美国海上风电需要克服的关键障碍:并网

零散的方法可能会导致电力系统过载和深海电缆缠结

罗德岛州布洛克岛附近的通用电气-阿尔斯通布洛克岛风力发电场。

去年5月,在新英格兰曾经最大的燃煤发电厂的两个500英尺高的混凝土冷却塔底部周围安装的一圈炸药将它们炸毁。

18秒内,它们化为尘土和碎石。然后在二月份,发电厂的四个布满烟灰的烟囱像砖头树一样被推倒。

布雷顿角发电厂的拆除是马萨诸塞州萨默塞特(人口17,896)居民面前上演的全国能源戏剧的惊人第一幕。


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第二幕——仍在缓慢展开——始于在清理过的场地建立安巴里克可再生能源中心的提议。其中包括翻新的海港计划、用于制造和组装海上风力涡轮机部件的设施,以及最先进的电缆连接,将海上多个风力发电场的电力引入。

这是东海岸上下正在进行的一系列转型的第一个,旨在支持七个州计划的16个海上风力发电场。这些努力估计总共将耗资700亿美元。它们是更大的计划的一部分,最终将美国两个海岸都转向海上风能和其他清洁能源。

美国的海上能源资源非常丰富,但联邦政府的开发计划仍然是一个存在巨大差距的难题。尚未完成的是对新兴行业的监管。其他需要解决的问题包括用于将涡轮机连接到国家电网的基础设施。

这些延迟始于过去十年能源规划的政治转变。海上风电在奥巴马政府的最后几年开始蓬勃发展,最终在2015年举行的白宫峰会上达到顶峰,该峰会估计到2030年将产生22,000兆瓦的“清洁和丰富的能源”。这足以供450万个家庭用电。

能源部和内政部在峰会上发布了一项研究报告,预测美国海上风电的潜力“相当于该国电力需求的两倍左右”。它补充说:“我们相信,我国正处于强大的国内海上风电行业的前沿。”

能源部向各州提供拨款,以建立“区域路线图”,这将创建一个“合作路径”,以实现建立美国供应链所需的“规模经济”,创造数千个就业机会。

该计划还吸引了数十家大型欧洲公用事业公司以及已经有建设海上风电场经验的石油和天然气公司。美国技术公司渴望帮助分配沿海地区产生的大量电力。

其中一家公司是位于马萨诸塞州的安巴里克开发合作伙伴有限责任公司。它确定,只有东海岸的少数几个地方具有高效连接大量海上电力的合适特征。它将布雷顿角描述为“电网上最强大的接入点之一,可以连接大量海上风电”。

旧的发电厂有现有的陆上电力连接。安巴里克制造海底电缆来传输高压直流电,它认为这是从海上引入大量电力的最有效方式。

安巴里克发言人艾琳·克拉克解释说:“我可以在直流电缆中输入1,200兆瓦。如果我必须将其转换为交流电,则需要九根这样的电缆。”

安巴里克的想法是,布雷顿角可以成为海上能源行业的枢纽。其中一部分将包括在不需要时使用电池存储海上能源。克拉克承认,直流电缆比交流电缆更昂贵。但她说,它们可以更快、更经济地处理东海岸预见的巨额海上能源。

安巴里克海上风电项目负责人凯文·诺布洛克在最近举行的虚拟论坛上解释说——这是海上风电行业为讨论其问题而举行的几次会议之一——各个州正在将海上风力发电场的计划与将其与陆上电网连接的输电线路捆绑在一起。

他断言:“我认为人们越来越意识到,这并不能让我们完全实现目标。我们现在应该仔细考虑并规划。”诺布洛克指出,必须为海上连接和陆上分配制定计划。

他补充说:“我们正在讨论大量注入的海上风电”,并指出该系统必须具有灵活性;“在大风天气,我们需要能够将电力改道到其他地方。”

新英格兰风能区是位于相对较浅的大西洋水域的1,418英亩的区域,由内政部海洋能源管理局划定用于风力发电场租赁。它是美国最大的此类区域,位于萨默塞特以南仅37海里处。

在马萨诸塞州和其他附近州进行的租赁拍卖之后,该区域现在计划成为六个风力发电场的集群。其中大多数的主要所有者是丹麦、西班牙、葡萄牙、挪威、英国和荷兰的能源或石油和天然气公司,他们没有看到需要更协调的美国海上电网系统。

结果可能是从各个风力发电场引出的多条水下电缆相互缠结,为马萨诸塞州、纽约州、康涅狄格州和罗德岛州的多个点供电。

安巴里克的克拉克解释说:“这真的是有点巴尔干化了。”

她指出,欧洲各国政府在个别公司或省份参与之前就制定了其海上输电系统的需求。在马萨诸塞州的这种情况下,安巴里克所能做的最好的事情是与布雷顿角的再开发商达成协议。根据克拉克的说法,该协议规定,安巴里克拥有建造高压直流电缆的独家权利——如果需要的话。

