如果你把一張美國(guó)沿海水深的地圖與另一張描繪近海風(fēng)速的地圖疊加起來(lái)，一個(gè)挑戰(zhàn)和一個(gè)機(jī)遇就會(huì)立即顯現(xiàn)出來(lái)。美國(guó)的大部分海上風(fēng)能潛力，尤其是在西海岸，都是在海水太深的區(qū)域中，不適合迄今為止幾乎所有部署在海上的風(fēng)力渦輪機(jī)所使用的技術(shù)。到2020年底，全球海上風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已超過(guò)350吉瓦，但使用為深水設(shè)計(jì)的渦輪機(jī)的項(xiàng)目只占總數(shù)的不到1%，絕大多數(shù)使用固定在海底的鋼基礎(chǔ)渦輪機(jī)。

由于經(jīng)濟(jì)成本限制，這些固定底部渦輪機(jī)的水深一般在60米以內(nèi)。如果沒(méi)有更多的技術(shù)創(chuàng)新來(lái)降低在深水中獲取豐富風(fēng)能資源的成本，美國(guó)、日本、韓國(guó)和其他有希望的市場(chǎng)的大部分海上風(fēng)能潛力都將無(wú)法開(kāi)發(fā)。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）表示，在美國(guó)，近60%的海上風(fēng)力發(fā)電潛力位于水深超過(guò)60米的水域。在歐洲，深水占海上風(fēng)力發(fā)電潛力的80%。

海上風(fēng)電行業(yè)正在努力尋求的解決方案是部署浮動(dòng)式風(fēng)力渦輪機(jī)，這種渦輪機(jī)可以利用深水區(qū)域的強(qiáng)勁、穩(wěn)定的風(fēng)。這些渦輪機(jī)需要從港口拖到海上項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，并用至少三根錨定在海底的系泊纜固定到位。迄今為止，浮動(dòng)海上風(fēng)電的部署僅限于歐洲和日本的小型示范項(xiàng)目。即使是這些浮動(dòng)海上風(fēng)電項(xiàng)目中最大的，分別為30兆瓦和25兆瓦的蘇格蘭Hywind和葡萄牙WindFloat Atlantic，也與當(dāng)今最大的固定底海上風(fēng)電項(xiàng)目相形見(jiàn)絀，固定式海上風(fēng)電每一個(gè)項(xiàng)目都包括幾十個(gè)渦輪機(jī)和數(shù)百兆瓦的發(fā)電裝機(jī)。

NREL海上風(fēng)電研究負(fù)責(zé)人Walt Musial表示，更大的浮動(dòng)項(xiàng)目即將到來(lái)。預(yù)計(jì)到2024年，我們將看到公用事業(yè)規(guī)模的浮動(dòng)海上風(fēng)電技術(shù)應(yīng)用，單一項(xiàng)目裝機(jī)將達(dá)到600-1000兆瓦。

到目前為止，世界各地安裝的浮式海上風(fēng)力發(fā)電容量不足100兆瓦。但在一些資源潛力最大的市場(chǎng)，政府正在努力使該行業(yè)達(dá)到商業(yè)規(guī)模。2020年10月英國(guó)首相鮑里斯·約翰遜宣布，到2030年英國(guó)海上浮式風(fēng)力發(fā)電將達(dá)到1吉瓦。法國(guó)最近對(duì)布列塔尼沿海一個(gè)250兆瓦的海上浮式風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行招標(biāo)。加州政府和聯(lián)邦政府官員確定了可以支持4.6吉瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目的區(qū)域，這些項(xiàng)目位于加州中部海岸的莫羅灣和北加州的洪堡縣。美國(guó)聯(lián)邦海上能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)計(jì)劃在2022年年中舉行加州海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)權(quán)拍賣。韓國(guó)表示，到2030年將在蔚山工業(yè)城市沿海建設(shè)一座6吉瓦的海上浮式風(fēng)電場(chǎng)。而日本為了從示范項(xiàng)目中畢業(yè)，于2021年6月在第一次規(guī)?；Ｉ细∈斤L(fēng)電場(chǎng)招標(biāo)中選出了中標(biāo)企業(yè)。

