加州将大力推进海上漂浮式风力发电项目，缓解用电紧张局面并实现清洁能源的目标。
图源：OC REGISTER
如果你坐飞机前往阿姆斯特丹，在降落之前，你会看到一排又一排从北海冒出来的明亮的白色风力涡轮机。
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由于海上的风比陆地上的风更强劲、更稳定，有气候意识的欧洲政府自20世纪90年代以来一直在对生产清洁能源的海上风电场进行补贴。根据WindEurope.org的数据，现在，13个欧洲国家的海岸上有123个这样的风电场。这些风电场拥有近6000个涡轮机，能够产生28,363兆瓦的电力，满足欧洲3%的能源需求。
据《橙县纪事报》报道，南加州人习惯了在科切拉山谷10号高速公路旁的山上看到一排排风力涡轮机。并不常见到海上风电场。在美国，只有两个海上风电场，罗德岛（Rhode Island）海岸的五个涡轮机和弗吉尼亚（Virginia）附近的两个涡轮机能够为附近的居民生产42兆瓦的清洁电力。
尽管加州的海岸线几乎是荷兰的两倍，那里有九个大型海上风电场正在昼夜不停地生产能源，但在金州的海岸线上还没有出现风电场。
迄今为止，美国的海上风能一直被高成本、政府支持匮乏以及西海岸的地理因素所制约。
但是，随着形势的变化，风力发电被视为帮助加州和美国实现其清洁能源目标的关键，新的州和联邦计划正在努力帮我们克服这些障碍，成为海上风力发电领域的领导者。
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8月，加州能源委员会制定了开展海上风电项目的目标，到2030年可生产2000至5000兆瓦风电，到2045年可产生25000兆瓦。这将足够在未来七年里为375万个家庭供电，到本世纪中叶为2,500万个家庭供电。
然后，在9月，拜登政府宣布，它正在扩大早期的海上风电目标，特别是以支持深水项目为目的的激励措施。
在欧洲、美国东海岸大部分地区和墨西哥湾附近的浅水区，风力涡轮机可以被固定在海底。但是，美国三分之二的海上风能潜力位于更深的海域，例如在西海岸和缅因湾几英里外发现的陡峭大陆架。一旦水深超过60米，固定海底平台就变得不切实际且成本高昂。而风力涡轮机必须安装在浮动平台上，用系泊线和链子固定在海床上。如果可行，能源部估计，仅这些项目产生的电能总量就将是美国现的电力产能总量的两倍。
不过，工程师们仍在努力使漂浮的海上风电结构更加稳定且具有成本效益。这就是为什么到目前为止，美国还没有建立商业规模的浮动海上风力发电项目。在全球范围内，仅有100兆瓦的浮动海上风力项目被部署，包括在英国和葡萄牙的三个商业风电站在内。
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但是，随着新的计划和激励措施的出台，加州很快就会成为全国首批两个商业浮动风力发电场的所在地。莫罗湾和洪堡海岸外风光明媚的海域将在秋末进行拍卖，租给对风力发电站开感兴趣的开发商。
这并不意味着南加州的沿海水域将布满涡轮机。
科罗拉多州国家可再生能源实验室负责海上风电项目的工程师沃尔特-穆西亚尔说：“一旦你去到海峡群岛以南，风能资源就会迅速下降。”
虽然较小的风力资源，加上军事利益和繁忙的港口交通，意味着南加州的海岸并不是海上风电项目的黄金地段，但有一天，一些风电场有可能会开在离岸几英里的地方，那里的风力更强。
随着海上风电场在距离加州海岸更远的地方上线，这对于依赖加州紧张的电网资源生活的人们来说，是一个很大的助益。
海上涡轮机会被放置在风中来发电。这些风吹动钢制叶片，并为塔顶的发电机供电，从而产生电力。电线将电力传送到塔下，然后送到附近的变电站里。海上变电站收集来自风电场内所有涡轮机的电，并将其输送到陆上变电站，该变电站会与当地电网相连。
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随着涡轮机不断变高，叶片不断变长，它们也在产生更多的能量，这使它们更具成本效益。当美国第一个海上风电场于2016年在罗德岛海岸上线时，其塔架高150米，每个可产生6兆瓦的电力。今天，通用电气公司正在部署的涡轮机高260米，叶片比一个足球场还长，可以产生12兆瓦的电力。而一家中国公司表示，它计划在2024年之前产出16兆瓦的涡轮机。
