纽约湾可以写一本关于未来如何建造海上风电场的书

大西洋沿岸，纽约和新泽西附近，一片面积相当于纽约市 2.5 倍的海域刚刚被美国政府租给了六家能源公司。这些开发商的目标是：将这片面积 488,000 英亩的海域改造成海上风力发电场，为这两个州提供可再生能源。

2 月 23 日，在 64 轮拍卖结束后，美国海洋能源管理局宣布出售纽约湾区域。这是美国有史以来最大的一次拍卖，总价高达 43.7 亿美元。租赁的巨额价格在新闻中大肆报道，但这些钱只是故事的一小部分。更复杂的工程挑战还在后面。

在离海岸数英里的地方建造数百英尺高、数不清的风力涡轮机是一项艰巨的任务。预计比奇湾将产生 5.6 至 7 千兆瓦的电力，足以为 190 多万户家庭供电，这将推动美国实现拜登政府到 2030 年实现 30 千兆瓦风力发电的全国目标。根据美国国家可再生能源实验室的数据，这项名为“30 by 30”的计划意味着要建造 2,100 台风力涡轮机和基础，铺设超过 6,800 英里的电缆，并建造几艘高度专业化的船舶来完成这项工作。

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与此同时，根据美国清洁能源全国贸易协会的报告，海上风电行业正在国内供应链上投资数百万美元，其中包括工厂、港口升级、船舶和劳动力培训。

还有很长的路要走。“美国的海上风电供应链才刚刚起步，”总部位于丹麦的 Ramboll 公司管理顾问 Brandon W. Burke 表示，该公司为海上风电开发商提供咨询服务。“随着联邦政府和州政府之间的协调不断加强，它的发展速度肯定越来越快——但现实是，还有很多工作要做。”

大型海上风电场建设地点

目前，美国联邦水域有两个风电场项目正在运营：布洛克岛风电场，为罗德岛州各个城市提供服务，发电量为 30 兆瓦；弗吉尼亚沿海海上风电试点项目，为弗吉尼亚海滩提供服务，发电量为 12 兆瓦。

和这些小型项目一样，湾区靠近海岸，靠近电力需求量大的城市。它还有另外两个关键特点。首先，附近有港口，可以提供建造风力发电场所需的制造能力。其次，该地区的输电网可以处理电力注入。此外，纽约和新泽西设定了雄心勃勃的可再生能源目标——到 2035 年分别达到 9 千兆瓦和 7.5 千兆瓦——这使得湾区成为一个有吸引力的选择。

该风力发电厂将建在宽阔而平缓的大西洋外大陆架上。这里的水相对较浅，因此风力涡轮机可以固定在海底。伯克表示，大多数固定底部风力发电厂使用插入海床的钢管或格栅。然后将叶片安装在这些坚固的地基上。还有浮底风力发电厂，它们用链条固定在海底。这些风力发电厂可用于较深的水域，如太平洋西海岸，加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州外海已计划建造风力发电厂。

由于规模和高度巨大，建造涡轮机的基础和组件需要考虑很多因素。单个叶片的长度可达 351 英尺，或超过 124 根棒球棒首尾相连的长度。这些超长的涡轮机组件在港口建造或组装后运往海上，以最大限度地减少在海上停留的时间。

分批运输涡轮机

伯克说，对于海湾而言，从海岸最高水位线到三海里范围内的所有区域都属于州管辖范围，这意味着纽约和新泽西可以独立开发建设海上风电场所需的供应链。

要将这些部件真正运到海面上，每个海上风电项目需要一支由大约 27 艘船只组成的船队。美国清洁能源公司海上风电联邦事务总监克莱尔·里彻 (Claire Richer) 表示，具体数量取决于离岸距离和风力涡轮机数量。这些船只包括海底准备船、电缆铺设船和服务作业船（也称为浮船，因为它们在建造后仍留在海面上）。