研究公司W(wǎng)ood Mackenzie的分析師Robert Liew說(shuō)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，海上漂浮或許是亞太地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的最大前沿陣地。亞太地區(qū)幾乎所有市場(chǎng)都有海岸線，海上浮式風(fēng)機(jī)可以釋放沿海城市附近的風(fēng)力資源，即使在低風(fēng)速地區(qū)也是如此。然而，要實(shí)現(xiàn)這一愿景，開(kāi)發(fā)商必須降低成本。

日本政府的估計(jì)，如果投資成本在2030年降至400萬(wàn)美元/兆瓦，那么浮式海上風(fēng)電在商業(yè)上可能是可行的，而亞太地區(qū)的固定底座海上風(fēng)電成本為200-300萬(wàn)美元/兆瓦，陸上風(fēng)電成本為150萬(wàn)美元/兆瓦。預(yù)計(jì)到2025-2030年日本、韓國(guó)和臺(tái)灣的海上浮式風(fēng)電成本將下降40%，平均???為300萬(wàn)美元/兆瓦。

NREL于2020年10月發(fā)布的一份報(bào)告顯示，在加州海岸五個(gè)地區(qū)各建設(shè)一個(gè)1吉瓦浮動(dòng)海上風(fēng)電項(xiàng)目的平準(zhǔn)化能源成本（LCOE）可能從2019年的每兆瓦時(shí)95-114美元降至2032年的每兆瓦時(shí)53-64美元。勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）最近一項(xiàng)專家調(diào)查顯示，固定底座和浮動(dòng)海上風(fēng)電項(xiàng)目之間的LCOE差距將逐步縮小。預(yù)計(jì)到2050年，固定底部和浮動(dòng)海上風(fēng)電的LCOE中值可能分別降至39.18美元/兆瓦時(shí)和46.45美元/兆瓦時(shí)。受訪專家還預(yù)計(jì)，到2035年海上浮式風(fēng)電項(xiàng)目將占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，占新建海上風(fēng)電項(xiàng)目的25%。

NREL的專家表示，“浮動(dòng)風(fēng)電成本等式中沒(méi)有任何東西會(huì)使浮動(dòng)成本更高。我們預(yù)計(jì)，隨著時(shí)間的推移，浮動(dòng)成本將與固定的底部風(fēng)成本趨同。” NREL的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，如果浮動(dòng)海上風(fēng)電要發(fā)揮其全部潛力，該行業(yè)就必須超越其石油和天然氣行業(yè)的根基，合作開(kāi)發(fā)“集成系統(tǒng)方法”，設(shè)計(jì)專為浮動(dòng)項(xiàng)目建造的渦輪機(jī)。浮式渦輪機(jī)在海上保持直立和穩(wěn)定所需的浮式下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)大量借鑒了海洋石油和天然氣工業(yè)中使用的概念。一般來(lái)說(shuō)，一家制造商設(shè)計(jì)渦輪機(jī)和塔架，另一家公司設(shè)計(jì)底座，有時(shí)還有一個(gè)單獨(dú)的企業(yè)負(fù)責(zé)陣列布局和物流。浮式裝置物理環(huán)境的巨大復(fù)雜性和設(shè)計(jì)組件的相互作用使得這種分而治之的方法成本高昂，在確定可行的解決方案時(shí)效率較低。

各國(guó)政府在推進(jìn)浮動(dòng)渦輪技術(shù)和降低成本方面發(fā)揮了作用。美國(guó)能源部能源效率和可再生能源辦公室（Office of Energy Efficiency）和高級(jí)研究計(jì)劃署能源署（Advanced Research Projects Agency Energy）共同投資了超過(guò)1億美元的研發(fā)資金，用于開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電技術(shù)。歐盟委員會(huì)的地平線2020研究和創(chuàng)新計(jì)劃向浮標(biāo)項(xiàng)目撥款600萬(wàn)美元，用于開(kāi)發(fā)深水渦輪機(jī)的最佳系泊和錨定系統(tǒng)。