到目前为止，漂浮式和固定式海上风电项目所使用的涡轮机与陆上风电场项目相同。真正棘手的问题出在水面以下：在漂浮风电项目中，只有25%的项目成本与涡轮机本身有关。
漂浮式风力涡轮机可以被固定在几种不同类型的漂浮结构上，然后用电缆将这些结构锚定在海床上。穆西亚说，目前的这些设计在实施中都存在一定的难度。这就是为什么工程师们正在努力将这些设计中的几项结合起来，或者开发出一些稳定的、不扰乱海洋生物的新设计。
虽然存在挑战，但漂浮式风能技术不会一直延伸到海床，所以它通常对海洋生物和捕鱼等海洋活动的影响较小漂浮结构还可以在更远的海面上捕获更强的风，海水深度可达1300米。而且，它们的视觉影响较小，许多深水项目从海岸线上是看不到的。
漂浮式风能技术也有维护方面的优势。漂浮式涡轮机可以在港口设施建造，然后立起来，用船把他们拖到目的海域上，然后被挂在铺设好的系泊线上。虽然小的维护可以在海上进行，但进行像更换叶片这种大的维修，工作人员就需要把涡轮机从系泊线上卸下来，拖回岸上，这样做的风险要小得多。
否则，海上风力涡轮机的项目会相对比较危险，以至于欧洲的运营商已经开始使用虚拟现实技术，以训练工人安全地在狂风中修复位于离岸100公里的高达100米的风力涡轮机的叶片。
尽管有其优势，漂浮式海上风能仍然是最昂贵的能源。根据美国能源信息署的最新报告，海上风电每兆瓦时的成本为136美元，而水电的成本为64美元，陆上风电的成本为40美元，太阳能电力的成本为36美元。
这就是旨在提高效率的政府激励措施发挥作用的地方。
2021年上任后不久，乔-拜登总统宣布了激励海上风能项目发展的计划，目标是在2050年前达到11万兆瓦风力发电的目标。这将足够每年为1000多万个家庭提供电力，同时也避免了7800万公吨的二氧化碳排放。
9月15日，拜登政府宣布了“漂浮式海上风电技术攻坚”计划，该项目旨在将漂浮式海上风电技术的成本至少降低70%，达到每兆瓦时45美元的目标。这将使它只比陆上风力发电贵一点点，比水力发电还要便宜。为了达到这个目标，联邦监管机构正在发放近5000万美元的资金用于研究和开发使用，目标是到2035年在深海和湖泊水域促成15000兆瓦的漂浮式海上风力产出，为500万个家庭供电。
这包括近700万美元的联邦奖金，用于优化漂浮平台技术并使其适用于国内大规模制造。另外100万美元将帮助西海岸的港口网络为支持海上风电项目做好准备，而另外几百万美元则会被用于研究海水风电项目对蝙蝠、海洋哺乳动物和渔业活动的潜在影响。
州长加文-纽森在2021年5月宣布，他将开始支持西海岸的海上风电项目，为升级的港口、新的工作人员、研究和公共宣传提供资金。当议会法案525在去年秋天被签署成为法律时，它要求加州能源委员会在今年夏天之前制定海上风电目标。接下来，该委员会必须在2023年6月30日之前提交一份海上风电发展的战略计划。
金融公司预测，在未来十年内，美国在部署新的风力发电方面将仅次于中国，这可能会产生数以万计的就业机会。
它还可以产生或促进辅助业务。例如，建造海上风电结构和叶片预计将增加700多万吨钢材需求。生产从涡轮叶片到海底电缆的每个主要风场组件，都会增加新的美国工厂就业岗位。
有些工厂已经在新泽西等地开工，那里有一个价值2.5亿美元的工厂，预计将于2023年投入使用。
至于加州，位于洪堡海岸外的两个地区和莫罗湾附近的三个地区合计37.3万英亩的海域，已被确定为主要的漂浮风力发电厂地点。如果全面开发，这些项目可以产生4500兆瓦的电力，足够150万个家庭使用。
据海洋能源管理局发言人约翰-罗梅罗称，该局预计在今年年底前将这五个地区的租约进行拍卖，供那些想竞标在那里开发风力发电厂的公司使用。
今年早些时候，纽约和北卡罗来纳州的八个海上风电场区被拍卖，总价为47亿美元。一些中标者包括一家位于夏洛特的公用事业公司和法国石油公司TotalEnergies的美国可再生能源部门。
中标后，该公司有长达五年的时间来在该地区进行调研，并为其想要建设的项目提交具体计划。之后，该计划必须经过许多监管机构的批准，才能开始施工。
加州的大部分海岸线，特别是南加州，现在被国防部指定为此类项目的禁区。一项研究发现，目前只有88,000兆瓦的风力发电有可能在加州海岸上线。但该报告称，如果国防部允许，那么还可以有428,000兆瓦的增长空间。