“别人的问题”

到目前为止,各州已经选择了沿东海岸的几个海上风电“枢纽”:布雷顿角;另一个位于新泽西州塞勒姆附近的特拉华河沿岸;第三个位于弗吉尼亚州的汉普顿路;以及将在纽约和其他州选择的许多其他海港。

塔夫茨大学领导一个跟踪海上风电发展团队的结构工程师埃里克·海因斯预测,如何开发简单且具有成本效益的电网基础设施,并在未来几年实现更多增长,这将是每个枢纽的问题。

他担心“在美政府在这个问题上站稳脚跟之前”,现有租赁所有者将“抓住所有可用的接入点”。

虽然欧洲公司在欧洲的开创性努力中吸取了宝贵的教训,但海因斯认为美国不应依赖他们来制定影响国内输电系统的政策。

“仅仅试图完成单个项目的个别开发商会担心其余的连接吗?那是别人的问题,而别人是美国人民。”

海因斯看到了两种可能的情况。“如果每个项目都将自己的电线连接到电网”,他说,“它们将使电网过载。电网还没有准备好接收所有这些电线。”

第二种情况将通过在海上和陆地上建立电网网络来避免他所谓的“海洋中的意大利面条”,这些网络可以“以文明的方式输送这种电力”。它还将允许未来的扩张。

从缅因州到北卡罗来纳州的几乎每个州以及更南端的主要城市都设定了到2050年减少气候变化排放的目标。

“现在的问题是,我们将如何合作并完成它?这让人感到充满希望,不是吗?经过这么多年的疑问我们是否会被全球变暖击败。我们实际上有机会与之抗争。”

海因斯的小组在美国海上项目中找到了一些欧洲公司的盟友。

德国开发商Energie Baden-Württemberg AG新项目总监斯特凡·坎西说:“公平地说,输电是将海上能源带到[东]海岸的最大障碍。”

他在一个虚拟论坛上断言:“在某个时候,我们必须摒弃短视的个别方法,更多地进行跨境对话。必须有人承担责任。”

更多挑战

至少还有其他三个问题可能会困扰美国的海上风电开发。

其中之一是美国特有的问题,由已故的华盛顿州共和党参议员韦斯利·利维西·琼斯发起。他希望帮助西雅图航运公司在第一次世界大战后获得更好的商业地位。他的解决方案是1920年的《商船法》,多年来该法案已被称为著名的《琼斯法案》。

他的方法是禁止在未悬挂美国国旗且未由美国公民拥有的船舶上在美国各点之间运输乘客或商品。他的直接目标是禁止外国船只向附近的阿拉斯加城市供货。

琼斯不太可能想象美国会选择摩天大楼大小的、基于海洋的风力涡轮机作为应对气候变化等威胁的主要防御措施。多年来,他的法律被用来建立美国海事产业。很难获得绕过它的法院豁免。

即将于东海岸启动的建设项目将需要大量的“涡轮机安装车辆”,有时称为“自升式船”。它们配备大型货舱和重型起重机,用于在海底运送、吊起和安装巨型风力涡轮机的部件。

建造它们的成本可能高达每座 5 亿美元,而且全世界只有少数几座。美国一座也没有。为了规避《琼斯法案》,最近在弗吉尼亚海滩附近建造的两座涡轮机必须由一艘从欧洲运来的船只进行维护,并且为了法律目的,该船只的基地设在加拿大新斯科舍省的哈利法克斯。

美国的项目还需要大量中型专用船只,作为多达 40 名技术人员的浮动酒店和仓库,这些技术人员将轮流进行为期两周的轮班,以建造和维护正在兴起的涡轮机群。

在美国造船厂积压订单的情况下,这一切将如何发生,提出了另一个难题。

接下来是谁将获得建造和运营海上风电场的工作的问题。一些控制海上租赁权的外国所有者表示,他们将雇用一些美国工人。

对于国际电气工人兄弟会公用事业部门主管唐尼·科尔斯顿来说,这还不够。

科尔斯顿在最近的虚拟行业论坛上说:“很明显,我们认为美国工人不仅应该从事陆上工作,还应该从事海上工作。我们有能力进行调整。”

两位总统候选人将如何适应美国蓬勃发展的海上风电产业,是另一个问题。到目前为止,他们几乎没有对此发表任何言论。

特朗普总统将大部分时间花在能源问题上,试图恢复煤炭工业,他曾发过一些推文,声称风力涡轮机“杀死所有鸟类”,并且它们的声音甚至可能导致癌症。

前副总统、民主党总统候选人乔·拜登来自特拉华州,这是一个沿海州,当地的政治家十多年来一直支持海上风电。 2012 年,他在他的母校特拉华大学就这个主题发表演讲。

他说:“这意味着就业、就业、就业、就业、就业,这些就业机会是无法出口的。”

经 E&E News 许可,转载自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net提供重要的能源和环境新闻的每日报道。

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