通用电气-阿尔斯通公司的布洛克岛风力发电场由5个6兆瓦特海上风力涡轮机组成。
摄影：ERIC THAYER, BLOOMBERG/GETTY IMAGES撰文：MADELEINE STONE 在新泽西南部特拉华河的一个港口，建筑工人正热火朝天的忙碌着，他们正在浇筑面积超过一个足球场的混凝土地基。
到今年年底，这里将会建成一座美国从未有过的工厂。
它的任务是把中心地带的钢板变成柱子，支撑巨大的、对抗气候变化的新工具。
每个“单桩”重达2260吨，高122米，宽12米，它们将由驳船运往距离海岸24公里的大西洋。
一艘特制的船在那里等着它们，船上的起重机会把它们竖起来，送入海底，为240米高的风力涡轮机奠定坚实的基础。
这些涡轮机将为新泽西州无碳发电。
如果一切顺利，最终新泽西州的新工厂将把超大型单桩从缅因州运到墨西哥湾，在美国海域里，支撑巨大的海上风力设施。
“我们的目标是为北美的所有项目提供单桩，”EEW美国近海结构公司的首席执行官Lee Laurendeau说。
该公司正在新泽西州建设价值2.5亿美元的工厂。
美国海岸迎来了新的大生意，保罗斯伯勒的单桩工厂是首个代表。
总统乔·拜登希望更多的工厂紧随其后。
3月29日，他的内政部长、能源部长和商务部长宣布了一项目标，即到2030年，美国水域的海上风力发电能力达到300亿瓦特（2030年达到1100亿瓦特）。
在这个过程中，政府希望在制造、安装、维修等领域创造几万个新的就业机会。
波兰格但斯克造船厂正在制造风力涡轮机塔。
摄影：JUSTYNA MIELNIKIEWICZ, NAT GEO IMAGE COLLECTION 实现300亿瓦特的目标是一个很大的挑战，需要这个行业以闪电般的速度快速发展，而沿海社区和渔业则一直在拖延和强烈抵制。
300亿瓦特足够为1000万个美国家庭供电，每年减少7800万吨的碳排放（相当于奥地利的年排放量）。
今天，只有5个海上风力涡轮在为美国电网供电，它们全都在罗德岛州海岸附近。
在未来的9年里，美国将建成上千座涡轮机，通过传输基础设施与电网相连；在那之前，需要修建工厂、港口和船只，用以制造和运输涡轮机。
拜登政府到2030年达到300亿瓦特的目标“是可能实现的”，彭博新能源财经能源咨询公司的风能主管Sanjeet Sanghera说：“但想要实现这一点，需要各方的努力。
”重大承诺 美国的海上风力资源潜力巨大。
能源部估计，海岸的风力蕴藏着超过2万亿瓦特的能量，近乎美国目前发电能力的两倍，而且海风往往比陆地上的风更强、更可靠。
在美国东北部，海上风能尤其具有吸引力，这里的电力需求集中在沿海大城市，可再生能源设施占地受限，而涡轮机可以固定在距离海岸几公里以外的浅大陆架上。
几十年来，海上风力发电产业一直试图在美国水域立足。
但由于成本高昂，州和联邦政府的支持有限，再加上利益相关者联盟的反对，包括沿岸陆地社区不希望被涡轮机破坏，这个产业举步维艰。
今天，美国的全部海上风力发电设施包括两个小型机构：罗得岛州附近水域的30兆瓦布洛克岛风力发电场，有5个涡轮机，2016年开始发电；去年在弗吉尼亚州附近的联邦水域建成的12兆瓦技术演示设备。
然而，近年来，阻碍海上风能开发的障碍开始渐渐消失。
首先，在欧洲这项技术已经成熟，几千座海上风力涡轮机屹立在海中。
与布洛克岛风力发电场的6兆瓦涡轮机相比，如今市场上的12-14兆瓦涡轮机更大更强，带来了更好的投资回报，有助于降低成本。
与此同时，受到极端天气事件的刺激，再加上预测未来会有更严重的气候影响，一些州已经采取减排措施。