伯克表示，风力涡轮机安装船 (WTIV) 数量有限，这意味着美国新项目的瓶颈尤其严重。去年，一艘名为Charybids的船以 5 亿美元的价格投入使用，成为第一艘悬挂美国国旗的 WTIV。这艘 472 英尺长的船由 Dominion Energy 所有，目前正在墨西哥湾建造，将使用超过 14,000 吨的国内钢材。

一旦完工， Charybids将填补美国风电场供应链的空白，逐渐减少美国对欧洲制造业的依赖。风力涡轮机起重船通过可移动的支架升入水中，提供稳定的表面以承载重物并使用起重机安装基础和涡轮机。Dominion Energy 已经计划将其新船租给 Ørsted 和 Eversource 的 Revolution Wind 和 Sunrise Wind 项目，这两家能源公司为罗德岛、康涅狄格州和纽约州提供服务。Charybids 还将参与弗吉尼亚州沿海海上风电项目，将该试点项目扩大到176 台涡轮机，总发电量为 2.6 千兆瓦。

欧洲和亚洲的海上风电行业也在大力推进其可再生能源目标：5月中旬，比利时、丹麦、德国和荷兰设定了到2050年实现海上风电发电量达到150千兆瓦的目标。伯克表示，这凸显了美国开发自己的国内制造工艺的必要性，因为采购风电场叶片等零部件的竞争只会更加激烈。

“美国急需这种主要零部件的制造，”伯克说。“我们真正缺少的是，我们没有一个总体的产业战略来让美国在风电机械制造方面具有超强竞争力。”

投资人才和基础设施

为了应对这种情况，美国投入了大量资金、联邦法律和地方政策来扩大风力发电。各州的公用事业公司受到这些行动的诱惑，开始支持该行业。两党基础设施​​法中的港口基础设施发展计划承诺在未来五年内投入 22.5 亿美元，以改善港口商业设施，减少对环境的影响，并增强抵御海平面上升和极端天气等气候变化后果的能力。

在州一级，伯克表示，纽约州和新泽西州已决定向现有或新港口投入数百万美元，希望现在的公共投资将来能吸引私营企业。他解释说，如果没有持续的公共和私人投资，本地供应链就无法大规模建立。

“令人难以置信的是，海上风电开发商已经对其中一些基础设施项目投入了数十亿美元的投资，即使他们还没有制定建设运营计划，”Richer 说。

所有这些投资在未来几年内都将带来风电场就业热潮。“棘手的部分是从没有产业到拥有强大产业的转变。如何让这些首批项目下水，同时尽可能多地利用美国劳动力，同时仍利用欧洲的专业知识培训美国劳动力？”美国清洁能源公司海上风电副总裁乔希·卡普洛维茨说。

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尽管各方的估计各不相同，但美国清洁能源公司预计，到 2030 年，风力发电量将达到 30 千兆瓦，将创造 7 万多个就业岗位。拜登政府表示，这些建筑、开发和制造岗位应该分配给工会工人。能源公司似乎致力于与工会工人合作；新英格兰开发商已经为正在进行的项目签署了 15 多项不同的劳动协议。

工会联盟纽约气候工作组织长岛区域主管玛丽亚·迪格南表示，随着风电行业的发展，此类协议对于让雇主对未来每个风电项目负责至关重要。迪格南解释说，这种责任包括安全保护、医疗福利、养老金和市场工资。她补充道：“确保国内供应链完全属于工会行业”将为风电场工人提供养家糊口、维护社区的工作。

要想让海上风力发电场成为各州的发电厂，就需要当地劳动力的参与。对迪格南来说，这意味着通过教育和外展活动建立社区信任，以便能源行业的工会工人获得在海上建设所需的信息和资源。如果制造业能够赶上风力发电场获得资金的速度，那么 30 千兆瓦可能只是未来几年为美国提供能源的旋转涡轮机的开端。

更正（2022 年 5 月 23 日） ：本文已更新，更正了 Mariah Dignan 名字的拼写。我们对这个错误深表遗憾。