随着全球一体化进程的深入，连接世界多个大洲的北极地区已成为全球关注的焦点，探索北极丰富的风能资源开发利用模式，将对全球清洁资源优化配置、人类社会可持续发展带来重大影响。
那么，北极到底蕴藏了多少风能?经开发的北极风电能送到世界的什么地方?本期新视点根据国家电网公司在剑桥能源周上发布的报告——《北极风电资源及开发研究》，为您详细解读。
(上)、用上北极风电，真的可能吗?
北极，寒冷的地球极地，也是无数人向往的神秘旅境。冬季极夜期长179天，1～3月平均气温约为-40℃～-20℃，北极点附近年平均积雪时间超过360天……在自然环境如此残酷的极限生存地，人们恰恰很少想到，这里蕴藏着极其优质的风能、煤炭和油气等自然资源。
为积极响应构建全球能源互联网的倡议，国家电网公司联合20余家科研机构、高校共同开展北极风电开发与全球能源互联网展望系列研究，建模评估了“七海二岛”，即巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科奇海、白令海、鄂霍次克海、萨哈林岛和格陵兰岛的风能资源和风电场选址，测算了北极风电开发与外送经济性，并给出北极风电外送展望。
北极的风到底有多大?
整个北极而言，10米高程年平均风速最大地区位于67oN，334oW附近，即格陵兰海，冰岛北侧，风速可达10～11米/秒。次强中心风速为9～10米/秒，位于66～70oN，0oE两侧，挪威海内。大西洋一侧的风力较强，平均在7米/秒以上。格陵兰岛大部分陆地上的风速也在5～7米/秒。欧亚大陆北侧新地岛两边的巴伦支海和喀拉海风速在6～8米/秒的中等偏上水平。白令海峡风速约8～9米/秒。
北极储藏的风能有多少?
“七海二岛”风电可开发面积406.4万平方千米，其中陆地208.4万平方千米，海域198万平方千米，分别占陆地、海域计算面积的21%、17%。“七海二岛”风电技术可开发容量为110.6亿千瓦，其中陆地73.1亿千瓦，海域37.5亿千瓦;如除去格陵兰岛冰盖厚度>10米的面积，可开发装机容量为88.9亿千瓦，其中陆地51.4亿千瓦，海域同上。展望未来，依托技术进步，风能资源开发能力可进一步提升至1000亿千瓦。
风电场建在哪儿?
北极风电场选址一定要综合考虑土地用途、地质条件、港口条件、输电线路等诸多因素。研究者经过分析，最终确定格达半岛、泰梅尔半岛、萨哈林岛北部区域为风电场宏观选址的第一批推荐区域。
根据研究报告的分析结果，这3个地区7个区域内风机发电额定功率利用率均在30%以上，部分地区理论最高额定功率利用率超过55.3%，对应最高年等效利用小时达4844小时。每个区域装机容量可达到0.5亿千瓦，属于俄罗斯北极和远东地区优先开发风电场的地区。
(中)、哪些技术，能让北极风化身为电?
风电技术：耐低温风电机组
由于北极风电场冬季可能出现-65℃～-70℃的极端低温，现有风电设备需采取专门措施提高其耐寒性。
在金属材料方面，需增加提高金属冲击韧性的合金元素镍;在叶片材料方面，需要对基体、夹层以及粘合材料进行相关的试验和测试;在保温技术方面，需对电气元器件进行重新选型，并对机组增加加热系统和保温设计;需考虑足够的润滑油加热系统设计，或者为此研发专用润滑油品;需采用加热系统或热吹风。同时，在全周期运行方面，为缩短超低温环境下启机预热时间，机组应采用全寿命周期运行模式，机组内加热设备长期保持运行。
北极风电施工不存在无法逾越的技术难题
北极地区风电施工难度较大，但不存在不可逾越的技术难题，在施工中应充分考虑北极高纬度地区环境气候特点，尽量选择在夏季施工，并做好施工方案及技术措施。桩基础和沉箱基础可作为海上风机基础优先考虑的基础型式，需要解决的主要问题是降低基础施工的成本和造价，而这些可以通过改进基础型式和工业化的制造安装手段来解决。
研究人员指出，现有施工技术和施工装备能够满足北极地区输变电工程施工的技术需求。施工时，需对基础采用防冻胀或防融沉的措施;选择合适的Q系列、09MnNiDR钢及铝合金，有效控制冷脆转变;采用节能导线、高强金具材料;采用硅橡胶绝缘子;采用空冷系统解决严寒地区阀冷却问题。
环保，是重中之重
北极纯净的自然环境非常珍贵，在北极风电开发过程中，必须严控环保措施，对环保设计、管理体系、管理制度、施工工艺等进行一系列创新，采取野生动植物、植被恢复、水土保持、湿地和冻土环境保护等专项措施，尽量减少对北极地区生态环境的影响。
(下)、未来，用上北极风电的生活会更美
北极风电，可以送到哪里?
