世界最大的海上风电场在英国

英格兰风电场

要形容这些机器的巨大不是件易事。在我眼前,这些巨型结构的后方就是灰蓝色的天空;我们所在的船此时在距离利物浦四英里(七公里)之外的海域,船身轻盈地上下起伏于汪洋之中。此时,我们已经抵达 Burbo Bank Extension 风电场,一睹这一建筑奇观:世界最大风力发电机组。

当某一风机叶片转动至最高的195米(640英尺)时,此刻的风力发电机足有大本钟的两倍之高。风机三只巨型叶片的直径比伦敦眼的直径还要长。每当风机的巨翼如扬起的帆在空气中划过,便发出缓缓的嗖嗖响声。

首个海上风电场诞生于丹麦,不过如今在该领域领先全球的却是英国。地球上最大的海上风电场是英国伦敦的阵列风电场(London Array)。位于泰晤士河口之外的这一巨型风电场上竖立着足足175架风力发电机。英国的海上风机提供的电力达5.2千兆瓦——超过了欧洲大陆海上风电场发电量的三分之二,几乎是欧洲其他国家海上风电场发电量的总和。而在欧洲之外,全球其他地区的海上风电量之和只不过几千兆瓦。

业内人士表示,利用沿海风能发电、获取更便宜的电力,其重要性不容小觑。2016年12月,世界经济论坛报道,过去三年内风力发电机生产的成本降低了超过30%,世界范围内风电平均发电成本也降低至补贴前每兆瓦50美元——该数字仅为煤炭发电成本的一半。

尽管海上风能发电的工程建设难度非常大,风机结构的坚固性要求极高,但其每兆瓦/小时电力的成本仍然比核电还低。

因此,德国、丹麦和荷兰等国家纷纷投资风能发电,中国和韩国等国家也表现出了对该领域的投资兴趣。

Burbo Bank海上风电场就是海上风电发展之迅速程度的典型例证。该风电场建设于十年前,彼时,其风机发电量为253.6兆瓦——可为80,000户人家提供电力。Burbo Bank扩建后,风机发电量为328兆瓦,发电能力是先前的三倍。

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Image caption Burbo Bank 的海上变电站(图片来源: Chris Baraniuk)

"这是了不起的成就,"丹麦公司东能源(Dong Energy)副总裁兼资产管理负责人本吉·塞克斯(Benj Sykes)表示,该公司负责Burbo Bank扩建项目的安装工作。"我认为这就是过去十年间技术发展的证明。"

塞克斯表示,这些巨型叶片每转动一周,就能满足一户普通英国人家29小时的用电需求。旋转最快之时,叶片速度可达每分钟30次。不过这些巨型旋翼能够驾驭的风力也是有限的,如果旋转速度过快,其转动会毁坏风力发电机机体,因此在叶片设计上便有意设置了遇到暴风自动锁机的功能。

而一经建成,风机也是需要维护的。又因为风机远离海岸,所以维护起来可能有些困难。在利物浦,技术团队轮班照料Burbo Bank风电场那些"孤独"的风机。"这就像你保养自己的车一样,"技术团队负责人贾斯汀·莫纳汉(Justin Monaghan)表示。"当风力发电机出现故障,你得过去看看哪里出了问题。"

根据问题的不同,有时莫纳汉和他的团队需要修理或替换电动齿轮、液压系统,或更换活动部件。每一架风机内部都存放有一筐食物和水,谨防天气突遭变化,技术人员需暂时躲避其中,等待天气好转。

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Image caption 因为海上风机距离陆地较远,因此维护起来可能有些困难(图片来源: Chris Baraniuk)

目前,因为在工人们维护风机时能做到对气候精确的预测和小心的监控,因此发生这种极端情况尚属罕见。然而不久后,驻守海上风电场就将成为技术人员们工作的一部分了。下一个地标式海上风电项目是英格兰西北部海岸之外的霍恩西(Hornsea)。该风电场将远离海岸:在距离海岸120公里以外的地方。因此,近150名技术人员将居住在海上,而非坐船往返于风电场与海岸之间。这与在石油钻井平台工作的工人们相差无几。

2021年竣工后,仅霍恩西电场一期工程就将晋升为全世界规模最大海上风电场,发电量将达1.2千兆瓦。根据最终阶段计划的不同,数字可能有所差异,但总体上,到21世纪20年代中期,整个风电场的发电量将达4-6千兆瓦——能够满足400万户人家,也即大约英国15%家庭的电力需求。

远离海岸

开发人员正在构想建设距海岸更远的项目。有提议指出,可在北海建一座人工岛,周围环绕以成百上千架风机,其所提供的电力将沿输电线惠及荷兰、德国、丹麦、挪威、比利时和英国。对发电量的预测有所差别,估计在70至100千兆瓦左右,超过法国所有核电站发电量的总和。

这样的风电场将耗时几十年去计划和建设,而目前为止,它还是一个距离我们比较遥远的设想。

大多数人预计,英国将继续投资于海上风电,但所建风电场的规模将近似于目前已建设的风电场。"项目潜力很大,"欧洲风能协会(Wind Europe)的乔尔·麦格拉尔斯(Joel Meggelaars)表示。"因为英国和北海海域风力强劲。"麦格拉尔斯解释说,英国风机的负荷系数——实际能源产出量——异常之高。去年12月,英国海上风机总发电能力的平均负荷为68.2%,而其他地区海上风机的负荷普遍低于50%。

风力发电机越大,发电效果越好。8兆瓦是目前的最大发电量,麦格拉尔斯预计十年后该数字将翻倍。

风力发电机

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Image caption 风力发电机越大,发电效果更好(图片来源: Chris Baraniuk)

只要持续进行维护工作,风机可在较远的海上运行25年之久。当然,与太阳能不同,只要有风,风机晚上也能提供电力。

不过,海上风电也有其不利之处。除了安装和维护费用高昂以外,风机对野生动物会产生致命性影响。批评者表示,风机对塘鹅和三趾鸥等鸟类的栖息地极具破坏性,由于威胁到了海鸟的安危,伦敦阵列风电场的某项扩建计划已被法院终止。

其他批评者则指出,风机的震动可能会让鲸鱼丧失方向感。然而,除了安装风机固定桩时会产生很大的噪声外,人们尚不知晓风机正常运行时产生的声音会有多大的危害。

许多英国人已经看到了海上风力发电增长的未来。与陆上风电场相比,海上风电收获了更多公众热情。尽管有投诉认为,海上风电场影响了海景,但是有证据表明,大部分民众仍支持海上发电。2016年的一次民意调查显示,有73%的民众支持海上风电场。

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Image caption 尽管益处多多,但海上风机也有其不利之处,包括对鸟类的破坏性(图片来源: Chris Baraniuk)

"当风机在海上时,就不会显得那么突兀,因为它们离我们比较远,"莫纳汉指出:"他们没有在你家的后院里发出嗡嗡的声音。"

目前看来,英国的风机满足了人们对可再生能源的多项要求。海上风力发电是清洁的,其运转不会妨碍普通人的生活,同时还能够促进本地工业的发展。我们也许很快就会了解海上风电的长期性优势和劣势。而现在,Burbo Bank风电场新风机叶片已经开始运转,所发电力也已经接入电网之中。

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