

上一个冰河时代,高一英里的冰川将数十立方英里的岩石、沙子和碎片推入北美洲中大西洋海岸外的海洋,形成了一个向外延伸至近 40 英里的宽阔海架。这片漫长而平坦的海底以及覆盖其上的浅而多风的水域,为数十个海上风电场提供了理想的地点——如果一切顺利,将这些涡轮机连接起来并输送回海岸的网络将很快到位。
海上风力发电比陆上风力发电具有显著优势。由于地形变化的影响可以忽略不计,海上的风力更加稳定和强大。将涡轮机安装在足够远离海岸的地方,使其在最晴朗的日子才能看见,可以减少“在我家后院里不行”的阻力。挑战在于将电力输送回陆地,输送给将使用它的民众。
Atlantic Wind Connection 可以为海滨能源与陆地用户连接提供一种全新的模式。总部位于马里兰州的输电线路公司 Trans-Elect 提议通过一个价值 50 亿美元的海底电网来实现这一目标,该电网将从新泽西北部延伸至弗吉尼亚南部,绵延约 350 英里。Atlantic Wind Connection (AWC) 将为未来的风电场提供多个输电枢纽,使中大西洋沿岸的海域成为开发商安装涡轮机的有吸引力且经济的选择。AWC 的线路可以将高达 6 吉瓦的低碳电力从涡轮机输送回海岸——这相当于 10 座平均规模的燃煤发电厂的容量。
到目前为止,该项目已吸引了谷歌、清洁能源投资公司 Good Energies 和日本贸易公司丸红的支持。Trans-Elect 表示,他们计划于 2013 年开始建设第一阶段——一段价值 18 亿美元、长 150 英里、从特拉华湾延伸至大西洋城的路段——该路段有望于 2016 年投入运营。
要理解 Atlantic Wind Connection 的新颖性和潜力,就必须了解海上风力系统的组成部分。最简单的情况下,海上风力输电涉及将一组风力涡轮机连接到交流输电线路,该线路会将它们产生的电力输送回陆地。(当今市场上几乎所有的风力涡轮机都产生交流电,这是陆地电网的标准。)但交流电缆的效率通常仅限于短距离,尤其是在地下或水下使用时。

因此,通过交流电缆连接到陆地的风力发电场将被迫聚集在电缆可以接入陆地电网的有限几个地点。然而,这些地点不一定是停放风力发电场的最佳地点。将涡轮机放置在风力最强的地方可能需要传输比交流线路能力更远的距离——这就需要高压直流电缆,以及一系列电压转换器,将风力涡轮机输出的交流电转换为直流电,然后再输送回陆地后转换回来。
AWC 之所以如此雄心勃勃且如此创新,是因为它被设计成将多个直流系统连接成一个完整的、多向的海底电网。该系统将能够根据需要,在多个风力发电场和陆地用户之间输送电力,这是一个前所未有的规模和复杂性的项目。
这个网络节点将是位于海上平台上的电压转换器,它们安装在巨大的、防风雨的箱子里。每个转换器将连接到其他风力发电场和转换站。电力将在它们之间以及输送到连接陆地电网的陆地站之间流动。每个电压转换器都能够即时响应陆地电网中电力流动的变化——根据陆地的供应和需求来增加或减少电力。因此,即使在 AWC 连接到任何一个风力发电场之前,它也将有助于稳定中大西洋地区老化、不堪重负的电网,防止电压下降和停电。

缓解现有电网的压力只是一个开始。AWC 将吸引风电场开发商来到该地区,使他们能够将新涡轮机接入现有的输电主干网,从而降低铺设自有电缆和建设将这些电缆连接到陆地电网的基础设施的成本。开发商还可以自由地将涡轮机放置在风力最强的地方。“这不仅仅是关于输电接入,”最初提出 AWC 概念的 Markian Melnyk 说。“这还提供了接入最佳风力发电场地的机会。”
但 AWC 最大的优势将是其巨大的规模。它将连接分布在数百英里海岸线上的风力发电场,而且由于风通常会在某个地方吹拂,其广度将弥补任何单个地点风力不可预测性的不足。稳定下来的电力流动,加上风电场开发商通过接入现有网络节省的成本,可以使风力发电比天然气发电,甚至在某些情况下比煤炭发电更便宜。
显然,还有很长的路要走。多个监管机构必须批准 AWC 才能成为现实。但它所代表的海上风力发电的规模化、整体化方法,至少在欧洲有两个海底电力传输提案正在考虑中,这已经得到了回应。如果 AWC 成功地为中大西洋地区提供可预测、低成本、低碳的电力,预计模仿性的项目数量将有所增长。