海上风力发电“已成为东北部很多州实现脱碳发电的关键战略”，气候与能源解决方案中心能源研究与分析的负责人Doug Vine说。
从马萨诸塞州到维吉尼亚州，很多州都已宣布，到2035年，实现海上风力发电量达到305亿瓦特的目标；这个数字距离拜登政府的新目标不远。
能源部研究了各州的目标、成本趋势和建设时间表，从而“评估如果积极推进，我们能实现哪些目标”，能源部负责能源效率与可再生能源的代理助理部长Kelly Speakes-Backman说：“我们将向300亿瓦特的目标进发。
”产业加速 不过，为了实现这一目标，美国不得不投入建设。
“我们需要大量基础设施，”Speakes-Backman说。
为了容纳来自海上的电力，电力公司必须增加新的传输基础设施连接到电网，包括接收电力的沿海变电站和将电力运输到城市的新电线。
虽然可以将原本用于燃煤和核电站的基础设施改作他用，但“海上风力发电方面的海岸互连点很有限，”Speakes-Backman说：“这可能是一个瓶颈。
” 另一个可能的阻碍是风力涡轮机部件，包括支撑结构，比如单桩和钢塔，短舱，里面有发电机，转子，每个涡轮机前方根据空气动力学设计的、容纳扇叶的外壳。
虽然很多部件可以从欧洲进口，但跨洋运输超大尺寸的涡轮部件对物流来说是个不小的挑战，而且成本高昂。
叶片长一两百米，短舱重达270多公斤。
除此之外，欧洲的制造能力不足以实现拜登政府所希望的海上风力发电场的建设。
特拉华大学海洋科学与政策教授Willet Kempton说，能源部长Jennifer Granholm“说的没错，我们想建设这些工厂等相关产业，因为我们希望在美国创造大量高薪就业机会。
这些都没问题，但我们存在供应方面的问题。
我们无法制造足够的部件，实现2030年300亿瓦特的目标。
” 除了新的供应链和电力基础设施，美国还需要新的巨型港口，来接受和组装涡轮部件；专门的安装船，把它们抬出水面，用高大的起重机立起摩天楼大小的涡轮机。
截至2020年9月，全世界正在运营或建设的这类船只有50艘。
这是直流变换器平台，负责将高压交流电转换为高压直流电。
Borwin Beta平台位于北海，距离德国海岸约113公里。
摄影：PHILIPP SPALEK, LAIF/REDUX 这个数字并不多。
1920年通过的《琼斯法案》规定，只有美国船只能在美国港口之间运输货物，因此在美国水域使用这些船也是一大难题。
目前，人们正在得克萨斯州修建第一艘符合《琼斯法案》的涡轮机安装船，造价5亿美元。
开启海上风力发电热潮需要联邦政府投资。
能源部宣布向海上风力发电和输电开发商及供应商提供30亿美元贷款。
同时，交通部宣布，为港口基础设施建设拨款2.3亿美元。
但根据Kempton的说法，这只是为涡轮部件“配置”港口的成本，不足以支持从马萨诸塞州到弗吉尼亚州的港口扩建。
想要沿海岸推广海上风力发电产业，必须加大对研发的投资。
在美国东南部和墨西哥湾，涡轮机可能需要重新设计，以抵御飓风级的风力。
西海岸沿岸，海底下沉速度更快，因此需要浮动的海上风力涡轮机，这项技术目前还处于起步阶段。
随着海上风力发电产业的发展，发电机永磁体用到的稀土金属等原材料可能会变得稀缺。
以色列赫兹利亚跨学科研究中心可持续发展学院的讲师Tomer Fishman说，把这些磁体设计得更容易回收再利用，或者用更常见的新材料代替稀有原料，可以缓解之后的供应紧张问题。
“这是未雨绸缪的好机会，稍纵即逝，”他说。