既然北极有这么多可以利用的风电资源，输送到哪里是比较现实的方案呢?
研究人员分析，总体来说，北极风电外送目标市场主要包括东北亚、欧洲和北美洲。东北亚(主要是中国、日本、韩国)电力需求总量大、增长快;欧洲电力需求总量大且资源贫乏，发展可再生能源的需求迫切。从地理位置看，亚洲和欧洲开发利用北极地区风电资源明显具有地理优势。北美洲风能、太阳能、水能资源都非常丰富，基本能够满足本洲未来的电力需求，跨洲接受北极风电可以实现东西时区互济联网效益。
北极风电外送通道示意图
(1)向东北亚输电构想
近中期，萨哈林岛—东北亚±1100千伏特高压直流落点中国和日本，可考虑俄罗斯远东煤电与中国输电工程衔接。
中远期，可充分利用喀拉海风电、俄罗斯贝加尔湖水电、风电及中亚五国风电资源，喀拉海先通过±1100千伏特高压直流输电至俄罗斯西伯利亚贝加尔湖附近，汇集部分水电和风电后输电至中国“三华”地区。
(2)向欧洲输电构想
中远期，喀拉海地区可与欧洲联网，通过±1100千伏特高压直流，分别落点德国和意大利。长远期，喀拉海风电可通过±1100千伏特高压直流送电至中亚或新疆，汇集当地部分风电或煤电后，向欧洲输电。
(3)向北美洲输电
长远期，采用接续输电方式，楚科奇地区通过多回±1100千伏特高压直流向北美洲输电，第一落点可选在加拿大西部的负荷中心英属哥伦比亚省，温哥华附近。
有哪些经济效益值得期待?
北极地区风能资源丰富，又是全球能源互联网构建的必经之地，其风电资源可依托泛在智能电网和特高压骨干网架，逐步开发及外送利用，这对优化全球能源格局具有重要战略意义。
研究人员指出，北极地区风电外送，以白令海峡、格陵兰岛、挪威海和巴伦支海等重点风电基地为支点，实现北半球的亚洲、欧洲、北美洲电网环形互联，不仅可以满足东北亚、欧洲和北美洲的远景能源供需缺口，还可充分发挥大电网互联优势，在时差跨度较大的东北亚、欧洲和北美洲电网之间取得显著的峰谷调节、互为备用、跨洲互补等效益。此外，利用各大洲间的时差，将北极风电分时段送各大洲，以满足各洲白天的高峰负荷需要，同时提高北极风电利用效率。
我们有理由相信，随着特高压直流输电技术的成熟和不断提升，北极这一世界风能宝藏价值将不断凸显。而不远的未来，开发北极风电、利用北极地区推进全球电网互联将成为全球可再生能源开发利用的里程碑。
北极施工中需要注意的风险点
植被——防范施工时机械操作、运输、营地建设等行为扰动地面结皮或者压实地表，防止造成局部草原荒漠化。
景观——施工中设置的砂石料场、施工便道、取弃土场、塔位降基等对周围的地貌、植被、地表结构可能产生影响，直接影响自然保护区局部范围的自然景观，需严加防控。
水体大气——控制含油污水、生活污水及废气、扬尘合理排放，避免影响大气环境。
固体废物——合理处置生产废料、废渣、生活垃圾等固体废物，防止对自然保护区内植被、水体、野生动物及原始自然景观产生影响。
野兽动物——避免违规操作及违法行为对保护区的野兽动物活动产生影响。严控风机噪音、风机布置，防止对鸟类迁移等生物多样性产生影响。
土壤——严控施工活动质量，防止对自然保护区内多年冻土环境造成破坏。
原标题：用上北极风电，你准备好了吗?
