能源島助海上風(fēng)電點(diǎn)亮歐洲

編譯 | 孫一琳

近日，丹麥公布了多個(gè)“能源島”的計(jì)劃，每個(gè)島至少支持10GW的海上風(fēng)電裝機(jī)容量，可以滿足1000多萬(wàn)戶歐洲家庭的電力需求。預(yù)計(jì)項(xiàng)目總耗資高達(dá)3000億丹麥克朗（約合3057億元人民幣），這是迄今為止全球最大的可再生能源計(jì)劃。

據(jù)悉，目前丹麥政府已撥款6500萬(wàn)丹麥克朗（約合6623.5萬(wàn)元人民幣）用于前期的調(diào)研準(zhǔn)備工作。調(diào)研區(qū)域包括卡特加特海峽、波羅的海和北海海域。主要工作是確定計(jì)劃的可行性，尋找適合建立能源島的位置，為2019年簽訂的能源協(xié)議中規(guī)定的第二個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)選址，以及開(kāi)展海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目與能源島項(xiàng)目結(jié)合的研究。

丹麥氣候、能源和公用事業(yè)部（Climate, Energy and Utilities）部長(zhǎng)Dan J?rgensen表示：“這是一個(gè)巨大的工程，我們的裝機(jī)規(guī)模需要擴(kuò)大至目前的5倍以上。所以，必須制定一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的計(jì)劃。”

能源島的概念

能源島是一個(gè)自然島嶼或人工平臺(tái)，充當(dāng)周?chē)Ｉ巷L(fēng)電場(chǎng)發(fā)電的樞紐，并將其輸送到北海區(qū)域的各個(gè)國(guó)家。

能源島可以提高深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電的利用率，從而為歐洲能源系統(tǒng)中的海上風(fēng)電發(fā)展創(chuàng)造更大空間。此外，它還能夠相對(duì)減少陸上傳輸電纜和電力系統(tǒng)加固方面的投資。

歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)曾發(fā)布《我們的能源，我們的未來(lái)》（Our Energy, Our Future）報(bào)告，由10個(gè)來(lái)自北海區(qū)域負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)歐洲海上風(fēng)電的國(guó)家共同提交。報(bào)告提出到2050年歐洲海上風(fēng)電裝機(jī)容量要達(dá)到450GW，北海被認(rèn)為是歐洲能源供應(yīng)最重要的支柱之一。但是，這需要新的技術(shù)突破，特別是在電力傳輸方面。

這也正是能源島計(jì)劃最有意義之處。諸如儲(chǔ)能設(shè)施、制氫系統(tǒng)、電解系統(tǒng)或其他電氣轉(zhuǎn)換技術(shù)也包含于能源島的計(jì)劃內(nèi)。這個(gè)島嶼不單單是一個(gè)簡(jiǎn)單的“中介”，它在電力輸送中可以發(fā)揮更大的作用。

政府主導(dǎo)的前期調(diào)研需要在自然環(huán)境、項(xiàng)目規(guī)劃和投資風(fēng)險(xiǎn)等方面確定能源島計(jì)劃的可行性。第一步就是通過(guò)大量分析找出能源島的潛在位置，隨后就其潛力進(jìn)行深入的技術(shù)研究，確定可行性之后制定預(yù)算。這些都是之后就此計(jì)劃展開(kāi)合作的依據(jù)。

在政府資助相關(guān)技術(shù)的研究和項(xiàng)目前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)未來(lái)項(xiàng)目的絕大部分資金將來(lái)自私人投資。

北海風(fēng)電樞紐

歐洲北海風(fēng)電樞紐是目前啟動(dòng)最早、設(shè)計(jì)最完善的能源島項(xiàng)目。

早在2017年，輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商TenneT就提出建設(shè)能源島的設(shè)想，總規(guī)劃支持目標(biāo)約為100GW。選址定在距離英國(guó)東約克郡海岸100多公里處的北海多格海岸。此處風(fēng)能資源良好，風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)較高，而且該地區(qū)水深相對(duì)較淺，工程成本較其他地區(qū)更低。

該公司表示，島嶼用于接納海上風(fēng)電，多國(guó)開(kāi)發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)可以接入這個(gè)能源島。由于島嶼與風(fēng)電機(jī)組的距離較短，可以采取成本更低的交流電方式先把電力送到島上，再以高壓或特高壓直流電的形式統(tǒng)一配送到用電的歐洲大陸或英國(guó)。

與此同時(shí)，由于距離減小，通過(guò)飛機(jī)、船舶等交通工具往返于能源島至海上風(fēng)電機(jī)組的成本也將降低。

借助能源島的建設(shè)，海上風(fēng)電場(chǎng)可充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，提高資產(chǎn)利用率。最初計(jì)劃建設(shè)3座島嶼，每座島嶼設(shè)計(jì)面積約6平方公里，設(shè)有港口、機(jī)場(chǎng)等交通設(shè)施和簡(jiǎn)易的設(shè)備生產(chǎn)裝配線以及大型備品備件倉(cāng)庫(kù)。島上還配備辦公室和人員住宿場(chǎng)所以滿足專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)的日常需求。在島上，人員和備品備件都將做到統(tǒng)一調(diào)配，運(yùn)維工作可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和集中化。

