「直流输电社」原创
纵观全球各国，大概率沿海地区经济发达，能源消费巨大，但是能源供给方式往往受到诸多限制。在双碳目标的带动下，发展海上风电能够缓解能源需求，十四五以来海上风电成为我国沿海各省实现能源转型的重要选项。
然而受到生态环境保护、交通航道占用等因素影响，近海风电项目的站址资源日趋紧张，而远海具有高风速、风向更为一致的风能储量，有利于建设大容量、高效率的远海风电场。
英国海上风力资源分布
深远海风电通过电解制氢进行消纳示意图
2021年全球海上风电新增装机容量21. 1GW，是2020年的3倍多，海上风电总容量达到57GW。
2021年我国海上风电新增装机容量16. 90 GW，占全球海上风电新增装机总量的80%且超过2020年的国内累计装机容量，2021年国内累计装机容量达26. 39 GW，跃居世界第一。
氢能具有高能量密度、可储存运输、高转化效率、适用范围广和环保无污染等特点，被广泛认为是大规模转化剩余可再生能源电力的方式之一。
三种海上风电制氢技术
一是海上风电+岸上制氢技术方案
海上风电+岸上制氢方案
其优点是具有较高的灵活性，制氢系统可以作为电网调峰的有效手段，在陆上完成氢气的制取和储运，也具有系统安装维护方便的优势。
但是在我国海上风电开发不断向远海深入的必然趋势下，海底电缆成本及海上升压站或换流站的建设运维成本不断增加，且在电力传输过程中存在一定的损耗。
对于海上高压交流(high voltage alternating current，HVAC)输电系统，当风电场装机容量500~1 000MW、离岸距离50~100 km时，海缆损耗为1%~5%。
分布式海上制氢+管道输氢方案，这种类型的海上电解设施由电解槽、冷却装置、海水淡化装置、氢气缓冲器（储罐）和为设施提供备用电源的电池系统组成。
海上平台制氢及管道输氢系统,主要由海上风电场、海上换流站、海上制氢站、运氢中转站和输氢管道组成。海上风机输出交流电,经海上换流站转换成电解槽所需的直流电,然后通过电缆将直流电输送至海上制氢站进行制氢,最后将氢气通过氢气管道输送至岸上运氢中转站。
集中式海上制氢+管道输氢方案
示范应用情况
国外海上风电制氢示范工程
Dolphyn项目所采用浮式风机结构
Dolphyn项目浮式平台上的制氢设备
如果建设30个这样的项目，就足够供应全英国的天然气了。这个项目最大的特色在于，风机完全独立于电网，完全不使用场内或外送电缆，也不需要海上制氢站。
欧洲也在开展一些氢能研究项目，如西班牙Ocean H2研究项目旨在设计和验证西班牙第一座用于产生、储存和分配绿色氢的海上工厂。
西班牙Ocean H2研究计划
该项目将研究海上混合发电系统的不同实施方案，评估整个氢气生产、储存和分配链的设计方案，以根据提议的新材料确定最具发展潜力的解决方案。
最终将在西班牙六个自治区（马德里、加那利群岛、安达卢西亚、坎塔布里亚、纳瓦拉和加泰罗尼亚）同步开发，带来技术协同效应。
目前我国的风电制氢项目与课题已经超过20个，但海上风电制氢项目较少，仅有少数几个科研课题及初步签约的项目。
中海装“扶摇号”浮式风机平台起航
2021年8月中国船舶大船集团、中国科学院大连化学物理研究所、国创氢能科技有限公司、中国船舶集团海装风电股份有限公司确立海上风电制氢/氨产业链创新及产业化战略合作。
国内发展建议
海上风电制氢是解决海上风电大规模并网消纳难、深远海电力送出成本高等问题的有效手段，我国目前尚处于探索起步阶段，缺乏产业顶层设计、示范项目经验和成熟的商业模式，急需借鉴国际海上风电制氢发展战略规划和项目开发经验，因地制宜探索科学合理的海上风电制氢系统方案，开展关键核心技术的国产化攻关，完善海上风电制氢配套基础设施建设。
随着国内海上风电的进一步发展和风电制氢项目经验的积累，预计未来五年到十年海上风电制氢项目将迎来一个发展高潮。
山东国家深海基地
我国作为海上风电大国、氢能应用大国、海洋资源大国，应当注重海上风电制氢的发展，通过更多的方式挖掘海洋资源潜力，并与氢能产业结合，从而解决“ 绿氢”来源问题，助力碳中和目标的实现。
借助风电制氢建立风储一体化系统，能够有效缓解海上风电快速增长和电网建设速度较慢之间的矛盾，解决海上风电消纳问题，提高风能利用率。
（转自微信公众号“直流输电社”）
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