牛津大学研究人员称风电场对于实现净零排放至关重要
2025-08-08 10:32
来源:牛津大学
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风力发电在英国绿色转型进程中扮演的关键角色引发广泛关注。作为一项备受争议却至关重要的能源技术,风力涡轮机虽引发公众舆论分歧,但其在英国实现2050年净零目标中占据主导地位已成共识。

政策层面,英国政府积极推进风电发展,近期批准在苏格兰建造世界最大风力发电场之一——贝里克岸(Berwick Bank)海上风电场。该风电场拥有300多台涡轮机,全面运营后发电量将达4.1吉瓦,可为600多万户家庭供电。

从技术原理看,风力涡轮机将流动空气动能转化为机械能,再经发电机转化为电能。现代海上涡轮机性能卓越,转子直径超200米,塔身高于多数摩天大楼,单台发电量可供15,000至20,000户家庭使用。其效率接近理论物理极限(贝兹极限约59.3%),且英国北海地区海上涡轮机平均容量系数超40%,陆上约为26%,远高于英国太阳能平均容量系数(10 - 12%)。能源回收期方面,多数英国风力涡轮机12至24个月可收回制造、运输和安装能耗,发电寿命达20至25年。

英国风电转型成效显著。2010年,约75%的电力来自化石燃料;到2024年,煤炭基本退出电力结构,风能将成为最大单一电力来源,贡献约30%电力,超过天然气的26%。海上风电尤其契合英国国情,北海风力充沛、海水较浅,便于安装,英国和北海沿岸国家拥有世界顶级可再生资源。丹麦2024年56%的能源来自风力发电,为英国提供了成功范例。

然而,英国风电发展也面临诸多挑战。高密度安装大量涡轮机,将从“风力发电场”转变为“风力发电厂”,其广泛影响尚待研究。牛津大学流体力学研究正聚焦涡轮机在大型发电场内及场间的相互作用,以及与风和大气的互动,以更精准预测发电量。

解决风电波动性问题是关键,这需要对国家电网进行彻底改革,建设足够储能容量。风力涡轮机的维护和退役也是难题,海上涡轮机需应对恶劣海洋环境,但无人机监测、传感器技术和预测性维护的进步提高了可靠性、降低了成本。报废涡轮机约85%至90%的质量可回收,但叶片因材质特殊,回收难度大,目前多采用焚烧或填埋方式,行业正探索创新替代方案,如将叶片材料转化为水泥成分或使用可回收材料。

为充分发挥风电潜力,英国需建立稳定支持性政策框架。差价合约(CfD)计划在降低成本方面成效显著,但仍需加快电网基础设施升级、投资港口设施和制造能力、明确规划规则,并加大对未来技能型劳动力的投资。

英国在风能领域潜力巨大,贝里克岸等项目的推进令人欣喜,但保持发展势头对实现净零排放目标至关重要。

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