編者按：風(fēng)力發(fā)電是增長(zhǎng)最快的新電力供應(yīng)來源之一，自2000年起，也是美國新增可再生能源發(fā)電的最大來源。與此同時(shí)，自2008年以來，低天然氣價(jià)格、低電力批發(fā)價(jià)格、電力需求減少影響著所有新增發(fā)電的投資。在此背景下，美國能源部發(fā)起了“風(fēng)能愿景分析”。并于2015年3月12日，發(fā)布了《風(fēng)能愿景：美國風(fēng)力發(fā)電新紀(jì)元》。本質(zhì)上，風(fēng)能愿景的目的是為廣泛的利益相關(guān)者，包括行業(yè)、政策制定者、公眾，提供后續(xù)的美國風(fēng)能部署的信息。2017年3月，《風(fēng)能愿景報(bào)告》發(fā)布已滿兩周年。本篇文章提出了美國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并舉例介紹了《風(fēng)能愿景報(bào)告》發(fā)布兩年來取得的一些進(jìn)展。
一、美國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)
1．風(fēng)能愿景：美國風(fēng)力發(fā)電新紀(jì)元
美國能源部估計(jì)風(fēng)能愿景報(bào)告的潛在的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益是：到2020年，風(fēng)力發(fā)電提供美國電力需求的10%，到2030年提供20%，到2050年提供35%。
2．新排名第一
美國風(fēng)能年度成本及累計(jì)裝機(jī)容量，1980-2016
2016年風(fēng)力發(fā)電超過82千兆瓦，風(fēng)能成為美國可再生能源發(fā)電最大的來源。這足以讓2400萬個(gè)家庭運(yùn)轉(zhuǎn)，使美國達(dá)到并超過風(fēng)能愿景研究方案2020年部署的水平。
3．低成本電力
技術(shù)進(jìn)步和政策支持使風(fēng)力發(fā)電成為美國一些地區(qū)的價(jià)格最低的電力。因?yàn)轱L(fēng)電是以一個(gè)長(zhǎng)期的固定利率銷售，并且它的燃料免費(fèi)，它減輕了燃料成本給傳統(tǒng)發(fā)電資源帶來的價(jià)格波動(dòng)。基于這些原因，企業(yè)越來越多地選擇風(fēng)電做為的長(zhǎng)期的、有成本競(jìng)爭(zhēng)力的電力。
4. 日益增長(zhǎng)的公用事業(yè)規(guī)模風(fēng)力發(fā)電
現(xiàn)在，美國安裝公用事業(yè)規(guī)模風(fēng)力發(fā)電的州從兩年前的39個(gè)，增加到41個(gè)。風(fēng)能有潛力到2050年為美國全部50個(gè)州提供家庭的、有成本效益的電力。
5. 美國50個(gè)州分布式風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)能可以通過分布式應(yīng)用得以有效地利用，通常是使用更小的渦輪機(jī)，這種渦輪機(jī)可以安裝在用戶端電表上或在分布式網(wǎng)格上。分布式風(fēng)力發(fā)電目前已在全部50個(gè)州部署。
6. 第一個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)
遠(yuǎn)離羅得島海岸的30兆瓦布洛克島風(fēng)電場(chǎng)，成為美國第一個(gè)現(xiàn)役的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。海洋渦輪機(jī)可以部署在海洋、墨西哥灣、五大湖區(qū)。
7. 推動(dòng)就業(yè)增長(zhǎng)
近年來，美國風(fēng)能部門的提供的就業(yè)增加了一倍，超過10萬個(gè)工作崗位。美國勞工統(tǒng)計(jì)局將風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)人員成為這十年增長(zhǎng)最快的工作崗位。如果能達(dá)到風(fēng)能愿景研究方案提出的部署水平，那么到2050年風(fēng)能將可能在制造、安裝、維護(hù)、配套服務(wù)方面提供60萬個(gè)工作崗位。
2017年3月是《風(fēng)能愿景報(bào)告》發(fā)布兩周年。報(bào)告概述了發(fā)展風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的路線圖，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會(huì)在制造、安裝、維護(hù)及配套服務(wù)方面提供60萬個(gè)就業(yè)崗位。以下是這兩年產(chǎn)業(yè)發(fā)展所取得進(jìn)展的一些例子：
降低風(fēng)力發(fā)電成本
美國能源部支持一系列通過技術(shù)進(jìn)步降低風(fēng)能成本的項(xiàng)目。其中一個(gè)領(lǐng)域重點(diǎn)研究改善風(fēng)資源特性，從而提高風(fēng)力發(fā)電廠效率，降低開發(fā)人員風(fēng)險(xiǎn)。
具體措施：部署 兩個(gè)向公眾提供的研究浮標(biāo)，測(cè)量氣象和海洋數(shù)據(jù)。對(duì)研發(fā)人員來說，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)、排列、選址有助于確定項(xiàng)目發(fā)電量。當(dāng)能源部不使用這些浮標(biāo)時(shí)，行業(yè)合作伙伴可以使用。
