提前十年或更長時間預(yù)測風(fēng)力發(fā)電場的關(guān)鍵特性，可以為當(dāng)今的投資、研究和能源系統(tǒng)規(guī)劃決策提供信息。來自美國國家可再生能源實驗室 (NREL) 的研究人員 Philipp Beiter 和 Eric Lantz 與來自勞倫斯伯克利國家實驗室和美國能源部的合作者，就他們對未來風(fēng)力發(fā)電場的期望征求了 140 多位世界領(lǐng)先風(fēng)電專家的意見，請他們談?wù)劯髯孕哪恐械?035風(fēng)電未來，最終形成了《未來風(fēng)力發(fā)電場的專家觀點》報告(http://doi.org/10.1002/we.2735)發(fā)布。該研究項目得到美國能源部風(fēng)能技術(shù)辦公室的資助，并通過國際能源署風(fēng)能技術(shù)合作計劃(IEA Wind TCP)國際研究合作伙伴關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的調(diào)查。
預(yù)計風(fēng)電成本將全面降低。接受調(diào)查的專家普遍認(rèn)為，與今天的數(shù)字相比，到 2035 年，陸上風(fēng)電的平準(zhǔn)化度電成本 (LCOE) 將下降 27%，海上風(fēng)電將下降17-35%。盡管未來風(fēng)電項目的選址可能會在并不那么吸引人的風(fēng)區(qū)，但成本下降的趨勢依然處于預(yù)料之中。(點擊訪問參考報告：這個風(fēng)電成本報告，沒有比它更激動人心!/articles/s41560-021-00810-z)
關(guān)于年平價風(fēng)速的下降幅度，專家們預(yù)測新的陸上風(fēng)電項目的全球年平均風(fēng)速中值將從 2019 年的每秒 7.9 米 (m/s) 下降到 2035 年的 7.5 m/s。
專家說，與這兩者下降趨勢相反是，風(fēng)電機(jī)組的額定容量、輪轂高度和轉(zhuǎn)子直徑都將迅速變大。
陸上風(fēng)電機(jī)組的平均容量預(yù)計將從 2018 年的 2.5MW增長到 2035 年的 5.5MW。到 2035 年，海上風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量的增長預(yù)計將更加明顯使現(xiàn)在的平均容量相形見絀，從 2018 年的 4.4MW增長到 2035 年的 17MW。大約 40% 的調(diào)查受訪者預(yù)測，2035 年安裝的典型海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量將達(dá)到 20MW或更大。
新安裝的陸上風(fēng)電機(jī)組也有望出現(xiàn)更高的輪轂高度(2035 年為 130m，2018 年僅為 100m)和更大的轉(zhuǎn)子直徑(2035 年高達(dá) 175m，而2018 年為 117m)。在2015年NREL等組織的一次調(diào)查中，(https://doi.org/10.1038/nenergy.2016.135)當(dāng)時預(yù)測2030年陸上風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度將會達(dá)到115米，這又比現(xiàn)在的調(diào)查明顯低。
海上風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度(2035 年為 151m，2018 年為 90m)和轉(zhuǎn)子直徑(2035 年為 250m，2018 年為 132m)的增長則更加明顯。
海上風(fēng)電項目規(guī)模：固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電場的項目規(guī)模為 1100 MW，漂浮式海上風(fēng)電場的規(guī)模為 600MW。
離岸距離：對于固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電，專家預(yù)計 2035 年的中位項目將位于離岸更遠(yuǎn)的地方(70 公里(2035年)對比 40 公里(2019年)和更深的水域(2035年為42 m 對2019的 30 m )， 但預(yù)計平均風(fēng)速將保持穩(wěn)定在 9.5 m/s。
海上風(fēng)電水深趨勢：越來越深的水深(>60m [2035] vs.>80m [2019])，預(yù)計漂浮式海上風(fēng)電將成為成本較低的選擇(而不是固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電)，部分原因是漂浮式風(fēng)電場的預(yù)期風(fēng)速較高(10 m/s)
研究團(tuán)隊還向全球?qū)＜以儐柫怂麄冾A(yù)計 2035 年可能存在的行業(yè)限制。海上風(fēng)電將不得不應(yīng)對與遠(yuǎn)洋船舶、建筑起重機(jī)以及供應(yīng)和服務(wù)港口設(shè)施成本帶來的相關(guān)挑戰(zhàn)。
但是，專家也認(rèn)為風(fēng)電存在明顯的地區(qū)差異。專家預(yù)計北美風(fēng)電項目更有可能在運(yùn)輸、船舶、起重機(jī)和港口方面遇到困難。在社區(qū)的接受度方面，預(yù)計歐洲風(fēng)能項目將面臨更大的挑戰(zhàn)。
電網(wǎng)系統(tǒng)價值增強(qiáng)選項(Grid System Value Enhancement Options)：
隨著風(fēng)能平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)的下降，更多的焦點將轉(zhuǎn)向風(fēng)能在能源市場中的價值;
對于陸上風(fēng)電，相當(dāng)大比例的專家預(yù)計將大量使用甚至廣泛使用許多電網(wǎng)系統(tǒng)增值選項：大型風(fēng)輪轉(zhuǎn)子、與存儲電池的混合、為實現(xiàn)收入最大化和延長壽命而進(jìn)行的削減等等(見下圖);
對于海上風(fēng)電，最高價值提升的選項包括：更大的轉(zhuǎn)子、提供平衡服務(wù)、互連以增加電網(wǎng)價值，以及與存儲和制氫的混合 。
該論文還確定了五種推動預(yù)測設(shè)計變化的經(jīng)濟(jì)機(jī)制，包括：風(fēng)電機(jī)組增長帶來的規(guī)模經(jīng)濟(jì)、更大的風(fēng)電項目規(guī)模和更大的選址靈活性，以及電網(wǎng)系統(tǒng)價值經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效率。從本質(zhì)上講，這些機(jī)制可推動風(fēng)電場的設(shè)計選擇，因為它們可降低成本或增加能源生產(chǎn)價值，而這些價值又比獲得它們的增量成本要高。
