增機(jī)組容量為389MW,加拿大為123MW。海上風(fēng)力發(fā)電在北美起步較晚,就目前而言,已經(jīng)投入運(yùn)行的電場(chǎng)極為有限,但無(wú)論如何,美國(guó)和加拿大已經(jīng)跨出了這一步,并且有了相關(guān)的 規(guī)劃 和政策支持,其前景十分看好。
1、美國(guó):厚積薄發(fā)
美國(guó)風(fēng)能生產(chǎn)稅抵減法案(TheWindEnergyProductionTax.Credit,PTC)有效期的臨近曾使2004年美國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝量有了明顯下降,目前該法案有效期的延長(zhǎng)再次燃起了開(kāi)發(fā)商或投資商的投資熱情,像WinergyLLC這樣的開(kāi)發(fā)商則持有21個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目的提案。此外,2004年美國(guó)能源部(DOE)于推出了風(fēng)能計(jì)劃,著力引導(dǎo)科研向海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)等新型應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展,確保風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)。在該風(fēng)電計(jì)劃中,與AWSScientific,Inc.簽訂了轉(zhuǎn)包合同,以獲得更為準(zhǔn)確的海上風(fēng)電環(huán)境評(píng)估,幫助在特定條件下更精確地匹配于設(shè)計(jì)負(fù)載條件,降低工程施工和運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)和成本。
美國(guó)海上風(fēng)電的發(fā)展目標(biāo)首先鎖定淺灘,然后發(fā)展至深水;主要采用單機(jī)容量為5MW或更大的風(fēng)機(jī)。目標(biāo)在2012年,4級(jí)淺灘的電價(jià)為5美分/kWh。目前正在研制深水技術(shù),技術(shù)進(jìn)步的同時(shí),也將注重成本控制,確保海上風(fēng)電健康發(fā)展。在今后十余年中,美國(guó)計(jì)劃有大量的風(fēng)電機(jī)組有待安裝,然而可能只有一部分項(xiàng)目得到落實(shí)。作為美國(guó)首座海上風(fēng)電場(chǎng),美國(guó)東北部鱈魚岬(CapeCod)的鱈魚岬海上風(fēng)電場(chǎng)(CapeWind)現(xiàn)已建設(shè)完畢;皇后區(qū)西北面的長(zhǎng)島電力局(theLongIslandPowerAuthority,LIPA)已經(jīng)提出計(jì)劃開(kāi)發(fā)140MW的風(fēng)電場(chǎng),位于長(zhǎng)島市南海岸,開(kāi)發(fā)商將負(fù)擔(dān)所有的項(xiàng)目成本,并將在15-20年后通過(guò)與LIPA協(xié)議收購(gòu)電力來(lái)收回成本。2001年11月,Cape風(fēng)能協(xié)會(huì)在波士頓提出建造鱈魚岬海上風(fēng)電場(chǎng),位于美國(guó)馬薩諸塞州海岸,引起了當(dāng)時(shí)整個(gè) 行業(yè) 的激烈爭(zhēng)論。此后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的艱苦工作和穩(wěn)步爭(zhēng)取,終于獲得全面批準(zhǔn)。之前曾有預(yù)測(cè)指出:CapeWind項(xiàng)目是美國(guó)海上風(fēng)電未來(lái)發(fā)展的試金石,如果獲準(zhǔn),該項(xiàng)目必將快速受到大批開(kāi)發(fā)商追逐,能源公司也將更新其發(fā)展計(jì)劃,在這其中分得一塊蛋糕;如果項(xiàng)目遭到否決,則會(huì)立即停止美國(guó) 行業(yè) 內(nèi)的潛在發(fā)展,預(yù)期中的開(kāi)發(fā)上也將顧慮到失敗的可能而停止推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)程。這個(gè)備受爭(zhēng)義的項(xiàng)目由美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)評(píng)閱,Cape風(fēng)能協(xié)會(huì)著手開(kāi)發(fā)。美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)作為應(yīng)用過(guò)程中的一部分,考慮了開(kāi)發(fā)所需的14個(gè)可能場(chǎng)地,如果有任何其它場(chǎng)地合適,項(xiàng)目開(kāi)發(fā)上將立刻開(kāi)展充分的調(diào)研。這將為整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程增加時(shí)間但又作為核準(zhǔn)程序中的一部分必須完成。設(shè)計(jì)和工程建設(shè)方面,該電場(chǎng)由170個(gè)變槳距上風(fēng)向的三葉式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成,風(fēng)電機(jī)的排列力求使電場(chǎng)達(dá)到454MW這個(gè)最大的總?cè)萘?,相?yīng)所需的風(fēng)速在14m/s至25m/s。平均風(fēng)速9m/s的話,風(fēng)能傳輸至電網(wǎng)的年發(fā)電量達(dá)1.5GWh。
