PowerX的颠覆式创新让海上风电场选址不再是问题

近日，日本新公司PowerX独创的世界首个自动化集装箱式“电力运输船”概念获得了今治造船的青睐，有了日本最大船企的全力支持，全球首艘海上电力运输船将很快变成现实。

电力运输新模式

2021年12月3日，日本最大造船厂日本今治造船株式会社(IMABARI SHIPBUILDING)和日本科技初创公司PowerX双双对外发布消息称，双方已在12月2日正式签署了一项资本和业务合作协议，双方将联合研发全球首制海上风电电力运输船原型船。PowerX将主要负责开发和制造安装在原型船上的电池存储和相关系统。今治造船厂将主要负责该船舶的建造。此外，今治造船还将向PowerX投资10亿日元(约合人民币5600万元)，用于船舶和蓄电池的研发，并参与原型船的开发工作。

根据协议，双方将合作推进海上风电集装箱式电力运输船及运输电池的研发和生产，力争在2025年年底之前完成海上风电集装箱式电力运输船原型船的设计和建造，必要时第三方公司也会参与。据了解，该项目将是一种全新的能源储存和运输方式，旨在实现地球上任何两个港口之间前所未有的能源传输，从而加速可再生能源的应用。该系列船将能够大量装载电池，与船舶的控制系统集成在一起，将海上风电传输到岸上。

据介绍，PowerX公司的Power ARK系列电力运输船原型船将使用电力或者LNG作为动力，预计建造成本可能高达数十亿日元。Power ARK系列电力运输船概念是PowerX公司推出的一种全新能源储存和运输方式，能够大量装载电池，与船舶的控制系统集成在一起，可将海上风电场生产的电力输送到岸上。

PowerX公司表示，该型船将成为一种全新的能源储存和运输方式，可实现任何两个港口之间前所未有的能源传输，从而加速可再生能源的应用。

本次合作的将是Power ARK系列电力运输船的首款船型“Power ARK 100”号，这是一艘专门为在日本沿海水域输送可再生能源而设计的100TEU三体船。该船全长100.50米，宽21.90米，吃水5.00米，载重量2200吨，航速7～14节，额定功率222兆瓦时，船上将配备一套导航系统、传感设备以及防碰撞系统，还将配备基于生物柴油的备用发电机。“Power ARK 100”号可携带100个网格电池、即200兆瓦时的电力，相当于22000户日本家庭一天的总耗电量。在仅依靠电力运行时，该船能够航行最多300公里，如果同时使用电力和可持续生物燃料，则可以实现1000公里～3000公里的长距离、洲际清洁电力运输。

根据协议时间表安排，“Power ARK 100”号的设计工作计划于2022年1月正式启动，建造工作则将于年中正式开始，2025年完工交付，之后开始在日本周边海域开展电力运输试验，以测试其运行性能和安全性，并在示范测试完成后开始全面运行。

除了 “Power ARK 100”号之外，PowerX还设想了更大规格的电力运输船，例如1000TEU和3000TEU型电力运输船，这2型船中，1000TEU电力运输船总长150.00米，型宽28.00米，可装运2090兆瓦时的电力；3000TEU电力运输船总长220.00米，型宽37.00米，可装运5660兆瓦时的电力。此外，PowerX也在考虑研发使用普通集装箱进行电力运输。

值得注意的是，本次的合作方都不简单，除了日本最大船厂今治造船外，另一家公司PowerX虽说是一家初创科技公司，但其创始人可来头不小。PowerX由日本知名企业家、软件公司Yappa创始人兼首席执行官伊藤正裕创立，Yappa公司是数字可视化技术发展的先驱，他也因开创了数字可视化技术被公众所熟悉。2014年Yappa由日本最大时尚电商ZOZO收购，并重新更名为ZOZO Technologies，伊藤正裕担任首席执行官直到2017年。随后，他成为了ZOZO的董事会成员，并在2019年成为ZOZO的首席运营官。目前，ZOZO的许多知名创新技术都来源于伊藤正裕，包括3D身体测量设备ZOZOSUIT、ZOZOMAT、ZOZOSUIT 2和ZOZOGLASS等。

