数百英里的海底风电场联网

在上一个冰河时期，一英里高的冰川将数十立方英里的岩石、沙子和碎屑推入北美中大西洋沿岸的海洋，形成了一个延伸至离岸 40 英里的宽阔大陆架。这片狭长平坦的海床和覆盖其上的浅而多风的水域为数十个海上风力发电场提供了理想地点——如果一切顺利，将这些涡轮机连接在一起并返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。海上风力发电不受地形变化的影响，风力更稳定、更强劲。将涡轮机安装在离岸足够远的地方，除了天气最晴朗的日子外，人们根本看不到它们，这减少了“非我家附近”阻力的可能性。挑战在于如何将电力送回陆地，送回使用电力的人们手中。

大西洋风电连接线可以为海上能源与陆地用户之间的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 计划投资 50 亿美元建设一个海底电网，该电网将绵延约 350 英里，从新泽西州北部延伸至弗吉尼亚州南部。大西洋风电连接线 (AWC) 将为未来的风力发电场提供多个输电枢纽，使中大西洋沿岸的水域成为开发商安装风力涡轮机的有吸引力且经济实惠的地方。AWC 的线路可以将风力涡轮机产生的多达 6 千兆瓦的低碳电力传输回海岸——相当于 10 个普通燃煤发电厂的发电量。

到目前为止，该项目已获得谷歌、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，计划于 2013 年开始第一阶段的建设，即一条耗资 18 亿美元、长 150 英里、从特拉华湾到大西洋城的铁路，该段将于 2016 年投入运营。

要了解大西洋风电连接的新颖性和潜力，了解海上风电系统的构成要素会有所帮助。最简单的海上风电传输涉及将一组风力涡轮机连接到交流输电电缆，该电缆将它们产生的电力输送回陆地。（目前市场上几乎每台风力涡轮机都产生交流电，这是陆地电网的标准。）但交流电缆通常仅在短距离内有效，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集中在电缆可以接入陆地电网的有限几个地点。然而，这些地点可能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大的地方可能需要传输比交流线路所能传输的更远距离的电力——而这需要高压直流电缆，以及一系列电压转换器，将风车发出的交流电转换为直流电，然后在上岸后再转换回直流电。

AWC 如此雄心勃勃、如此创新的原因在于，它旨在将多个直流系统连接在一起，形成一个完整的多向海底电网。该系统将能够根据需要在多个风力发电场和岸上消费者之间输送电力，这是一个规模和复杂性空前的项目。

该网络的节点将是电压转换器，它们位于巨大的防风雨箱中的海上平台上。每个节点都将连接到其他风力发电厂和换流站。电力将在它们之间流动，并流向向陆地电网供电的陆上站。每个电压转换器都能够立即响应陆地电网中电力流的变化——根据陆地上的供需情况增加或减少电力。因此，即使在 AWC 连接到单个风力发电厂之前，它就将有助于稳定中大西洋地区老化、负担过重的电网，防止限电和停电。

缓解现有电网的压力只是开始。AWC 将吸引风力发电场开发商到该地区，允许他们将新涡轮机连接到现有的输电主干线上，从而降低铺设自己的电缆和建设将这些电缆连接到地面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有风的地方。“这不仅仅是关于传输接入，”开发了最初的 AWC 概念的 Markian Melnyk 说。“它还涉及提供通往风力发电最佳地点的通道。”

但 AWC 最大的优势在于其规模。它将把分布在数百英里海岸线上的风力发电场连接起来，而且由于风通常会吹向某个地方，其覆盖范围将弥补任何单个地点风力的不可预测性。总之，更稳定的电力流动，加上风力发电场开发商通过将电力输送到现有网络而节省的资金，可能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。在 AWC 成为现实之前，必须得到多个监管机构的批准。但它所代表的大规模、整体的海上风电方法已经得到了欧洲正在考虑的至少两项海底输电方案的呼应。如果 AWC 成功为中大西洋地区提供可预测、低成本、低碳的电力，那么预计模仿项目的数量将会增加。