提前十年或更長(zhǎng)時(shí)間預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)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(lái)自美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 的研究人員 Philipp Beiter 和 Eric Lantz 與來(lái)自勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)能源部的合作者，就他們對(duì)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)電專家的意見(jiàn)，請(qǐng)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)的專家觀點(diǎn)》報(bào)告(http://doi.org/10.1002/we.2735)發(fā)布。該研究項(xiàng)目得到美國(guó)能源部風(fēng)能技術(shù)辦公室的資助，并通過(guò)國(guó)際能源署風(fēng)能技術(shù)合作計(jì)劃(IEA Wind TCP)國(guó)際研究合作伙伴關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的調(diào)查。

預(yù)計(jì)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(lái)風(fēng)電項(xiàng)目的選址可能會(huì)在并不那么吸引人的風(fēng)區(qū)，但成本下降的趨勢(shì)依然處于預(yù)料之中。(點(diǎn)擊訪問(wèn)參考報(bào)告：這個(gè)風(fēng)電成本報(bào)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，專家們預(yù)測(cè)新的陸上風(fēng)電項(xiàng)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(shuō)，與這兩者下降趨勢(shì)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(jì)將從 2018 年的 2.5MW增長(zhǎng)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(zhǎng)預(yù)計(jì)將更加明顯使現(xiàn)在的平均容量相形見(jiàn)絀，從 2018 年的 4.4MW增長(zhǎng)到 2035 年的 17MW。大約 40% 的調(diào)查受訪者預(yù)測(cè)，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(shí)預(yù)測(cè)2030年陸上風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度將會(huì)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(zhǎng)則更加明顯。

海上風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模：固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電場(chǎng)的項(xiàng)目規(guī)模為 1100 MW，漂浮式海上風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模為 600MW。

離岸距離：對(duì)于固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電，專家預(yù)計(jì) 2035 年的中位項(xiàng)目將位于離岸更遠(yuǎn)的地方(70 公里(2035年)對(duì)比 40 公里(2019年)和更深的水域(2035年為42 m 對(duì)2019的 30 m )， 但預(yù)計(jì)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(shì)：越來(lái)越深的水深(>60m [2035] vs.>80m [2019])，預(yù)計(jì)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(chǎng)的預(yù)期風(fēng)速較高(10 m/s)

研究團(tuán)隊(duì)還向全球?qū)＜以儐?wèn)了他們預(yù)計(jì) 2035 年可能存在的行業(yè)限制。海上風(fēng)電將不得不應(yīng)對(duì)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(lái)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(jì)北美風(fēng)電項(xiàng)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(jì)歐洲風(fēng)能項(xiàng)目將面臨更大的挑戰(zhàn)。

電網(wǎng)系統(tǒng)價(jià)值增強(qiáng)選項(xiàng)(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(diǎn)將轉(zhuǎn)向風(fēng)能在能源市場(chǎng)中的價(jià)值;

對(duì)于陸上風(fēng)電，相當(dāng)大比例的專家預(yù)計(jì)將大量使用甚至廣泛使用許多電網(wǎng)系統(tǒng)增值選項(xiàng)：大型風(fēng)輪轉(zhuǎn)子、與存儲(chǔ)電池的混合、為實(shí)現(xiàn)收入最大化和延長(zhǎng)壽命而進(jìn)行的削減等等(見(jiàn)下圖);

對(duì)于海上風(fēng)電，最高價(jià)值提升的選項(xiàng)包括：更大的轉(zhuǎn)子、提供平衡服務(wù)、互連以增加電網(wǎng)價(jià)值，以及與存儲(chǔ)和制氫的混合 。

該論文還確定了五種推動(dòng)預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)變化的經(jīng)濟(jì)機(jī)制，包括：風(fēng)電機(jī)組增長(zhǎng)帶來(lái)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)、更大的風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模和更大的選址靈活性，以及電網(wǎng)系統(tǒng)價(jià)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(dòng)風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)選擇，因?yàn)樗鼈兛山档统杀净蛟黾幽茉瓷a(chǎn)價(jià)值，而這些價(jià)值又比獲得它們的增量成本要高。