助力与阻力 专家表示，拜登政府近期最大的挑战不是造船或原材料，而是加快审批程序；多年来，因为这个原因，项目一直处于监管边缘。
联邦水域的风力发电必须得到内政部海洋能源管理局（BOEM）的许可。
目前，BOEM拥有17个商业风力发电租赁协议，其中14个已经递交了建设和运营计划，接受环境评估。
到目前为止，该机构仅为一座风力发电场做了环境影响报告，即马萨诸塞州玛莎葡萄园岛以南24公告里的葡萄园1号风力发电场；而这个项目仍在等待BOEM的最终决定。
自2018年以来，葡萄园1号风力发电场和第二个项目（南福克风力发电场）一直在接受BOEM的审查。
但审查程序即将提速。
拜登政府表示，计划到2025年，完成至少16座海上风力发电场提案的审查，这意味着190亿瓦特的发电量。
“这是一次大规模加速，”彭博新能源财经能源咨询公司的Sanghera说。
为了实现这个目标，BOEM的负责人Amanda Lefton说，管理局将在今年末或明年初开始审查另外11个项目，同时在纽约湾进行新的租赁销售。
这片浅水区位于新泽西州和长岛之间，拜登政府将优先发展这里的海上风力发电场，因为它靠近人口稠密的大城市。
BOEM肩负着“雄心勃勃”的任务，Lefton说：“但我们相信这是可以实现的。
” 但在BOEM准备提速的同时，其他方面则呼吁政府放缓速度。
3月29日，代表商业捕鱼业的贸易协会“责任海上开发联盟”（RODA）发布声明，声称在政府“匆忙”扩大海上风力发电场的过程中，渔业利益被“忽视”了。
“我们知道拜登政府将大力支持海上发电，”RODA的执行理事Annie Hawkins说：“但我们没有想到，这届政府上任几个月内，就做出了这些重大宣布……但对于很早就提出的渔业问题，没有任何承诺。
” 他们担心风力发电场周围渔场的损失，对海洋导航设备的干扰，以及对生态系统可能造成的直接影响。
海上风力发电场会从多方面影响渔业，包括噪音污染、产生鱼类敏感的电磁场，以及风力发电场周围栖息地丧失。
另一方面，风力发电场也可以作为人工珊瑚礁，创造新的栖息地。
人们还没有很好地了解这些因素对美国水域的影响。
Hawkins表示，到目前为止政府还没有接触渔业，向他们详细解释监管过程。
“他们围绕计划和未来规划建起了一个巨大的黑盒子，”她说。
Lefton说，BOEM“绝对会”与商业捕鱼业以及旅游业等其他利益相关者合作，“以确保任何开发都会考虑所有使用情况”。
“在我们看来，在可再生能源租赁流程中把所有利益相关者都囊括在内至关重要，”Lefton说。
葡萄园1号风力发电场的首席执行官Lars Pedersen说，为了配合当地渔业，他们重新设计了这个项目，拉大涡轮机之间的间隔，改变它们的方向。
“我们以共存为前提工作，”Pedersen说：“这是我们的目标。
” 但无论海上风力发电行业和联邦政府的意图是什么，一场战争似乎即将来临。
Hawkins说，对于“几十个”渔场而言，纽约湾“具有很高的经济价值”。
4月13日，RODA宣布，其成员正在抵制BOEM在该地区的租赁销售计划；他们写道，该机构加快已有和未来租赁地区的发展，会“威胁到美国海产品行业的生存”。
围绕海上风力发电场选址，争议不断，这可能是这个产业快速扩张过程中“最大的障碍”，气候与能源解决方案中心的Vine说。
他希望首座大型风力发电场入水后，BOEM可以积累更多审批这类项目的经验，“前进的道路将更加清晰”。
“但我认为，在现在与未来之间，还会有很多坎坷，”他说。
（译者：Sky4）