2、加拿大:政策助推
順應(yīng)全球風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì),加拿大風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。風(fēng)力機(jī)組安裝總量從1994年的19MW發(fā)展至2004年的444MW,2006年1月的682MW。在1999年之前,加拿大的風(fēng)電發(fā)展受到很大制約,但1999年之后則進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期。2004年的新增安裝容量達(dá)到123MW,較前一年增長(zhǎng)了38%。這樣的增長(zhǎng)在之后幾年還將延續(xù)。各省政府已經(jīng)正式通過(guò)了2077.5MW的機(jī)組投產(chǎn),僅魁北克一個(gè)省就即將引進(jìn)機(jī)組1343MW。在BritishColumbia省的QueenCharlotte島,正在興建一個(gè)NaiKum海上風(fēng)電項(xiàng)目,該項(xiàng)目是北美海上風(fēng)電項(xiàng)目中最大的一項(xiàng),總?cè)萘窟_(dá)700MW,與德國(guó)ABBNewVentures工程開(kāi)發(fā)公司合作完成。先期階段的10個(gè)風(fēng)電機(jī)已經(jīng)在2005年完成安裝。將近680MW的主體工程計(jì)劃在2008年投入運(yùn)行。該工程類似于美國(guó)的Capewind海上風(fēng)電場(chǎng),將決定加拿大海上風(fēng)電的發(fā)展前景。
加拿大風(fēng)力發(fā)電欣欣向榮的局面將在今后幾年中得到延續(xù),但該國(guó)海上風(fēng)電市場(chǎng)還有一段艱難的路要走。已通過(guò)審批即將投入建設(shè)的項(xiàng)目也可能中途取消,就像Belgium項(xiàng)目就在開(kāi)始建設(shè)前幾個(gè)月決定延期建設(shè),但風(fēng)機(jī)制造已經(jīng)開(kāi)始,且將在今后幾年中增加產(chǎn)品數(shù)量。同時(shí)政府在政策和金融方面的支持也對(duì)工程項(xiàng)目而言至關(guān)重要,目前的一些主要扶持政策是:WPPI(風(fēng)電激勵(lì)政策)、MIP(市場(chǎng)激勵(lì)政策)、CRCE(可再生能源支出減免)、PT(政府采購(gòu)目標(biāo))等。作為一個(gè)剛起步的新興產(chǎn)業(yè),面臨的問(wèn)題主要有電場(chǎng)選址、電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)的可靠性、風(fēng)電相關(guān)制造業(yè)的改進(jìn)、監(jiān)測(cè)問(wèn)題、傳輸中的障礙等。隨著該產(chǎn)業(yè)的逐步進(jìn)展,相信不僅在技術(shù)方面,在 規(guī)劃 、協(xié)調(diào)等其它方面,前景都將更加看好。
一、丹麥大型風(fēng)電場(chǎng)HornsRev
作為全球風(fēng)電 行業(yè) 的先驅(qū)和領(lǐng)袖,丹麥擁有全球市場(chǎng)份額逾1/3的制造商Vestas,其2003年風(fēng)力發(fā)電量占全國(guó)總發(fā)電量的18%。2003年末,160MW的Nysted大型風(fēng)電場(chǎng)首期工程已經(jīng)完成,丹麥政府仍然繼續(xù)支持接下去的3個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)(Laes?、Om?St?lgrunde和二期的R?dsand)的建設(shè)。而同時(shí),HornsRev海上風(fēng)電場(chǎng)擴(kuò)張工程已經(jīng)排上了日程,這將為2006年的HornsRev風(fēng)電場(chǎng)增加200MW的運(yùn)力,使目前運(yùn)行著的8個(gè)風(fēng)電場(chǎng)總?cè)萘窟_(dá)到416MW。不過(guò)丹麥政府表示,近幾年將不會(huì)再建造如此大型的海上風(fēng)電場(chǎng)。按照 規(guī)劃 ,到2030年,風(fēng)電將占該國(guó)總發(fā)電量的50%。
二、德國(guó)Sandbank 24海上風(fēng)電場(chǎng)(圖)
