《风能》杂志｜能源岛助海上风电点亮欧洲

前段时间，丹麦公布了多个“能源岛” 的计划，每个岛至少支持10GW的海上风电装机容量，可以满足1000多万户欧洲家庭的电力需求。预计项目总耗资高达 3000亿丹麦克朗（约合3057亿元人民币），这是迄今为止全球最大的可再生能源计划。

据悉，目前丹麦政府已拨款6500万丹麦克朗（约合6623.5万元人民币）用于前期的调研准备工作。调研区域包括卡特加特海峡、波罗的海和北海海域。主要工作是确定计划的可行性，寻找适合建立能源岛的位置，为2019年签订的能源协议中规定的第二个海上风电场选址，以及开展海上风电场项目与能源岛项目结合的研究。

丹麦气候、能源和公用事业部（Climate，Energy and Utilities）部长Dan Jørgensen表示：“这是一个巨大的工程，我们的装机规模需要扩大至目前的5倍以上。所以，必须制定一个严谨科学的计划。”

能源岛的概念

能源岛是一个自然岛屿或人工平台，充当周围海上风电场发电的枢纽，并将其输送到北海区域的各个国家。

能源岛可以提高深远海域海上风电的利用率，从而为欧洲能源系统中的海上风电发展创造更大空间。此外，它还能够相对减少陆上传输电缆和电力系统加固方面的投资。

欧洲风能协会曾发布《我们的能源，我们的未来》（Our Energy，Our Future）报告，由10个来自北海区域负责协调欧洲海上风电的国家共同提交。报告提出到2050年欧洲海上风电装机容量要达到450GW，北海被认为是欧洲能源供应最重要的支柱之一。但是，这需要新的技术突破，特别是在电力传输方面。

这也正是能源岛计划最有意义之处。诸如储能设施、制氢系统、电解系统或其他电气转换技术也包含于能源岛的计划内。这个岛屿不单单是一 个简单的“中介”，它在电力输送中可以发挥更大的作用。

政府主导的前期调研需要在自然环境、项目规划和投资风险等方面确定能源岛计划的可行性。第一步就是通过大量分析找出能源岛的潜在位置，随后就其潜力进行深入的技术研究，确定可行性之后制定预算。这些都是之后就此计划展开合作的依据。

在政府资助相关技术的研究和项目前期调研的基础上，预计未来项目的绝大部分资金将来自私人投资。

北海风电枢纽

欧洲北海风电枢纽是目前启动最早、设计最完善的能源岛项目。

早在2017年，输电系统运营商TenneT就提出建设能源岛的设想，总规划支持目标约为100GW。选址定在距离英国东约克郡海岸100多公里处的北海多格海岸。此处风能资源良好，风电利用小时数较高，而且该地区水深相对较浅，工程成本较其他地区更低。

该公司表示，岛屿用于接纳海上风电，多国开发的风电场可以接入这个能源岛。由于岛屿与风电机组的距离较短，可以采取成本更低的交流电方式先把电力送到岛上，再以高压或特高压直流电的形式统一配送到用电的欧洲大陆或英国。

与此同时，由于距离减小，通过飞机、船舶等交通工具往返于能源岛至海上风电机组的成本也将降低。

借助能源岛的建设，海上风电场可充分发挥规模效应，提高资产利用率。最初计划建设3座岛屿，每座岛屿设计面积约6平方公里，设有港口、机场等交通设施和简易的设备生产装配线以及大型备品备件仓库。岛上还配备办公室和人员住宿场所以满足专业团队的日常需求。在岛上，人员和备品备件都将做到统一调配，运维工作可以实现规模化和集中化。

计划得到了多方支持。此前已陆续有企业加入由TenneT公司牵头的联合体北海风电枢纽（the North Sea Wind Power Hub，简称NSWPH），包括输电系统运营商（TSO）Energinet. DK、荷兰天然气网运营商Gasunie和鹿特丹港等。

丹麦电力和能源中心（the Center for Electricity and Energy）联合来自丹麦 技术大学（Technical University of Denmark）的科研团队以及丹麦工业联合 会（the Confederation of Danish Industry）将共同为该项目提供技术研发支 持，Vestas、Siemens Gamesa、ABB、NKT、Ørsted和Energy Innovation Cluster等企业也参与其中。据悉，研发团队已获得220万丹麦克朗（约合 224.13万元人民币）的资金支持。

2019年，NSWPH公布了一项初步评估结果，宣布在北海区域建立能源岛，作为海上风电变流器、传输器和制氢枢纽的计划，在技术和经济上都是可行的。通过研究进一步完善北海风电枢纽的设计，总规划支持容量增加至180GW（岛屿建设数量尚未公布）。

NSWPH计划推进“ 轴 辐 式 ”（hub-and-spoke）发展模式，建设多个枢纽岛屿以降低电力输送成本，并通过分散设置尽可能提高海上风电场的风能捕捉效率。

基于海床和水深决定岛屿的形式，可选用的形式有人工砂基岛屿（sand-based islands）、吸力式多桶组合基础平台（suction-bucket-based platforms），或者是一种沉箱基础（caissons）。

在输电方式上主要采用三种模式，一是机组所发电力直接通过电缆传输到岸上；二是机组所发电力在岛上制氢，随后以氢气的方式传输到岸上；三是电氢混合传输。

预计该项目将于2030―2050年间建设完成。

面临的挑战

根据研究，欧洲现行的监管框架和市场机制可以支持少量能源岛的建设，但为了充分发挥其作用，扩大海上风电的集群效应，各国在政策法规、计划等方面需要实现进一步兼容。

回顾欧洲的历史不难看出，能源转型一向是欧洲一体化的重要推动力，能源市场和基础设施的互通互联是欧洲实现转型的有利条件。

北欧电力市场是国际上第一个真正意义的跨国电力市场。2000年，随着丹麦东部的正式加入，包括挪威、丹麦、瑞典和芬兰在内的北欧四国全部加入同一电力市场中，最终形成一个以北部电力池(Nord Pool)为主的电力市场交易体系。波罗的海沿岸国家拉脱维亚、立陶宛、爱沙尼亚也先后加入。同时，北欧四国与英国、德国、波兰等周边欧洲国家也存在交易，形成大型的跨国电力交易市场。

欧盟委员会同样试图在北海区域建立一个“超级电网”（meshed super-grid），即高压直流海上输电网计划（Progress on Meshed HVDC Offshore Transmission Networks，简称PROMOTioN），该计划已联合了来自11个国家的33家公司和组织。

因此，能源岛计划对欧洲各国来说更是一个难得的机遇，不仅能使欧洲人民用上绿色能源，也将成为世界绿色发展的引领者。

作者：《风能》杂志 孙一琳

编译自：rechargenews、stateofgreen、dtu.dk等网站

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