提前十年或更長(cháng)時(shí)間預測風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的關(guān)鍵特性，可以為當今的投資、研究和能源系統規劃決策提供信息。來(lái)自美國國家可再生能源實(shí)驗室 (NREL) 的研究人員 Philipp Beiter 和 Eric Lantz 與來(lái)自勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室和美國能源部的合作者，就他們對未來(lái)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的期望征求了 140 多位世界領(lǐng)先風(fēng)電專(zhuān)家的意見(jiàn)，請他們談?wù)劯髯孕哪恐械?035風(fēng)電未來(lái)，最終形成了《未來(lái)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的專(zhuān)家觀(guān)點(diǎn)》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(guò)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)行的調查。
預計風(fēng)電成本將全面降低。接受調查的專(zhuān)家普遍認為，與今天的數字相比，到 2035 年，陸上風(fēng)電的平準化度電成本 (LCOE) 將下降 27%，海上風(fēng)電將下降17-35%。盡管未來(lái)風(fēng)電項目的選址可能會(huì )在并不那么吸引人的風(fēng)區，但成本下降的趨勢依然處于預料之中。(點(diǎn)擊訪(fǎng)問(wèn)參考報告：這個(gè)風(fēng)電成本報告，沒(méi)有比它更激動(dòng)人心!/articles/s41560-021-00810-z)
關(guān)于年平價(jià)風(fēng)速的下降幅度，專(zhuān)家們預測新的陸上風(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(zhuān)家說(shuō)，與這兩者下降趨勢相反是，風(fēng)電機組的額定容量、輪轂高度和轉子直徑都將迅速變大。
陸上風(fēng)電機組的平均容量預計將從 2018 年的 2.5MW增長(cháng)到 2035 年的 5.5MW。到 2035 年，海上風(fēng)電機組的單機容量的增長(cháng)預計將更加明顯使現在的平均容量相形見(jiàn)絀，從 2018 年的 4.4MW增長(cháng)到 2035 年的 17MW。大約 40% 的調查受訪(fǎng)者預測，2035 年安裝的典型海上風(fēng)電機組單機容量將達到 20MW或更大。
新安裝的陸上風(fēng)電機組也有望出現更高的輪轂高度(2035 年為 130m，2018 年僅為 100m)和更大的轉子直徑(2035 年高達 175m，而2018 年為 117m)。在2015年NREL等組織的一次調查中，(https://doi.org/10.1038/nenergy.2016.135)當時(shí)預測2030年陸上風(fēng)電機組的輪轂高度將會(huì )達到115米，這又比現在的調查明顯低。
海上風(fēng)電機組的輪轂高度(2035 年為 151m，2018 年為 90m)和轉子直徑(2035 年為 250m，2018 年為 132m)的增長(cháng)則更加明顯。
海上風(fēng)電項目規模：固定基礎海上風(fēng)電場(chǎng)的項目規模為 1100 MW，漂浮式海上風(fēng)電場(chǎng)的規模為 600MW。
離岸距離：對于固定基礎海上風(fēng)電，專(zhuān)家預計 2035 年的中位項目將位于離岸更遠的地方(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 )， 但預計平均風(fēng)速將保持穩定在 9.5 m/s。
海上風(fēng)電水深趨勢：越來(lái)越深的水深(>60m [2035] vs.>80m [2019])，預計漂浮式海上風(fēng)電將成為成本較低的選擇(而不是固定基礎海上風(fēng)電)，部分原因是漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的預期風(fēng)速較高(10 m/s)
研究團隊還向全球專(zhuān)家詢(xún)問(wèn)了他們預計 2035 年可能存在的行業(yè)限制。海上風(fēng)電將不得不應對與遠洋船舶、建筑起重機以及供應和服務(wù)港口設施成本帶來(lái)的相關(guān)挑戰。
但是，專(zhuān)家也認為風(fēng)電存在明顯的地區差異。專(zhuān)家預計北美風(fēng)電項目更有可能在運輸、船舶、起重機和港口方面遇到困難。在社區的接受度方面，預計歐洲風(fēng)能項目將面臨更大的挑戰。
電網(wǎng)系統價(jià)值增強選項(Grid System Value Enhancement Options)：
隨著(zhù)風(fēng)能平準化度電成本(LCOE)的下降，更多的焦點(diǎn)將轉向風(fēng)能在能源市場(chǎng)中的價(jià)值;
對于陸上風(fēng)電，相當大比例的專(zhuān)家預計將大量使用甚至廣泛使用許多電網(wǎng)系統增值選項：大型風(fēng)輪轉子、與存儲電池的混合、為實(shí)現收入最大化和延長(cháng)壽命而進(jìn)行的削減等等(見(jiàn)下圖);
對于海上風(fēng)電，最高價(jià)值提升的選項包括：更大的轉子、提供平衡服務(wù)、互連以增加電網(wǎng)價(jià)值，以及與存儲和制氫的混合 。
該論文還確定了五種推動(dòng)預測設計變化的經(jīng)濟機制，包括：風(fēng)電機組增長(cháng)帶來(lái)的規模經(jīng)濟、更大的風(fēng)電項目規模和更大的選址靈活性，以及電網(wǎng)系統價(jià)值經(jīng)濟和生產(chǎn)效率。從本質(zhì)上講，這些機制可推動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)的設計選擇，因為它們可降低成本或增加能源生產(chǎn)價(jià)值，而這些價(jià)值又比獲得它們的增量成本要高。
