接入海上风电将为加州的可再生能源提供动力

2022年5月一个微风轻拂、阳光明媚的日子，加利福尼亚州以干净利落的方式打破了记录。仅仅几分钟，该州就超过了其庞大的消费电力需求，仅使用可再生能源。然而，随着该州创下这一非凡记录，天然气发电厂仍在后台嗡嗡作响，这提醒人们，尽管该州在可再生能源投资方面取得了巨大进展，但仍需做更多工作。

加利福尼亚州是第二大能源使用州、世界第五大经济体和可再生能源先驱，其目标是到2045年过渡到100%清洁零售电力。现在，为其社区和经济——并打破更多记录——它正在寻找着名的长(840英里)海岸线。很快，两个新的海上风能区将为该州提供丰富的清洁能源;新的浮动风电场还将帮助整个国家更接近政府的目标，即到2030年达到30吉瓦海上风能和到2035年实现无碳污染能源。

国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员首次评估了将这些海上风能区域划分为单独租赁区域的最佳方法，这在西海岸需要对浮动风力涡轮机进行新的分析。该评估以技术报告的形式发布，将通知内政部海洋能源管理局(BOEM)，后者将做出最终决定，并计划很快将这些场地拍卖给浮动风电场开发商。

“作为西海岸的第一个海上风电租赁，洪堡和莫罗湾将开放获取一种新资源，这可能是对加利福尼亚其他可再生能源的宝贵补充，”NREL研究员和该报告的主要作者说，奥布林·库珀曼。“这些地区的风力发电厂可能是世界上首批商业规模的浮动风力发电厂之一，引领着新技术的部署，有可能为全球沿海地区提供清洁能源。”

2021年，位于旧金山和洛杉矶之间大约一半的莫罗湾海岸和加利福尼亚北部与俄勒冈州边界附近的洪堡地区被指定为风能区。这两个地区的海上风电租赁(预计将于本次拍卖)秋季)将是加利福尼亚州乃至整个西海岸的第一个。NREL对划定选项的分析建立在最近的NREL研究的基础上，该研究分析了加利福尼亚沿岸不同地区(包括洪堡和莫罗湾)的风力资源和海上风能成本。NREL还与CalPolyHumboldt合作，研究洪堡地区的传输限制和可能的解决方案。

将他们的网站设置为离岸

首先，NREL团队必须考虑地点的物理方面，例如：

面积大小

风速和风向

海洋深度

海底地形

离岸距离

潜在的危险，例如海啸或水下泥石流。

与东海岸相比，西海岸的水域迅速加深，这给海上风能开发商带来了额外的挑战。刚性地附着在海底的地基在深水中是不切实际的。

这就是为什么NREL继续研究改进现有海上风能技术和开发新的海上风能技术的原因，包括浮动风力涡轮机系泊线和锚，它们可以使涡轮机保持在原位。

“风力涡轮机往往安装在离海岸较远的地方，在那里它们不太明显，但这会使它们处于更深的水域。这就是为什么开发漂浮式海上风能技术如此重要，”报告的合著者和该报告的共同作者WaltMusial说。NREL海上风能研究负责人。

在更深的水域游泳

该团队还研究了可能影响每个发电厂可能产生的能量数量的因素，包括风力发电厂内的系泊布置和尾流效应以及其他风力发电厂的存在。租赁区域和涡轮机布局配置的不同划分可能会增加或减少送回岸上的风能数量。

他们根据以下因素评估了风力涡轮机可以间隔多远的不同选项：

风力涡轮机尺寸

系泊系统

风力涡轮机之间的尾流效应。

尾流效应是指风力涡轮机后面的扰动气流，这可能会限制涡轮机顺风接收的能量，从而限制被阻塞的涡轮机可以产生的电量。将多个风力发电厂放置在彼此附近可能会导致另一个风力发电厂的能量损失。为了弥补这些影响，该团队建议调整每个风能区域内潜在租赁区域的大小，以便在一个潜在租赁区域与另一个潜在租赁区域处于下风向的情况下，扩大下风向场地。

浮动风力涡轮机的系泊系统为深水风电场带来了独特的问题。根据所使用的系泊类型，风力涡轮机与租赁区域边界之间的距离可能需要更大——这是分析的关键部分。开发商将不得不在将更多涡轮机安装到他们的租赁区域(以获得更多发电量)之间进行权衡，这可能需要更昂贵的系泊设备，或者接受更便宜、更大的系泊足迹，这意味着他们的一些租赁区域将空置涡轮机。

为太平洋供电

该团队为洪堡风能区提出了两种选择。在这两种选择中，在大多数风力涡轮机间距的可能性下，团队设想每个开发商在每个部分安装一个容量接近1吉瓦的风力发电厂。一旦开发商启动并运行他们的风力发电厂，就可以为电网提供大约1.5-3吉瓦的清洁可再生能源。

该团队为莫罗湾提出的四个选项，再次假设该地区每个部分的风力发电厂容量约为1吉瓦，可以产生3-5吉瓦的能源。

之前的NREL报告帮助BOEM为东海岸的海上风能提供了第一个商业租赁信息。在这份新报告的帮助下，风电场开发商可能会在年底前在西海岸持有第一批租约。仅这些地区就可以为超过150万户家庭提供电力，占全国海上风能目标的10%以上。

BOEM和NREL将继续评估其他海上地区以发展的海上风能资源，包括西海岸和墨西哥湾的其他地点。

“我们很高兴继续与BOEM合作，从水域的大量资源中寻找清洁能源发电的机会，”库珀曼说。

很快，风力涡轮机可能会共享加州微风习习的水域，从而清楚地表明它们的强大。

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