说实话,海面上那股风,刮了上万年也没人真正接住过。

这些能量就摆在那儿,白花花地浪费着。不是人类不想要,是实在够不着——深水区的海床太深,传统那套往下打桩的老办法根本行不通。

直到有一天,漂浮式风机这个概念被人搞了出来。圈内有人专门核算过,这东西要是真能大规模铺开,理论发电量能顶得上全球所有人口用电需求的11倍。数字大得吓人,可偏偏就有一帮人已经在闷头干了。

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先说传统海上风电怎么干的,说穿了就一招:把风机往海底一扎,用桩基固定住,完事儿。简单粗暴,但有个硬伤——水深一旦超过60米,造价就开始疯涨,根本不划算。

漂浮式风机压根不走这条路。名字已经说明白了:漂在海面上,不打桩。

你别觉得"漂"这个字写起来轻松,真要把模型做出来,普通泡沫材料根本扛不住浪,稍微一晃就翻了。真正把这些大家伙稳住的,是风机底下那些重量在2000到8000吨之间的巨型平台。

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目前行业里跑得最多的是两种结构:Spar式和半潜式。全球装机最大的两座漂浮式风电场——苏格兰的Kincardine和挪威的Hywind Tampen——走的都是这条技术路线。

Principle Power公司的Aaron Smith是这个领域的亲历者,世界上第一座大型漂浮式风电场就是他参与建的。他给我们拆解过原理:这些结构体内部挖了大量空腔,塞满了空气,跟造船一个逻辑——船体加上排开的水量比自身重量大,海水自然就把它托住了。

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浮起来只是第一步,更要命的是别让它翻。

你想象一下,一台漂浮式风机总高度能到253米,差不多是三座自由女神像摞一块儿。重心高成这样,上面风一推、下面浪一涌,整座塔筒随时可能栽进海里。

Principle Power想出来的招是三柱结构,柱子宽窄能调,再配上一套"整体配平系统"。Aaron Smith介绍说,这套系统能在不同柱子之间来回转移压载水,把风机转子产生的巨大力矩给吃掉,平台始终保持直立。按这个设计,哪怕撞上50米高的巨浪、飓风级别的极端天气,照样扛得住。

说白了,道理跟你手边一个矿泉水瓶差不多。空瓶子扔水里东倒西歪,灌点水进去就稳当了,再往底下塞几块石头——整只瓶子就稳稳立在水面上了。

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Equinor的Spar系统走的就是压舱这条路;半潜式靠把平台做宽、用水来压稳;还有张力腿平台那种,直接用系泊缆绳从底下把平台往下拽。但不管哪种方案,最后都得靠锚链把整个系统锁在海床上。

把两张地图叠一块儿看,答案就特别清楚了:一张标的是全球海上强风带,另一张标的是近海水深。一对比就发现,风力最猛的那些海域,水深基本都在60米以上。而传统桩基风机一旦碰上这种深度,建造成本就跟坐了火箭似的往上飙。

国际能源署2019年专门估算过:光是这些深水海域,每年理论上就能发33.3万太瓦时的电——这个数相当于2040年全球电力总需求的11倍。

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苏格兰那个Kincardine风电场是目前全球跑得最好的,发电量够3.4万户家庭用。更关键的是,这个项目容量因子做到了54%,而2018年全球海上风电平均水平才33%,差距相当明显。

不过话说回来,到2023年初,全球已经建好的漂浮式风电场全部加在一起,总装机才199兆瓦,说大不大,说小也不算太小。最大的几个项目主要集中在欧洲、美国和东亚近海。

可如果把视线从海上拉回陆地,欧美那边的风电故事就没这么好听了。

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21世纪头十年,欧洲对风电那叫一个上心。到2012年,风电已经覆盖了将近5000万欧洲人,差不多占当时欧洲总人口的十分之一。可这些年风向悄悄变了。德国为了给煤矿扩建腾地方,居然反过来拆自家的风电场;法国国内也有政客公开喊话,要停补贴、拆风机。

日本福岛的教训更扎心。福岛核事故之后,当地搞了一个海上风机项目,原本被当作福岛复兴的标志性工程。前前后后砸进去600亿日元,最后发现根本达不到商用标准,项目被迫叫停。更尴尬的是,光是拆这些风机又得再掏50亿日元。

设备老化这道坎,谁也绕不过去。

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有机构预测,到2023年,欧洲至少会有1.4万片风机叶片报废;美国那边更夸张,多达210万吨叶片材料等着处理。这些大家伙就地埋了会污染土壤,运去填埋场又是一笔天价开支。当初打着绿色旗号建起来的风机,到头来却可能因为废弃处理的问题把环境再坑一把。

2022年,中国风电设备出口突破4万台,出口金额达到90亿元,拿下了全球60%的市场份额。截至2022年底,中国风电累计装机容量超过3.6亿千瓦,占全球总量三分之一以上,连续十年稳坐全球第一把交椅。海上风电也在加速铺开,从陆地王者一步步向蓝色引擎转型。

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再回头看漂浮式风电这条新赛道,挑战其实一点不少。

最现实的就是钱。2023年的数据摆在那儿:漂浮式发电成本几乎是桩基式风电的两倍。光风机加下部结构就占了一半投入,而且离岸越远,后期运维越烧钱。

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Hayley Farr带着团队翻了89项研究,试图拼出漂浮式风机完整的环境足迹。她坦言,大部分影响——比如电磁场、对鸟类和蝙蝠的碰撞风险——跟陆上风电、桩基海上风电差不多,主要区别在具体地点和周边物种。

但漂浮式有一个独属的麻烦:系泊缆绳。这些缆绳有可能钩住水下漂浮物,进而缠住海洋生物;缆绳还会在海床上小范围摆动,对当地栖息地有一定干扰。好消息是,多数研究都显示,新的海洋生态系统往往会在这些人工结构周围慢慢重新建立起来。

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漂浮式真正的杀手锏其实在施工环节——不用打桩。打桩那一套得动用巨型机械,噪声大、动静大,对周边野生动物的干扰非常明显。而漂浮式风机完全可以在港口里组装好,然后由一艘拖船拉到指定位置,到了就能用。

清洁能源这条路必须走下去,这一点没有任何争议。但漂浮式风电眼下的成本仍然不便宜,要真正实现大规模普及,需要在全球范围内搭建一整套配套基础设施。这事最终能不能成,目前来看,还是个悬而未决的大问号。