目前，全球能源體系從以化石燃料為主的傳統(tǒng)體系逐步向高效、可再生的低碳能源體系轉(zhuǎn)型。海上風(fēng)電具有風(fēng)能資源豐富穩(wěn)定、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)高、適宜大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的國(guó)家關(guān)注。但海上風(fēng)電消納和距離用電遙遠(yuǎn)等問題又給海上風(fēng)電的發(fā)展帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)，如何將資源豐富的海上風(fēng)電以較高的經(jīng)濟(jì)效益利用和存儲(chǔ)起來(lái)，是全世界都在合力解決的問題。

海上風(fēng)電制氫

海上風(fēng)電制氫方案的提出，不僅可以一定程度上解決海上風(fēng)電發(fā)展所面臨的問題，而且可為水電解制氫提供清潔持續(xù)穩(wěn)定并且低成本的電能。因此，海上風(fēng)電制氫是一個(gè)具有巨大創(chuàng)新潛力的前瞻性方案，同時(shí)也是當(dāng)前清潔能源技術(shù)研究的重點(diǎn)方向。

1. 借助風(fēng)電制氫建立風(fēng)儲(chǔ)一體化系統(tǒng)，能夠有效緩解海上風(fēng)電快速增長(zhǎng)和電網(wǎng)建設(shè)速度較慢之間的矛盾，解決海上風(fēng)電消納問題，提高風(fēng)能利用率。

2. 降低制氫成本：針對(duì)遠(yuǎn)海海上風(fēng)電高昂的電能送出成本，通過(guò)電解水方式,利用管道或船舶將氫氣輸送到用氫地，在成本和周期上都具備優(yōu)勢(shì)。

3. 有望加速海上風(fēng)電成本的降低，保證海上風(fēng)電順利進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代。同時(shí)，可助力海上風(fēng)電和綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)、人與自然的可持續(xù)發(fā)展。

海上風(fēng)電制氫技術(shù)路線

方案1：“電能+氫能”共享輸送方式

此方案適用于離岸近、敷設(shè)海纜傳輸電力尚具經(jīng)濟(jì)性的海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目。方案的核心思想是將海上風(fēng)電的電能和海上風(fēng)電制取的氫氣通過(guò)共享的一條臍帶纜輸送，即“電能+氫能”共享輸送，如圖下所示。

方案2：海上制氫站+管道輸送氫氣

此方案適用于遠(yuǎn)海、敷設(shè)海纜傳輸電力已不具有經(jīng)濟(jì)性的海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目。風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)所發(fā)電能通過(guò)中壓集電海纜匯集到海上制氫站上,全部用來(lái)制取氫氣，制取的氫氣經(jīng)過(guò)海底壓力管道輸送到陸上儲(chǔ)氫裝置中，供陸上使用和消納，如圖下所示。

方案3：海上制氫站+運(yùn)輸船輸送氫氣

此方案適用于遠(yuǎn)海，如圖下所示。風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)所發(fā)電能通過(guò)中壓集電海纜匯集到海上制氫站，全部用來(lái)制取氫氣，制取的氫氣充裝在氫瓶組中。海上制氫站或運(yùn)輸船布置有吊機(jī)，氫氣瓶由運(yùn)輸船海運(yùn)到碼頭氫氣轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)地，供陸上使用和消納。

方案4：海上制氫站+加氫站+氫能船舶

此方案直接打造海上氫能“制儲(chǔ)運(yùn)加”閉環(huán)，適用于遠(yuǎn)海，如圖下所示。近年來(lái)，船舶航運(yùn)業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染問題受到國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注，綠色低碳已成為船舶航運(yùn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。氫燃料動(dòng)力船舶是很好的解決方案，可實(shí)現(xiàn)船舶“零排放”的目標(biāo)。目前，汽車領(lǐng)域的氫燃料電池系統(tǒng)應(yīng)用已較成熟，為氫燃料電池在船舶上的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

不同方案對(duì)比

• 方案1和方案2在短期內(nèi)不具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，需要技術(shù)攻關(guān)和科技創(chuàng)新，以提高安全性、可靠性并降低成本。

• 方案3在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均具有優(yōu)勢(shì)，因此“海上制氫站+運(yùn)輸船輸送氫氣”在現(xiàn)階段具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

• 方案4的氫動(dòng)力船舶若在短期內(nèi)不能普及，則氫氣消納問題無(wú)法解決。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

歐洲海上風(fēng)電制氫的概念理論、項(xiàng)目實(shí)踐都走在了世界的前沿，對(duì)歐洲海上風(fēng)電和綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要的助推作用。除了歐洲，日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家也在積極布局海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目，尋找綠氫生產(chǎn)新方向。 目前我國(guó)的風(fēng)電制氫項(xiàng)目與課題已經(jīng)超過(guò)20個(gè)，但海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目較少，僅有少數(shù)幾個(gè)科研課題及初步簽約的項(xiàng)目。

總體而言，國(guó)內(nèi)外海上風(fēng)電制氫均處于起步階段，各國(guó)仍在探索可行的技術(shù)方案和商業(yè)化方案。作為海洋能源綜合利用的一種方式，伴隨著海上風(fēng)電的快速發(fā)展，海上風(fēng)電制氫有望得到進(jìn)一步發(fā)展，為海上風(fēng)電消納、海上風(fēng)電輸送系統(tǒng)建設(shè)提供新思路。

未來(lái)海上藍(lán)圖

海上風(fēng)電制氫不僅為海上風(fēng)電發(fā)展帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間，而且為電解水制氫提供了綠色能源，形成了零碳排放制氫技術(shù)路線，二者的結(jié)合可有力促進(jìn)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。海上氫氣輸送和應(yīng)用的創(chuàng)新方案為海上風(fēng)電制氫的發(fā)展開拓了思路，用規(guī)?；瘧?yīng)用倒逼成本下降。未來(lái)，隨著海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電解水制氫技術(shù)的突破和成本的大幅下降，海上風(fēng)電制氫有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。