创新如何使英国成为海上风能的全球领导者

英国拥有全球三分之一的海上风力发电场装机容量，装机容量超过任何其他国家，显然已宣称自己是海上风力发电大国。政府计划到2030年将海上能源增加到总能源结构的三分之一，这使该国有望在2050年实现温室气体净零排放的目标。

尽管许多海上能源创新使英国登上了国际舞台，但与欧洲海上能源巨头相比，英国的努力往往相形见绌。看起来，块头越大，有时比做得更好更能获得关注。结果就是过度依赖欧洲开发者和技术。

为了获得与其贡献相称的市场份额，英国海上能源行业必须使自己区别于竞争对手。这意味着鼓励更多的创新，然后帮助创新者开发和部署这些进步。尽管钢铁制造和海上安装的其他方面可能需要欧洲合作伙伴，但这些合作应避开英国强项领域。

为了扩大英国创新文化和研究基础设施的效益，学术界、工业界和公共部门可以关注三个领域。该国的声誉建立在降低生命周期成本和降低电价的创新上，支持从电网改造到向海上能源组合添加绿色氢能的一切。

英国还可以在其他领域发挥同等甚至更大的影响力。考虑到安装、运行和维护(IO&M)可以占到海上风力发电场平均能源成本的三分之一，也就是说，在其生命周期内，它必须获得的平均能源价格才能实现收支平衡。正确的IO&M创新可以降低这些成本，使风力发电场更具成本竞争力。

英国可能利用这一机遇的一种方式是，在项目交付中优先考虑创新。例如，通过从传统的设计和施工方法转变为工程师-采购-施工(EPC)项目交付模式，可以节省大量的成本和进度。

在EPC框架下，一个承包商监督所有的工程、采购和施工，并负责按照规定的时间表和预算将完成的项目交付给业主。EPC模式通常用于其他类型的大型基础设施项目，为海上风电项目提供了广泛的好处。通过将施工计划和长周期设备采购与设计相结合，进度通常可以加快。业主也受益于与单一责任方合作，至少接受部分项目交付风险。

加上精益技术、拉式规划和其他协作最佳实践，EPC通常会优化设计和更高效的施工过程。在实践中，这意味着从节约成本的建筑替代方案或关键部件的驳船制造到将材料运输到项目现场的物流效率。

建造一座海上风电场可能需要长达4年的时间，而运营和维护仅需20-25年。降低运维成本的创新可以在整个设计生命周期中不断积累成本节约。

鉴于英国公司已经在航空航天工业和其他制造业领域引入了智能技术和其他运维先进技术，英国在这一领域已经有了强大的基础。

要证明这一点，不妨看看罗尔斯•罗伊斯(Rolls-Royce)。这家航空航天和国防公司利用预测分析优化了飞机的维修计划，并利用数字孪生技术、分析和机器学习来减少其飞机发动机的碳排放量。数字双胞胎——虚拟产品模型可以与现实产品模型一起更新——也被用于支持喷气发动机的维护和效率提高。

喷气发动机制造商使用传感器和智能技术实时监测和跟踪飞行状况、飞行员的反应和喷气发动机性能。所有这些都是该公司计划的一部分，根据每台发动机的需求定制维护方案。它的目标是根据实际情况优化发动机寿命，而不是根据维护手册的要求。

把喷气式发动机这个词换成风力涡轮机，你就会开始看到这些和其他数字技术为海上风电场运维提供的潜力。通过利用数据优化关键基础设施的性能和生命周期成本，业主可以在安装的整个生命周期内获得显著的成本节约。

数字双胞胎、分析和机器学习也有潜力提高效率，降低与现场开发、安装、状态监测、退役等相关的成本。例如，考虑到当前电价的解决方案可以帮助能源生产的日常运营决策。

由于天气可能是电力生产和维护活动的关键驱动因素，新一代工具可能包括先进的海洋天气预报功能，维修人员可以在规划现场访问服务和维护活动时使用。机器人解决方案可用于执行重复性任务，并可在高风险、复杂或密闭条件下完成工作。

这些例子只是数字领域的冰山一角。英国应该探索有利于海上能源运维的智能解决方案。远程监测活动可以设在英国的设施，进一步确立该国在欧洲竞技场上的主导地位。

随着海上风力发电能力的增长，连接海上电站和陆上电力基础设施的高效输电电网的需求也在增加。目前的点对点连接是合适的，当海上风电容量的预期较低时。但考虑到英国承诺到2030年将其海上产能翻两番，这种结构是不可持续的。

现在是英国拥抱下一代创新输电基础设施技术、政策和方法的时候了。这可能包括一个网状的海上电网结构，将风电场集群、海上枢纽和陆上基础设施连接起来。这种方法可以产生重大的财政、技术和环境效益，但需要广泛的行业合作。

关于跨欧洲网格系统的长期讨论在很大程度上以在资金和技术上的分歧而告终。这为英国创造了一个展示行业领导地位的机会，同时在市场上区分自己。一个仅在英国使用的网格网格——设计灵感来自英国的创新——可以提供一个原型，随着海上风能市场的扩大，全世界可以效仿。

采用网状电网系统——就像在项目交付和运维方面追求创新一样——可以帮助英国减少对欧洲海上风电同行的依赖，同时将自己定位为全球市场的领导者。这些努力也将帮助英国实现温室气体净零排放的目标，这只是锦上添花。

托尼·阿普尔顿(Tony Appleton)是Burns & McDonnell．

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