為了在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈零排放，可能需要安裝多達(dá)20萬臺海上風(fēng)機(jī)，發(fā)電容量超過2000GW。

截至2022年底，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到63GW。在未來28年內(nèi)，海上風(fēng)電需要擴(kuò)張，使其發(fā)電容量達(dá)到目前的32倍。

然而，額外的風(fēng)電場選址需要在確保對環(huán)境影響最小的前提下，實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)出和社會效益的最大化。平衡所有這些因素并非易事。

我們需要多少空間？

在確定更多海上風(fēng)機(jī)的安裝位置前，我們首先需要了解實(shí)現(xiàn)2050年凈零目標(biāo)所需的海域面積。這取決于風(fēng)機(jī)尺寸、風(fēng)電技術(shù)到2050年的發(fā)展程度及風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)機(jī)的具體配置。

這些因素共同控制著海上風(fēng)電場未來的 “功率密度（power density）”，即海域中每單位面積可以開發(fā)多少海上風(fēng)電。實(shí)現(xiàn)凈零排放所需的數(shù)字是每平方公里4MW，這意味著需要約50萬平方公里的海域面積。

在確定總體海域面積后，下一步便是研究有關(guān)制約海洋基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的因素，包括風(fēng)速、航道、海洋保護(hù)區(qū)以及海床條件是否滿足等。

由于海上風(fēng)電場會對軍事演習(xí)、石油鉆探或航道等現(xiàn)有活動(dòng)造成明顯且不可接受的干擾，因此某些類型的制約因素會產(chǎn)生“禁區(qū)”。對于其他限制因素，則需要確定風(fēng)電場的凈影響是否會對環(huán)境或現(xiàn)有活動(dòng)造成損害。確定潛在場址的間隔距離至關(guān)重要，這將為評估場址的適宜性提供基線或起點(diǎn)。

我們?nèi)绾握业胶线m的場址？

我們的研究以英國水域?yàn)榘咐故玖巳绾卫眠@些考慮因素來確定未來海上風(fēng)電場的合適場址。

英國是海上風(fēng)電的領(lǐng)先地區(qū)，能幫助我們深入了解全球在新建風(fēng)電場選址方面所面臨的挑戰(zhàn)。英國也是凈零排放立法的領(lǐng)先者，包括能源基礎(chǔ)設(shè)施改造計(jì)劃。

此次研究使用了34個(gè)不同的限制層，通過排除禁區(qū)和擁擠區(qū)來確定未來風(fēng)電場的可用空間。研究表明，未來海上風(fēng)電場的可用海域面積約為24萬平方公里，相當(dāng)于英國的陸地面積。

數(shù)據(jù)進(jìn)一步顯示，為實(shí)現(xiàn)英國家庭電氣化的基本凈零目標(biāo)，7%的可用面積將用于海上風(fēng)電場。家庭電氣化是指將家庭取暖從（主要是）天然氣轉(zhuǎn)換為電供暖。如果海上風(fēng)電去碳化目標(biāo)更為遠(yuǎn)大，考慮到家庭用電需求的增加等因素，所需面積將上升至44%。

英國周邊未來海上風(fēng)電場的禁區(qū)（灰色）和可用區(qū)域

若未來的海上風(fēng)電場在可用海域內(nèi)平均分配，多達(dá)70%的場址將與1到3個(gè)限制條件重疊，并且約90%的場址將位于深水區(qū)（大約60米深），那么漂浮式風(fēng)電技術(shù)將成為關(guān)鍵。

實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)

該研究表明，為實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)，海上風(fēng)電場的大規(guī)模擴(kuò)張可以實(shí)現(xiàn)，并且可在不增加與英國水域現(xiàn)有活動(dòng)相沖突的情況下實(shí)現(xiàn)。

但海上風(fēng)電的擴(kuò)張仍有可能破壞環(huán)境或限制現(xiàn)有的海洋活動(dòng)。在海洋保護(hù)區(qū)，風(fēng)電場可能會阻止魚類和動(dòng)物擴(kuò)散到鄰近的海洋區(qū)域，這將會破壞最初建立的保護(hù)區(qū)。

風(fēng)電場、自然生態(tài)系統(tǒng)、遺址地（如沉船）和人類活動(dòng)之間日益增加的相互作用是不可避免的。如果不經(jīng)過仔細(xì)的規(guī)劃和研究，這些相互作用可能會損害環(huán)境并干擾更廣泛的人類活動(dòng)。因此，必須預(yù)見并積極解決這些問題。

然而，在更深的水域和離岸更遠(yuǎn)的地方安裝風(fēng)機(jī)帶來的真正挑戰(zhàn)，則需要通過進(jìn)一步提升技術(shù)來克服。