風力發(fā)電機組由風輪、發(fā)電機和風能塔三部分組成。其發(fā)電原理是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升來促使發(fā)電機發(fā)電。目前全球最大風力渦輪機的發(fā)電容量為7.5兆瓦，而大多數(shù)渦輪機的容量為1.5到2兆瓦。近年來渦輪機、葉片和變速箱等領域的巨大技術進步，以及風能塔高度的不斷增高，使風能發(fā)電成本也不斷降低。
海上風力發(fā)電是風電的一個新增長點。目前全球海上風電裝機容量為100萬千瓦，歐盟風能協(xié)會預測到2020年風電裝機容量將達到1.8億千瓦，其中海上風電約為8000萬千瓦。英國的塔奈特海上風力發(fā)電場是目前全球最大的海上風力發(fā)電場，它由100多座巨型渦輪機組成，發(fā)電總量最高可達3兆瓦。
海上風力發(fā)電具有風力資源豐富、風速穩(wěn)定、對環(huán)境負面影響較少等優(yōu)點，但對風機質(zhì)量和可靠性要求很高。海上風電機組必須能夠承受海上強風、腐蝕和波浪沖擊等惡劣環(huán)境，其基礎結構復雜，技術難度和建設成本都很高。此外，海上風電場的運行和維護費用也很高，如風電機組需要采取防腐處理等特別措施，也需要設計、安裝特殊的維修裝置,這些都會導致發(fā)電成本的增加。目前在海上風電場的總投資中，基礎結構占15%到25%，而陸上風電場僅為5%到10%。因此，發(fā)展低成本的海上風電基礎結構是降低其成本的主要途徑。據(jù)世界風能協(xié)會預測，2020年海上風機的造價將降低40%以上，發(fā)電成本也可同幅下降。
低碳化技術（CCS和CCUS）
為保證全球能夠繼續(xù)使用化石燃料發(fā)電，在未來數(shù)十年內(nèi)必須大幅降低發(fā)電廠等主要二氧化碳排放源的排放量。一方面，需要進一步提高熱力效率改善成本效益，合理地采用熱電聯(lián)產(chǎn)和廢熱利用等途徑；另一方面，必須對煤炭和天然氣電廠及其他大規(guī)模的二氧化碳排放源（如水泥廠等）采用碳捕獲和封存技術（CCS）。
CCS是指通過碳捕捉技術，將工業(yè)和某些能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的二氧化碳分離出來，再通過碳儲存手段，將其輸送并封存到海底或地下等與大氣隔絕的地方。碳捕獲和封存分為三個階段：捕獲階段，從電力生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)和燃料處理過程中分離、收集二氧化碳，并將其凈化和壓縮。目前采用的方法是燃燒后捕獲、燃燒前捕獲和富氧燃燒捕獲；運輸階段，將收集到的二氧化碳通過管道和船只等運輸?shù)椒獯娴兀环獯骐A段，主要采用地質(zhì)封存、海洋封存和化學封存三種方式。
目前CCS技術仍處于試驗階段，因其成本過高而難以大規(guī)模推廣。據(jù)麥肯錫咨詢公司估計，捕獲和處理二氧化碳的成本大約為每噸75到115美元，與開發(fā)風能、太陽能等可再生能源的成本相比并不具備競爭優(yōu)勢。此外，由于被捕獲的二氧化碳缺乏良好的工業(yè)應用，封存是碳捕捉的最終路徑。CCS技術的普及與二氧化碳的排放價格也密切相關，當二氧化碳價格為每噸25到30美元時，CCS技術的推廣速度將會加快。2012年5月，由歐盟資助的目前世界最大的碳捕獲和封存示范工程在挪威建成，其總投資為10億美元，設計能力為年捕獲二氧化碳10萬噸。
如果利用CCS技術將現(xiàn)有煤焚電廠進行技術改造，可以捕獲其二氧化碳排放量的90%，但所需費用相當于重新建造一座電廠。此外，發(fā)電廠生產(chǎn)的電力將有20%到40%被用于二氧化碳的分離、壓縮和輸送。因此，只有那些最具有超臨界或超超臨界機組的發(fā)電廠采用這種技術才比較合算。全球知名的埃森哲咨詢公司曾對配備碳捕獲和封存設備的發(fā)電場的成本進行預估，結果顯示到2020年，將現(xiàn)有電廠翻新配備碳捕獲設備并將捕獲的碳加以封存，將使每度電的成本增加約3美分，使其成本增加為8美分左右，接近于2015年風力發(fā)電和2050年太陽能發(fā)電的預估價格。由于碳捕獲和封存的成本仍高于國際上的碳交易價格，而配備碳捕獲與封存設備將使燃煤發(fā)電廠的成本提高，因此除非政府提供補助，或開征高額碳稅以增加廠商的經(jīng)濟誘因，否則碳捕獲與封存尚難以產(chǎn)生具有利潤的商業(yè)模式。
基于此，開發(fā)碳捕獲、利用和封存技術（CCUS），探索利用二氧化碳進行油氣增產(chǎn)和地熱增產(chǎn)的相關技術途徑，將成為一個具有吸引力的方向。研究人員可以利用高清晰仿真模擬技術來研究先進的CCS和CCUS，以減少小規(guī)模示范性工程向大型實用化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化過程中的風險，加快工業(yè)界采用這些技術的進程。