德國(guó)Sandbank24海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)位于BalticSea,項(xiàng)目建設(shè)將分為七個(gè)建筑階段,第一階段計(jì)劃于2007年開(kāi)工建設(shè),于2008年建成并網(wǎng)發(fā)電。該項(xiàng)目的初期 規(guī)劃 將安裝80臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī),總裝機(jī)容量為400兆瓦,占地總面積為59平方公里;預(yù)計(jì)年平均產(chǎn)電量為16億度,這相當(dāng)于Brunsbüttel核電站年發(fā)電量的2/3。在廣闊的海面上,輪轂高度的風(fēng)速大約10m/s時(shí)為適宜風(fēng)速。由于遠(yuǎn)離海岸線,風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)對(duì)人類與動(dòng)物的影響較小。
Sandbank 24海上風(fēng)電場(chǎng)位置
現(xiàn)在還未確定風(fēng)機(jī)安裝位置在20-35米水深處的中試階段的風(fēng)電場(chǎng)采用哪種基礎(chǔ)。目前,可行性 研究 與各種解決方案正被匯總到一起,以決定與評(píng)估適合的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。目前,有兩種基礎(chǔ)方案正在被考慮中:
1、單樁基礎(chǔ),目前使用此類型基礎(chǔ)的有ArklowBank(GB),HornsRev(DK)和Nysted(DK)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)等。
2、三角架基礎(chǔ)。
三、英國(guó)大西洋矩陣海上風(fēng)電場(chǎng)
英國(guó)大西洋矩陣海上風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃安裝350臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī),整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)呈箭頭形狀,覆蓋面積達(dá)906平方公里,有英國(guó)著名的懷特島那么大。該風(fēng)電場(chǎng)能夠產(chǎn)生1500兆瓦電量,為英國(guó)西部110萬(wàn)戶家庭提供超過(guò)它們用電量50%的電能。英國(guó)大西洋矩陣海上風(fēng)電場(chǎng)將耗資30億英鎊,該計(jì)劃的實(shí)施每年將會(huì)減少230萬(wàn)噸碳排放量。在計(jì)劃實(shí)施之前,該方案還需要得到政府部門的正式批準(zhǔn),論證該計(jì)劃的實(shí)施將對(duì)大自然、野生動(dòng)植物和海運(yùn)航線不產(chǎn)生負(fù)面影響。英國(guó)大西洋矩陣海上風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃的海域覆蓋面積較大、海水較深、費(fèi)用是英國(guó)“倫敦矩陣”海上風(fēng)電場(chǎng)的2倍。
四、英國(guó)肯特福萊斯海上風(fēng)電場(chǎng)(圖)
2005年12月13日,英國(guó)肯特福萊斯海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電,該風(fēng)電場(chǎng)位于北海的泰晤士河的河口處,于2005年夏天建成,由30臺(tái)V90-3.0MW風(fēng)機(jī)組成。在風(fēng)機(jī)安裝結(jié)束后到風(fēng)電場(chǎng)正式接受前,整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)與個(gè)別的風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的檢驗(yàn)。2005年12月8日風(fēng)電場(chǎng)正式驗(yàn)收,并且并網(wǎng)發(fā)電。英國(guó)肯特福萊斯海上風(fēng)電場(chǎng)的建成和并網(wǎng)發(fā)電打破了英國(guó)的兩個(gè)記錄:
1、該海上風(fēng)電場(chǎng)是英國(guó)目前最大的海上風(fēng)電場(chǎng)
2、該海上風(fēng)電場(chǎng)的單個(gè)風(fēng)機(jī)容量達(dá)到了3.0MW,是英國(guó)目前安裝的最大的海上風(fēng)機(jī),而且風(fēng)電場(chǎng)中每個(gè)風(fēng)機(jī)的容量都達(dá)到了3.0MW。
該海上風(fēng)電場(chǎng)每年將生產(chǎn)2850萬(wàn)度電,可以滿足英國(guó)當(dāng)?shù)?0萬(wàn)戶家庭用電。而且,該風(fēng)電場(chǎng)的正常運(yùn)行每年還可以減少22.3萬(wàn)噸CO2排放。
英國(guó)肯特福萊斯海上風(fēng)電場(chǎng)位置
五、英國(guó)North Hoyle海上風(fēng)電場(chǎng)(圖)