隨著風(fēng)力發(fā)電廠遷往近海，浮基對(duì)于捕獲位于深海的美國60%的海上風(fēng)力資源是必須的。在深海，傳統(tǒng)地基不可用。
具體措施：
1.支持緬因大學(xué)開發(fā)一種使用較少鋼材、生產(chǎn)成本較低的混凝土浮基來促進(jìn)深水域風(fēng)能利用。
2.為進(jìn)一步打好基礎(chǔ)，2016年美國風(fēng)能技術(shù)辦公室與美國內(nèi)政部合作，制定了一個(gè)聯(lián)合戰(zhàn)略，來促進(jìn)美國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并達(dá)到《風(fēng)能愿景報(bào)告》部署的發(fā)展水平。
擴(kuò)大開發(fā)區(qū)
更高的風(fēng)力渦輪機(jī)和長(zhǎng)期需要的電網(wǎng)升級(jí)可以為美國風(fēng)能部署打開大門。比如：將風(fēng)力渦輪機(jī)塔架高度從80米增加到140米，將增加陸地風(fēng)力發(fā)電三分之二的技術(shù)潛力，可以讓更多的州，尤其是東南部，從風(fēng)力發(fā)電中受益。
具體措施：
1.支持Keystone Tower Systems開發(fā)一個(gè)創(chuàng)新的風(fēng)力渦輪機(jī)塔螺旋焊接工藝。這種現(xiàn)場(chǎng)制造方法可以削減40%的架塔（高達(dá)180米）成本。
2.資助愛荷華州立大學(xué)開發(fā)的 Hexcrete Tower，采用預(yù)制混凝土構(gòu)件，使更高的塔沒有特殊的運(yùn)輸要求。該試驗(yàn)項(xiàng)目表明，以這種方式建造的塔可以降低風(fēng)力發(fā)電的成本超過20%。
3.發(fā)布了2017年1月報(bào)告，報(bào)告證實(shí)了即使增加有限的傳輸也能大大降低風(fēng)能部署的成本。研究發(fā)現(xiàn)，在
由于電網(wǎng)容量有限，不允許風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商發(fā)電時(shí)，僅建設(shè)四個(gè)目前提議的傳輸項(xiàng)目將減少一半的棄風(fēng)。
增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值
為了提高美國制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，風(fēng)力和先進(jìn)制造業(yè)辦公室已與公共和私營(yíng)機(jī)構(gòu)合作，探索生產(chǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的新方法。
具體措施：應(yīng)用添加劑制造，也被稱為3D打印，來生產(chǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片模具 。這個(gè)過程不需要制造一個(gè)“塞子”，然后再用“塞子”來形成模具，從 玻璃纖維葉片中就可以制作。這減少了葉片制造所需的時(shí)間和成本。
風(fēng)力和先進(jìn)制造業(yè)辦公室還與協(xié)作研究小組合作，并為研究開發(fā)解決風(fēng)能部署中環(huán)境與野生動(dòng)物保護(hù)挑戰(zhàn)的項(xiàng)目進(jìn)行投資。
具體措施：
1.資助普渡大學(xué)開發(fā)描述金鷹視覺和聽覺特征的技術(shù) ，目標(biāo)是為未來的系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，可以更容易使金鷹探測(cè)和避免風(fēng)力渦輪機(jī)。
2.資助Frontier Wind 開發(fā)、測(cè)試超聲波蝙蝠威懾系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一排安裝在渦輪葉片上的超聲波發(fā)射器組成。這些發(fā)射機(jī)發(fā)出的高頻聲音將覆蓋整個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子，目的是阻止蝙蝠進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)。
促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展
上面列出的政府采取的措施推動(dòng)了新技術(shù)的發(fā)展，并幫助克服了增加風(fēng)能的障礙。這些整體上有利于行業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的投資，由個(gè)體私營(yíng)公司補(bǔ)充、發(fā)展。Navigant 一個(gè)新的分析估計(jì)，風(fēng)能對(duì)美國經(jīng)濟(jì)的年度經(jīng)濟(jì)影響約為200億美元。繼續(xù)在技術(shù)創(chuàng)新、緩解市場(chǎng)壁壘這些方面投資，將有助于維持和推進(jìn)國家現(xiàn)有的風(fēng)電制造基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)效益，并確保美國保持全球競(jìng)爭(zhēng)力。
譯自：2017年3月【美國】能源部網(wǎng)站
