海上风电场因其规模之大以及在全球范围内获得政府支持而频频登上新闻头条。
推动海上风电发展被视为减少对化石燃料依赖、加快迈向净零排放进程的一种途径，并且还能创造就业机会、促进经济增长。
要扩大该技术的规模仍面临挑战，尤其是对于尚未实现工业化的漂浮式海上风电而言。
想象一盘纸杯蛋糕。是不是很诱人？但每一个都需要消耗能源来烘焙，而这些能源未来可能由海上风电场提供。
事实上，仅一台GE Haliade-X 12 MW海上风力发电机组每转动一圈，所产生的电量便足以烤制28盘纸杯蛋糕，或者，或许更有实用价值的是，为英国一个普通家庭供电24小时。
海上风电场因其规模之大而在全球范围内频频登上新闻头条。随着各国越来越多地转向海上风电，以减少对俄罗斯能源的依赖并加快能源转型，其重要性日益凸显。
全球大型风电场的装机容量预计将增长10倍，从2020年的34吉瓦增至2030年的330吉瓦，并将覆盖24个国家（目前为9个）。这是据咨询公司Wood McKenzie的一份报告所述。该报告估计，未来十年将有1万亿美元投入海上风电行业。
全球风向之变
位于苏格兰海岸附近的Kincardine目前是全球最大的漂浮式风电场，配备了五台巨型V164-9.525 MW风力发电机组，由丹麦公司Vestas制造。
8月，波罗的海沿岸的八个欧盟国家承诺，到2030年将海上风力发电装机容量提高至七倍，目前为2.8吉瓦，其中大部分位于丹麦和德国海域。
为可再生能源行业进一步注入动力，美国拜登政府于9月推出了漂浮式海上风电攻坚计划。该计划旨在“到2035年将漂浮式技术成本降低70%以上，至每兆瓦时45美元”，并将装机容量提升至15吉瓦，足以为500万户家庭供电。
这是对此前设定的、到2030年海上风电达到30吉瓦目标的补充，该目标将主要通过“固定式基础”技术实现。
世界经济论坛如何推动能源转型？
能源与材料中心汇聚各方领袖，共同理解重塑能源、材料和工业体系的复杂转型。该中心提供一个平台，用以探讨能源安全、可负担性与可持续性之间的交汇关系。
通过跨价值链和跨区域的合作，该中心推动形成共同路径，帮助合作伙伴围绕切实可行的解决方案达成一致，以实现安全、低碳且公平的转型。
中国南部城市潮州正在规划一座风电场，据彭博社报道，其规模将远超挪威所有发电厂的总和。国际能源署（IEA）预计，到2022年底，中国将拥有规模最大的海上风电装机容量，超过英国和欧盟的总和。
推动海上风电发展被视为减少对化石燃料依赖、加快迈向净零排放进程的一种途径。它还为沿海城镇带来就业机会和经济增长，并推动相关产业复兴。全球风能理事会在2021年预测，陆上和海上风电将创造330万个就业岗位，时间跨度为未来五年，覆盖整个价值链。
但海上风电场究竟是什么？未来又将如何发展？
海上风电场：漂浮式与固定式基础之比较
Kincardine可能是全球最大的漂浮式风电场，但Hornsea 2位于英国约克郡海岸附近，是全球最大的固定式基础海上风电场，并于9月全面投入运营。
Hornsea 2由丹麦能源公司Ørsted运营，该公司30年前率先开发了首批海上风电场。Hornsea 2拥有165台风力发电机组，与其更早建成的“姊妹”项目Hornsea 1相邻，两者合计可为250万户家庭供电，有助于实现英国政府到2030年海上风电装机容量达到50吉瓦的目标。
7月，Ørsted获得了Hornsea 3项目的合同，该项目可为320万户家庭供电；Hornsea 4目前仍处于规划审批阶段，预计将于2023年初作出决定。
很难想象这些工程壮举的规模何等庞大。例如，Vestas V164风力发电机组的巨型叶片每片长80米，当其安装在塔架上时，叶尖可高出海平面200多米——这一高度是自由女神像的两倍多。
此外，还有长达390公里的海底输电电缆，将Hornsea 2产生的电力输送至林肯郡Horseshoe Point的海岸。
那么，漂浮式与固定式基础风电场之间有何区别？
关键在于选址。与固定式基础风力发电机组不同，漂浮式风力发电机组无需固定在海底，因此可以部署在水深超过60米的更远海域，那里的风力更强。随后，它们通过多根系泊缆锚固于海床，并借鉴了漂浮式石油平台的技术，这是据挪威国有能源企业Equinor所述。
未来是否属于漂浮式？
如果说陆上风电是风电场技术的第一代，并为海上固定式基础风电场提供了借鉴，那么漂浮式风电场实际上可视为第三代。
