海上風(fēng)電、陸基集中式風(fēng)電和分布式風(fēng)電被稱(chēng)作拉動(dòng)風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展的“三駕馬車(chē)”。8月24日，美國(guó)能源部(DOE)發(fā)布了3份風(fēng)電市場(chǎng)報(bào)告[1]——《海上風(fēng)電市場(chǎng)報(bào)告：2023版》[2]、《陸基風(fēng)電市場(chǎng)報(bào)告：2023版》[3]和《分布式風(fēng)電市場(chǎng)報(bào)告：2023版》[4]，分別從海上風(fēng)電、陸基風(fēng)電和分布式風(fēng)電角度切入，深入分析了美國(guó)風(fēng)電的市場(chǎng)現(xiàn)狀、政策措施和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，并展望了其未來(lái)的發(fā)展前景。

一、市場(chǎng)現(xiàn)狀

01.海上風(fēng)電

截至2023年5月31日，美國(guó)海上風(fēng)電的潛在發(fā)電量達(dá)到52687兆瓦，比《海上風(fēng)電市場(chǎng)報(bào)告：2022版》公布的數(shù)值增長(zhǎng)6915兆瓦(+15%)，新增裝機(jī)容量主要來(lái)自緬因州、加利福尼亞州和墨西哥灣。據(jù)估計(jì)，自2014年以來(lái)，美國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目已投資約170億美元，包括2022年在港口、供應(yīng)鏈、船舶和輸電方面投入的27億美元，但要在2030年實(shí)現(xiàn)30吉瓦的目標(biāo)，至少還需要投資220億美元建造基礎(chǔ)設(shè)施。

02.陸基風(fēng)電

2022年美國(guó)陸基風(fēng)電仍是僅次于中國(guó)的第二大市場(chǎng)，其投資額約120億美元，新增裝機(jī)容量8.5吉瓦，累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)了144吉瓦。但在風(fēng)電滲透性方面，美國(guó)遠(yuǎn)落后于全球領(lǐng)先水平，其陸基風(fēng)電容量?jī)H占總發(fā)電量的10%左右。此外，2022年美國(guó)還對(duì)1.7吉瓦現(xiàn)有陸基風(fēng)電廠(chǎng)的轉(zhuǎn)子、變速箱、發(fā)電機(jī)、吊艙等部件進(jìn)行了升級(jí)改造。升級(jí)后這些風(fēng)電廠(chǎng)的裝機(jī)容量擴(kuò)大到了1.8吉瓦左右。

03.分布式風(fēng)電

2022年美國(guó)分布式風(fēng)電投資額約為8400萬(wàn)美元，新增裝機(jī)容量約29.5兆瓦，累計(jì)裝機(jī)容量為1104兆瓦左右，分布在9萬(wàn)多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)上。2022年，分布式風(fēng)電僅占風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘康?%，而2021年和2020年分別為36%和79%。2022年美國(guó)90%的分布式風(fēng)電項(xiàng)目被部署用于滿(mǎn)足特定用戶(hù)的需求，僅10%的項(xiàng)目用于支持配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。但2022年部署的滿(mǎn)足特定用戶(hù)需求的分布式風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)電量?jī)H占分布式風(fēng)電總?cè)萘康?2%，而78%的容量來(lái)自與配電網(wǎng)連接的分布式風(fēng)電項(xiàng)目。

二、政策措施

2022年的《通脹削減法案》為風(fēng)電發(fā)展制定了以下激勵(lì)措施：

① 將適用于小型風(fēng)力渦輪機(jī)的住宅可再生能源稅收抵免延長(zhǎng)至2034年;

② 將商業(yè)能源投資稅收抵免(Investment Tax Credit，ITC)延長(zhǎng)至2024年，抵免額為30%;

③ 從2025年開(kāi)始，ITC和生產(chǎn)稅抵免(Production Tax Credit，PTC)將適用于所有凈零或負(fù)碳能源發(fā)電技術(shù);

④ 為ITC和PTC額外提供10%的可疊加獎(jiǎng)勵(lì)積分(stackable bonus credits)，支持“能源社區(qū)”發(fā)展風(fēng)電。能源社區(qū)包括擁有棕色農(nóng)田的社區(qū)、擁有高化石燃料就業(yè)率的社區(qū)、高失業(yè)率的社區(qū)、近期關(guān)閉了煤礦或燃煤發(fā)電廠(chǎng)的社區(qū)等;

⑤ 2025年起，分布在低收入社區(qū)或土著社區(qū)的低于5兆瓦的風(fēng)能或太陽(yáng)能項(xiàng)目最高可獲得20%的ITC。

美國(guó)農(nóng)業(yè)部的“美國(guó)農(nóng)村能源計(jì)劃”(Rural Energy for America Program)獲得了20.25億美元的資金撥款，其中3.03億美元將用于扶持風(fēng)能等未充分利用的可再生能源技術(shù)研發(fā)。2011年來(lái)，美國(guó)已通過(guò)認(rèn)證的小型風(fēng)力渦輪機(jī)模型至少有23種，截至2023年6月，獲得認(rèn)證的小型風(fēng)力渦輪機(jī)高達(dá)9款。此外，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商需每年更新證書(shū)，否則公司將被勒令停止運(yùn)營(yíng)。

三、技術(shù)進(jìn)展

01.海上風(fēng)電

2022年美國(guó)海上風(fēng)電的技術(shù)創(chuàng)新主要集中在以下幾方面：

① 與傳統(tǒng)單樁結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)化導(dǎo)管架設(shè)計(jì)，降低安裝成本(20%)，減輕重量;

② 創(chuàng)新海上風(fēng)電運(yùn)輸和安裝船解決方案，提高其安全性與可操作性;

③ 研發(fā)15兆瓦以上的風(fēng)力渦輪機(jī)。

02.陸基風(fēng)電

2022年美國(guó)陸基風(fēng)電的技術(shù)創(chuàng)新主要包括以下幾方面：

① 擴(kuò)大渦輪機(jī)的規(guī)模，優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的性能，提高產(chǎn)量，降低成本;

② 升級(jí)轉(zhuǎn)子，降低渦輪機(jī)的功率;

③ 改良塔樓，提高塔樓的性能和安全性;

④ 延長(zhǎng)渦輪機(jī)的使用壽命。

03.分布式風(fēng)電

四、未來(lái)前景

01.海上風(fēng)電

短期的成本上漲可能會(huì)暫時(shí)影響海上風(fēng)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，美國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量將會(huì)跟隨全球增長(zhǎng)大勢(shì)，不過(guò)份額占比可能會(huì)降低至11%~19%(2022年為20%)。此外，隨著海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電成本的降低以及新興技術(shù)的刺激，美國(guó)海上風(fēng)電可能會(huì)迎來(lái)長(zhǎng)期的發(fā)展機(jī)遇。

02.陸基風(fēng)電

03.分布式風(fēng)電

未來(lái)美國(guó)分布式風(fēng)電的前景將有較大改善。據(jù)估計(jì)，2022年美國(guó)的分布式風(fēng)電表后(behind the meter)儲(chǔ)能約為919吉瓦，表前(front-of-the-meter)儲(chǔ)能約為474吉瓦。預(yù)計(jì)到2035年分布式風(fēng)電的表后和表前儲(chǔ)能將分別增至1700吉瓦和4000吉瓦。