如今伊藤正裕正式进军船舶行业，成为又一电商跨界船舶行业的“跨界玩家”，凯文·凯利(Kevin Kelly)曾在《失控》一书中提到：“任何行业的颠覆者都是来自‘行外人’。”伊藤正裕，会是那个人吗？让我们拭目以待。

但可以肯定的是，该项目的创新程度足够新鲜，此外，有了日本最大造船厂和最大电商的加持，这个项目未来可期。

发挥船舶的优势

显然，本次PowerX和今治造船联合研制的最新Power ARK系列电力运输船项目一旦被验证成功并推向市场，定将为海上风电电力运输行业带去一种全新贸易模式，将为整个行业带来变革。

据介绍，这个创新的想法是取代当今向日本和其他地方进口化石燃料的燃料运输船，并促进可再生能源的吸收。根据日本自然资源和能源局公布的2021年能源白皮书显示，与2018-2019财年相比，日本化石燃料占比略有下降，可再生能源有所增加，但化石燃料仍占日本电力行业的四分之三左右，日本仍然严重依赖于化石燃料。

基于此，日本将目标瞄准了海上风电。目前在日本，海上风电只占其国内电力供应的一小部分，但在政策支持下，海上风电业保持了持续发展态势。根据日本政府的目标，到2030财年，可再生能源将占日本发电量的36%～38%，这一目标相比之前计划的22%～24%有了显著提升。为了实现目标，在2020年举办的日本政府-行业海上风电大会第二次会议上，各方就日本海上风电远期宏伟目标达成共识：计划在2030年将国内海上风电装机量扩大至10GW，并在2040年进一步提升至30～45GW。

日本风电协会会长Jin Kato在新闻发布会上表示：“日本决定淘汰老化的煤电厂，而核电站重启也面临障碍，因此可再生能源是弥补能源短缺的唯一办法。”

伊藤正裕表示：“当前日本过度依赖进口化石能源，所有的能源都需要进口。所以我希望未来船舶可以不再需要使用那些燃料，而是通过能源转移船使用电力驱动。我们认为PowerX有机会改变这种窘态。”

然而，尽管海上风电场在可再生能源方面所发挥的作用越来越大，但对于日本这种被深海海域所包围的国家而言，海上风电场的传统安装地点存在较大限制，因为涡轮机本身需要被稳固锚定在海床上，因此对于日本而言很难将海上风电场涡轮机基础沉入海底。当前业内“海上巨无霸”——通用电气(GE)所产的Haliade-X海上风力涡轮机最深水深也只能达到60米(200英尺)。当然，也有很多创新的解决方案，例如浮动式风力涡轮机等，但这些创新技术都处于相对早期的研发阶段，离实际应用尚需时日。

此外，如何将海上风电所产生的电量输送至陆地也是一个棘手问题。今治造船表示：“海上风电场的挑战之一是向岸上传输电力，目前是通过海底电缆完成。如果风场离岸较远，铺设电缆的成本就会很高。” 据日本海事新闻网报道，海上风电集装箱式电力运输船主要用于海上风力发电的电力运输，造价将达数十亿日元。而一般而言，海上风电场产生的电力通过海底电缆传输至国家和地方的电网，海底电缆从海上变电站延伸至陆上并网变电站。但是铺设海底电缆建造成本高昂，每公里大约需要消耗建设成本1亿～2亿日元(约合人民币560万元～1120万元)，而且铺设海底电缆对于环境的影响也相对较大。

对于这些问题，PowerX不按常理出牌，设想出了一个完全颠覆传统的解决方案，该设想不仅考虑了海上发电的要求，还考虑到了发电地点的相关解决方案。他首先否定了海上风电场靠近需要电力的地方(电力运输)的需要，而只需要根据实际需求以及最具成本效率等条件去为海上风电场进行更为合理的选址，然后通过研发电力输送船的模式来将海上风电厂所产电力运送至国内任何地方。而且，相较铺设海底电缆而言，使用电力运输船则可显著降低运输成本，同时还可最大限度降低对环境的影响。此外，PowerX认为，电力运输船更能够抵御自然灾害，开发所需的时间和成本更少，优势显著。