2005年12月13日,英國(guó)肯特福萊斯海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電,該風(fēng)電場(chǎng)位于北海的泰晤士河的河口處,于2005年夏天建成,由30臺(tái)V90-3.0MW風(fēng)機(jī)組成。在風(fēng)機(jī)安裝結(jié)束后到風(fēng)電場(chǎng)正式接受前,整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)與個(gè)別的風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的檢驗(yàn)。2005年12月8日風(fēng)電場(chǎng)正式驗(yàn)收,并且并網(wǎng)發(fā)電。英國(guó)肯特福萊斯海上風(fēng)電場(chǎng)的建成和并網(wǎng)發(fā)電打破了英國(guó)的兩個(gè)記錄:第一、該海上風(fēng)電場(chǎng)是英國(guó)目前最大的海上風(fēng)電場(chǎng)。第二、該海上風(fēng)電場(chǎng)的單個(gè)風(fēng)機(jī)容量達(dá)到了3.0MW,是英國(guó)目前安裝的最大的海上風(fēng)機(jī),而且風(fēng)電場(chǎng)中每個(gè)風(fēng)機(jī)的容量都達(dá)到了3.0MW。該海上風(fēng)電場(chǎng)每年將生產(chǎn)2850萬(wàn)度電,可以滿足英國(guó)當(dāng)?shù)?0萬(wàn)戶家庭用電。而且,該風(fēng)電場(chǎng)的正常運(yùn)行每年還可以減少22.3萬(wàn)噸CO2排放。
North Hoyle海上風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔
North Hoyle海上風(fēng)電場(chǎng)示意圖
六、比利時(shí)Thornton Bank海上風(fēng)電場(chǎng)一期
Repower公司被選定為比利時(shí)第一座海上風(fēng)電場(chǎng)—“ThorntonBank”風(fēng)電場(chǎng)一期安裝六臺(tái)5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)。“ThorntonBank”風(fēng)電場(chǎng)將分三期建設(shè),這六臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝是風(fēng)電場(chǎng)的第一期工程,風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量計(jì)劃為300兆瓦、水深25米,距離海岸30公里。一期工程投資總額合計(jì)達(dá)1.53億歐元。簽約為“ThorntonBank”風(fēng)電場(chǎng)安裝風(fēng)電機(jī)組,這是繼5兆瓦樣機(jī)陸地安裝兩年半,第一臺(tái)海上5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝近一年之后,Repower公司發(fā)展的又一重要日子,這意味著Repower公司5兆瓦的風(fēng)電機(jī)組批量生產(chǎn)的開(kāi)始。這六臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝將采用重力基礎(chǔ),與桁架式基礎(chǔ)不同,在ThorntonBank風(fēng)電場(chǎng)使用混凝土重力基礎(chǔ)是Repower公司的又一次新的嘗試。這六臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組裝計(jì)劃從2008年初開(kāi)始,組裝地點(diǎn)在不來(lái)梅港的新的5兆瓦風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)廠房,Repower計(jì)劃在2008年九月底完成風(fēng)電機(jī)組的安裝和試運(yùn)行。
七、比利時(shí)最大海上風(fēng)電場(chǎng)
比尤風(fēng)能公司計(jì)劃建造一個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng),該風(fēng)電場(chǎng)距離歐斯滕德港口46公里。該項(xiàng)目裝機(jī)容量為33萬(wàn)千瓦,總投資8億歐元。比尤風(fēng)能公司在2006年4月提交了建造該項(xiàng)目的 規(guī)劃 并且得到了批準(zhǔn)。風(fēng)機(jī)將要安裝在水深20-35米淺水域。
八、荷蘭Egmond aan Zee海上風(fēng)電場(chǎng)
EgmondaanZee海上風(fēng)電場(chǎng)共安裝36臺(tái)風(fēng)電機(jī),設(shè)計(jì)裝機(jī)10.8萬(wàn)千瓦。項(xiàng)目投資超過(guò)2億歐元。由Nuon和Shell合資企業(yè)Noordzee風(fēng)電經(jīng)營(yíng),合資公司BouwcombinatieEgmond負(fù)責(zé)風(fēng)電站建設(shè)和運(yùn)行管理,能為10萬(wàn)個(gè)荷蘭家庭提供電力。實(shí)際上這座風(fēng)電站2007年初開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),性能優(yōu)良。2007年前3個(gè)月暴風(fēng)雨很多,風(fēng)力大,共發(fā)電1.11億千瓦時(shí),相當(dāng)于3.3萬(wàn)個(gè)家庭年電力消耗量。EgmondaanZee沿海風(fēng)電站是個(gè)示范型電站。
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