編者按：風力發(fā)電是增長最快的新電力供應來源之一，自2000年起，也是美國新增可再生能源發(fā)電的最大來源。與此同時，自2008年以來，低天然氣價格、低電力批發(fā)價格、電力需求減少影響著所有新增發(fā)電的投資。在此背景下，美國能源部發(fā)起了“風能愿景分析”。并于2015年3月12日，發(fā)布了《風能愿景：美國風力發(fā)電新紀元》。本質(zhì)上，風能愿景的目的是為廣泛的利益相關者，包括行業(yè)、政策制定者、公眾，提供后續(xù)的美國風能部署的信息。2017年3月，《風能愿景報告》發(fā)布已滿兩周年。本篇文章提出了美國風力發(fā)電發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點，并舉例介紹了《風能愿景報告》發(fā)布兩年來取得的一些進展。
一、美國風力發(fā)電發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點
1．風能愿景：美國風力發(fā)電新紀元
美國能源部估計風能愿景報告的潛在的經(jīng)濟、社會效益是：到2020年，風力發(fā)電提供美國電力需求的10%，到2030年提供20%，到2050年提供35%。
2．新排名第一
美國風能年度成本及累計裝機容量，1980-2016
2016年風力發(fā)電超過82千兆瓦，風能成為美國可再生能源發(fā)電最大的來源。這足以讓2400萬個家庭運轉(zhuǎn)，使美國達到并超過風能愿景研究方案2020年部署的水平。
3．低成本電力
技術進步和政策支持使風力發(fā)電成為美國一些地區(qū)的價格最低的電力。因為風電是以一個長期的固定利率銷售，并且它的燃料免費，它減輕了燃料成本給傳統(tǒng)發(fā)電資源帶來的價格波動?；谶@些原因，企業(yè)越來越多地選擇風電做為的長期的、有成本競爭力的電力。
4. 日益增長的公用事業(yè)規(guī)模風力發(fā)電
現(xiàn)在，美國安裝公用事業(yè)規(guī)模風力發(fā)電的州從兩年前的39個，增加到41個。風能有潛力到2050年為美國全部50個州提供家庭的、有成本效益的電力。
5. 美國50個州分布式風力發(fā)電
風能可以通過分布式應用得以有效地利用，通常是使用更小的渦輪機，這種渦輪機可以安裝在用戶端電表上或在分布式網(wǎng)格上。分布式風力發(fā)電目前已在全部50個州部署。
6. 第一個海上風電場
遠離羅得島海岸的30兆瓦布洛克島風電場，成為美國第一個現(xiàn)役的海上風力發(fā)電場。海洋渦輪機可以部署在海洋、墨西哥灣、五大湖區(qū)。
7. 推動就業(yè)增長
近年來，美國風能部門的提供的就業(yè)增加了一倍，超過10萬個工作崗位。美國勞工統(tǒng)計局將風力渦輪機技術人員成為這十年增長最快的工作崗位。如果能達到風能愿景研究方案提出的部署水平，那么到2050年風能將可能在制造、安裝、維護、配套服務方面提供60萬個工作崗位。
2017年3月是《風能愿景報告》發(fā)布兩周年。報告概述了發(fā)展風能產(chǎn)業(yè)的路線圖，風能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會在制造、安裝、維護及配套服務方面提供60萬個就業(yè)崗位。以下是這兩年產(chǎn)業(yè)發(fā)展所取得進展的一些例子：
降低風力發(fā)電成本
美國能源部支持一系列通過技術進步降低風能成本的項目。其中一個領域重點研究改善風資源特性，從而提高風力發(fā)電廠效率，降低開發(fā)人員風險。
具體措施：部署 兩個向公眾提供的研究浮標，測量氣象和海洋數(shù)據(jù)。對研發(fā)人員來說，適當?shù)卦O計、排列、選址有助于確定項目發(fā)電量。當能源部不使用這些浮標時，行業(yè)合作伙伴可以使用。
隨著風力發(fā)電廠遷往近海，浮基對于捕獲位于深海的美國60%的海上風力資源是必須的。在深海，傳統(tǒng)地基不可用。
具體措施：
1.支持緬因大學開發(fā)一種使用較少鋼材、生產(chǎn)成本較低的混凝土浮基來促進深水域風能利用。
2.為進一步打好基礎，2016年美國風能技術辦公室與美國內(nèi)政部合作，制定了一個聯(lián)合戰(zhàn)略，來促進美國海上風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并達到《風能愿景報告》部署的發(fā)展水平。
擴大開發(fā)區(qū)
更高的風力渦輪機和長期需要的電網(wǎng)升級可以為美國風能部署打開大門。比如：將風力渦輪機塔架高度從80米增加到140米，將增加陸地風力發(fā)電三分之二的技術潛力，可以讓更多的州，尤其是東南部，從風力發(fā)電中受益。
具體措施：
1.支持Keystone Tower Systems開發(fā)一個創(chuàng)新的風力渦輪機塔螺旋焊接工藝。這種現(xiàn)場制造方法可以削減40%的架塔（高達180米）成本。
2.資助愛荷華州立大學開發(fā)的 Hexcrete Tower，采用預制混凝土構件，使更高的塔沒有特殊的運輸要求。該試驗項目表明，以這種方式建造的塔可以降低風力發(fā)電的成本超過20%。
3.發(fā)布了2017年1月報告，報告證實了即使增加有限的傳輸也能大大降低風能部署的成本。研究發(fā)現(xiàn)，在
由于電網(wǎng)容量有限，不允許風電場運營商發(fā)電時，僅建設四個目前提議的傳輸項目將減少一半的棄風。
增加經(jīng)濟價值
為了提高美國制造業(yè)競爭力，風力和先進制造業(yè)辦公室已與公共和私營機構合作，探索生產(chǎn)風力渦輪機部件的新方法。
具體措施：應用添加劑制造，也被稱為3D打印，來生產(chǎn)風力渦輪機葉片模具 。這個過程不需要制造一個“塞子”，然后再用“塞子”來形成模具，從 玻璃纖維葉片中就可以制作。這減少了葉片制造所需的時間和成本。
風力和先進制造業(yè)辦公室還與協(xié)作研究小組合作，并為研究開發(fā)解決風能部署中環(huán)境與野生動物保護挑戰(zhàn)的項目進行投資。
具體措施：
1.資助普渡大學開發(fā)描述金鷹視覺和聽覺特征的技術 ，目標是為未來的系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，可以更容易使金鷹探測和避免風力渦輪機。
2.資助Frontier Wind 開發(fā)、測試超聲波蝙蝠威懾系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一排安裝在渦輪葉片上的超聲波發(fā)射器組成。這些發(fā)射機發(fā)出的高頻聲音將覆蓋整個渦輪轉(zhuǎn)子，目的是阻止蝙蝠進入風力渦輪機。
促進經(jīng)濟發(fā)展
上面列出的政府采取的措施推動了新技術的發(fā)展，并幫助克服了增加風能的障礙。這些整體上有利于行業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展的投資，由個體私營公司補充、發(fā)展。Navigant 一個新的分析估計，風能對美國經(jīng)濟的年度經(jīng)濟影響約為200億美元。繼續(xù)在技術創(chuàng)新、緩解市場壁壘這些方面投資，將有助于維持和推進國家現(xiàn)有的風電制造基礎設施和經(jīng)濟效益，并確保美國保持全球競爭力。
譯自：2017年3月【美國】能源部網(wǎng)站