的确，这种加快可再生能源采用的创新解决方案不仅可以有效解决海上风电场的电力转运问题，还将有助于推进人类向广阔的海洋进发，同时不用担心环境影响问题。显然，这种另辟蹊径的创新想法充分体现出了伊藤正裕作为一个局外人的清晰思维，而他的举动也定将进一步触动行业内传统玩家的创新DNA。

风电场选址不再是问题

在全球能源转型、环保趋紧的大环境下，各国都在努力寻找适合自己的绿色能源转型之路。而伊藤正裕最初计划建造一种可将储存在集装箱电网电池中的能量在海上风电场和岸基码头之间运输的电力能量转移船，其目标就是为了帮助日本实现所制定的2030/2040年的发电战略。但要实现10年、20年目标，只是局限于解决眼前问题显然是不足够的。其实，大佬早就将目光瞄向了更遥远的未来。

首先，完全消除地点限制。针对日本建设近海风电场选址受限的现状，伊藤正裕当初创建PowerX的一个愿景就是通过提供更为创新的解决方案来消除日本发电场选址的受限，改变可再生能源的消费和传输方式，为海上风电场的建设选址提供更大灵活性。PowerX电力运输船的设想便可让日本实现在更多以前所不适合的地点建场，甚至布局规模更大的风电场或风力发电装置。PowerX表示，未来，电力能源转移船不仅能向现有地点输送电力，还将能够将电力从偏远地区输送到能源消耗最大的城市。伊藤正裕举了日本北部岛屿北海道岛和东京之间潜在能源贸易的例子，他表示：“数百艘船舶可以为该贸易提供服务。”

此外，这个项目还为电池动力的国际贸易解锁了新可能。为此，PowerX还设定下宏伟目标——要让在世界各地穿梭的大型能源运输船，也能够用上更加清洁的海上风能。“未来的能源转移船将通过运输从清洁和可再生能源中所产出的电力来取代目前的碳基燃料运输船。”伊藤正裕表示。

其次，打造蓄电池工厂。除了电力运输船，PowerX还打算建设电池工厂，服务于储能市场。PowerX指出，目前世界上大部分能源是通过船舶运输的，以燃料的形式，例如石油、天然气和煤炭。日本84.9%的电力来自进口的碳基燃料。随着全世界逐渐远离化石燃料。为配合其创新独特的电力运输船，PowerX还进一步提出了内部电池制造的“Project MAX”计划，将在日本本土建立一个千兆规模的蓄电池组装工厂，为电力运输船批量组装蓄电池。随着全球范围内脱碳的加速，对大型能源储存设备的需求正在飙升。现有的电池单元将根据用途进行组装，包括电动汽车快速充电、电网和船用电池。所有这些蓄电池都将在云端进行集体管理，包括运行状态和剩余电量，以建立一个“移动充电网络”。

预计蓄电池工厂的投资额约为100亿日元(约合人民币5.62亿元)，将在2022年开始建设，2024年实现年生产能力1GWh，并最终在2028年达到5GWh。生产线将实现自动化，以低成本批量生产。配合电力运输船业务，PowerX目前正在募集总计约80亿日元(约合人民币4.5亿元)的资金，并正在与大约30家公司协商资本合作，包括主要的电力公司、汽车制造商和金融机构。

第三，完全解决后顾之忧。对于该项目的电力运输船而言，完全不用担心其对于环境的影响，她是完全绿色的。此外对于建造问题，伊藤正裕也给出了答案——未来传输海上风电电力可不需要电缆，只需要造船，而造船是当今世界很擅长工作。

第四，超强合作伙伴支持。PowerX团队中还吸纳了大量行业知名人士。PowerX的联合创始人包括生物技术企业Helios首席执行官鍵本忠尚，他将担任董事会主席。非执行董事包括瑞典电池开发商和制造商Northvolt联合创始人兼首席执行官Paolo Cerruti、谷歌前副总裁兼总经理Caesar Sengupta以及美国自然保育协会前首席执行官兼高盛前合伙人Mark Tercek。值得一提的是，Mark Tercek也宣布将在日本建立一家Gigafactory，生产Power ARK系列电池，到2024年其年产能将达到1GWh，到2028年将达到5GWh。