“漂浮式海上风电将能够借鉴固定式海上风电的既有发展成果，从而比以往更快地实现规模化——正如如今的海上风电行业是建立在陆上风电的成就之上一样，”Ørsted漂浮式风电项目总监Gabriel Davies说道。
Davies表示，截至2022年10月，仅约50台漂浮式海上风力发电机组投入运营。但预计到2030年，全球装机规模将超过5吉瓦，到2035年将达到25吉瓦。
固定式基础风电场的安装成本较低，但漂浮式技术在发电方面的真正潜力已在地平线上显现。国际能源署在2019年的研究发现，全球海上风电的潜在规模可能是当前全球电力需求的18倍，其中大部分位于水深超过60米的海域，这些海域更适合漂浮式风力发电机组。
为实现规模化发展，各企业正通力合作，共同打造全球海上风电生态系统。例如，英国公司Principle Power为Kincardine项目设计了漂浮式结构，而风力发电机组本身则由丹麦公司Vestas制造。
为确保风力发电机组能够抵御北海风暴，一套通过泵送装置在黄色浮筒之间转移液体压载物的机制可平衡平台并使风力发电机组保持最佳角度，Principle Power公司的Greg Campbell-Smith向英国广播公司（BBC）介绍了这一机制。
建设海上风电场面临哪些挑战？
投资与政府支持对于确保装机容量以可持续方式增长至关重要。然而，随着项目竞争日益激烈，项目建设周期长，需要使用本地含量，而当地产业可能仍处于起步阶段，同时还需要获得深水港口、风力发电机组安装船及其他关键基础设施的使用权，不确定性也随之而来。
“在北海、波罗的海和美国，各方都投入了大量政治雄心，因此，建立具备成本效益的产业能力以切实推进项目落地非常重要，”Ørsted全球公共事务部社会经济领域首席公共事务顾问Nils Askær-Hune说道。
“我们必须具备长远的规划视野。为确保资源的高效利用，扩张必须有序进行，并与产业产能的扩展相匹配。”
当前的拍卖流程存在不稳定性，部分政府采用“零报价”拍卖，并尝试引入“负报价”概念，即风电企业需向政府支付费用以获得开发权，这是据Wind Europe所述。
加之新冠疫情导致运输和材料成本上涨，以及能源危机和乌克兰战争的加剧，建设可行项目并构建可持续供应链正变得越来越困难。
风电场价值链的脱碳也是一项重大挑战，因为风力发电机组本身由钢材及其他金属制成，其制造过程需要消耗大量能源。
Askær-Hune表示：“我们可以建设海上风电场，这些风电场将有助于减少全球温室气体排放，因为它们生产绿色能源，并支持绿色氢的生产，从而推动难以减排行业的脱碳。然而，要建立一个完全依靠绿色能源运转的世界，作为企业，我们必须实现整个价值链的脱碳。Ørsted每天都在努力，力争到2040年实现整个价值链（范围1至3）的净零排放。”
另一项挑战涉及海上风电场对海洋生物多样性的影响。Ørsted致力于在设计阶段即实现对生物多样性的净正向影响，例如将固定式基础风力发电机组的基础改造为人工鱼礁，为贻贝、大西洋鳕乃至珊瑚等物种提供栖息地和庇护所。
例如，该公司近期刚刚启动了一项与世界自然基金会（WWF）的全球合作伙伴计划，旨在推动有助于提升海洋生物多样性的海上风电部署。
Ørsted表示，漂浮式风力发电机组的安装对海洋哺乳动物的噪音干扰和影响较小，且位于繁殖鸟类觅食范围之外。但锚固装置和系泊缆绳需要持续监测，以评估其对海底生物的影响。
各国政府可如何支持海上风电场建设
发展风电的雄心和决心已然具备，但围绕许可的官僚程序正在减缓项目推进速度。
在COP27大会上，有九个新国家加入了全球海上风电联盟。该联盟由国际可再生能源机构（IRENA）、丹麦及全球风能理事会共同发起，旨在“消除障碍”，推动海上风电发展。
与此同时，欧盟委员会提出了临时性紧急新规，旨在加快REPowerEU计划中可再生能源的发展，以加速能源转型，并结束欧盟对俄罗斯天然气的依赖。
具体而言，该条例将有助于加快冗长复杂的行政与许可程序的审批进程，从而解决可再生能源项目发展受阻的问题。
正如Vestas在《经济学人》的一篇文章中所指出的：“气候和能源危机极其复杂，但解决方案是现成的。通过加快许可审批进程，各国政府不仅能够确保能源安全并减少排放，还将释放巨大的经济潜力。现在正是行动的时候。”
Ørsted和Vestas均是世界经济论坛“先行者联盟”的成员。该联盟由多家企业组成，致力于为实现2050年净零排放至关重要的新兴技术创造市场。