計(jì)劃得到了多方支持。 此前已陸續(xù)有企業(yè)加入由TenneT公司牽頭的聯(lián)合體—北海風(fēng)電樞紐（the North Sea Wind Power Hub，簡(jiǎn)稱(chēng)NSWPH），包括輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（TSO）Energinet. DK、荷蘭天然氣網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商 Gasunie和鹿特丹港等。

丹麥電力和能源中心（the Center for Electricity and Energy）聯(lián)合來(lái)自丹麥技術(shù)大學(xué)（Technical University of Denmark）的科研團(tuán)隊(duì)以及丹麥工業(yè)聯(lián)合會(huì)（the Confederation of Danish Industry）將共同為該項(xiàng)目提供技術(shù)研發(fā)支持，Vestas、Siemens Gamesa、ABB、NKT、?rsted和Energy Innovation Cluster等企業(yè)也參與其中。據(jù)悉，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已獲得220萬(wàn)丹麥克朗（約合224.13萬(wàn)元人民幣）的資金支持。

2019年，NSWPH公布了一項(xiàng)初步評(píng)估結(jié)果，宣布在北海區(qū)域建立能源島，作為海上風(fēng)電變流器、傳輸器和制氫樞紐的計(jì)劃，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。通過(guò)研究進(jìn)一步完善北海風(fēng)電樞紐的設(shè)計(jì)，總規(guī)劃支持容量增加至180GW（島嶼建設(shè)數(shù)量尚未公布）。

NSWPH計(jì)劃推進(jìn)“軸輻式”（hub-and-spoke）發(fā)展模式，建設(shè)多個(gè)樞紐島嶼以降低電力輸送成本，并通過(guò)分散設(shè)置盡可能提高海上風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能捕捉效率。

基于海床和水深決定島嶼的形式，可選用的形式有人工砂基島嶼（sand-based islands）、吸力式多桶組合基礎(chǔ)平臺(tái)（suction-bucket-based platforms），或者是一種沉箱基礎(chǔ)（caissons）。

在輸電方式上主要采用三種模式，一是機(jī)組所發(fā)電力直接通過(guò)電纜傳輸?shù)桨渡希欢菣C(jī)組所發(fā)電力在島上制氫，隨后以氫氣的方式傳輸?shù)桨渡希蝗请姎浠旌蟼鬏敗?/p>

預(yù)計(jì)該項(xiàng)目將于2030—2050年間建設(shè)完成。

面臨的挑戰(zhàn)

根據(jù)研究，歐洲現(xiàn)行的監(jiān)管框架和市場(chǎng)機(jī)制可以支持少量能源島的建設(shè)，但為了充分發(fā)揮其作用，擴(kuò)大海上風(fēng)電的集群效應(yīng)，各國(guó)在政策法規(guī)、計(jì)劃等方面需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步兼容。

回顧歐洲的歷史不難看出，能源轉(zhuǎn)型一向是歐洲一體化的重要推動(dòng)力，能源市場(chǎng)和基礎(chǔ)設(shè)施的互通互聯(lián)是歐洲實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的有利條件。

北歐電力市場(chǎng)是國(guó)際上第一個(gè)真正意義的跨國(guó)電力市場(chǎng)。2000年，隨著丹麥東部的正式加入，包括挪威、丹麥、瑞典和芬蘭在內(nèi)的北歐四國(guó)全部加入同一電力市場(chǎng)中，最終形成一個(gè)以北部電力池（Nord Pool）為主的電力市場(chǎng)交易體系。波羅的海沿岸國(guó)家拉脫維亞、立陶宛、愛(ài)沙尼亞也先后加入。同時(shí)，北歐四國(guó)與英國(guó)、德國(guó)、波蘭等周邊歐洲國(guó)家也存在交易，形成大型的跨國(guó)電力交易市場(chǎng)。

歐盟委員會(huì)同樣試圖在北海區(qū)域建立一個(gè)“超級(jí)電網(wǎng)”（meshed super-grid），即高壓直流海上輸電網(wǎng)計(jì) 劃（Progress on Meshed HVDC Offshore Transmission Networks，簡(jiǎn)稱(chēng)PROMOTioN），該計(jì)劃已聯(lián)合了來(lái)自11個(gè)國(guó)家的33家公司和組織。

因此，能源島計(jì)劃對(duì)歐洲各國(guó)來(lái)說(shuō)更是一個(gè)難得的機(jī)遇，不僅能使歐洲人民用上綠色能源，也將成為世界綠色發(fā)展的引領(lǐng)者。（編譯自rechargenews、stateofgreen、dtu.dk 等網(wǎng)站）