在全球进行能源转型、努力实现双碳目标的大背景下,海上风电技术因资源丰富、发电利用效率高等优势,被越来越多的沿海地区看重。随着海上风电产业的大规模快速发展,海上电力的消纳逐渐成为问题,制氢成了有效的解决方案之一。
海上风电制氢领域的产业化发展速度在今年有所加快,在政策、科研、产品应用、项目签约和业界合作方面的消息增多,尤其是珠海市政府,还率先将海上风电制氢的发展聚焦到应用场景创新领域。海上风电制氢正迎来新机遇。
为何珠海新政要推进海上风电制氢?目前海上风电制氢领域的进展如何?推进海上风电制氢场景需要考虑哪些问题?
多方面进展快速
2024年以来,海上风电制氢领域迎来许多新进展,产业化发展速度加快,具体体现在以下四方面:
政策助力。9月19日,珠海市政府发布了《珠海市打造和开放创新应用场景三年行动方案(2024-2026年)》,明确提出推进海上风电制氢场景、“海上风电+海洋牧场”融合场景。
科研取得新突破。10月15日,谢和平院士团队在Nature子刊再次发表研究成果,围绕海水中的氯离子引发副反应和电极腐蚀现象,提出一种新的解耦式海水直接电解制氢策略;9月24日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所对外宣布,该团队设计了一种新型化学固定硫酸根的电极,解决了碱性海水电解制氢技术中阳极寿命受限的重要问题,为其商业化应用提供了新的可能性。
产品应用加速验证。9月下旬,广东省珠海市万山区桂山海上风电工业级制氢示范项目成功制氢,亚洲首个工业级海上风电制氢示范项目顺利落成。该风机工作平台上安装的海水淡化、机械电控、电解制氢这三个功能模块正常工作,各项技术指标都满足设计指标,电解槽功率为400千瓦,每小时产氢80标方,纯度99.99%以上。九月初“摩羯”台风的侧翼掠过桂山洋面,制氢装备成功经受了考验,迄今为止已稳定工作600小时以上。
项目签约与建设进度加快。7月,东方市政府与明阳智慧能源集团北京科技有限公司签约了明阳海上风电制氢和氢能综合利用示范暨百万吨级绿色电氢氨醇实证项目;10月3日,明阳青洲四海上风电场圆满完成,标志着国内首个“海上风电+海洋牧场+海水制氢”融合项目的关键节点取得重大胜利。
强化合作。6月22日,中国工程院院士、深圳大学教授谢和平团队与东方电气集团团队合作,首次实现海上风电可再生能源和海水直接电解制氢一体化,并在大海中利用海上风电驱动海水制氢。
仍然任重道远
珠海市在今年政府工作报告提出将从“给政策优惠”到“给场景机会”,并且敏锐地捕捉到海上风电制氢可以作为新经济新业态的气息,并将推进海上风电制氢场景作为创新驱动经济发展的重要抓手之一。
以场景作为小切口来撬动市场需求的愿景很好,但是,推进海上风电制氢场景在当前还面临着多方面的问题。从现实情况出发解决这些难题,才能促进市场新局面的打开。
首先,产品稳定性难关亟需攻克,继续提升技术的成熟度。海上作业环境复杂,经常产生设备颠簸、震动等现象,对产品稳定性等方面的要求较高。虽然珠海桂山风场31号风机的制氢装备成功经受了九月初超强台风“摩羯”的侧翼掠过桂山洋面时的考验,迄今为止已稳定工作600小时以上,但是行业内的案例较少,且尚未形成规模化、稳定运作的工作机制。
同时,海洋盐雾的腐蚀性较强,海水中溶解的杂质还会导致催化剂失活,影响电解效率,需要对制氢设备进行耐腐蚀的一些特殊处理、设计抗腐蚀催化剂。
其次,产能尚未形成规模,还需要进一步降低成本。海上风电制氢在现阶段主要是海上风力发电设施附加上制氢设备,整个平台空间较为狭小,因此产能也相对较小,暂时无法形成规模集聚效应。
另外,现场检查和维护的过程也并不简单,需要人员先坐游船到岛上,再坐运维船到指定风机,穿好防护措施再爬上去,人力成本再加上设备更新维护成本,总体费用不低。
有行业人士曾抵达海上风电制氢现场查看过,他与高工氢电分享道:“海上制氢的思路很好,成本低又比较环保,但现在还未真正实现产业化。现场的制氢设备与电力设备是分开放置的,两者以后也许可以聚成一个更大的平台,未来还需要有大型的海上平台专门去做,制氢的产量和效率才会更高。”
再次,海上风电制氢场景推进需要考虑氢能的产出地区。按照电解槽所在地进行归类,海上风电制氢可以分为陆上电解水制氢和海上电解水制氢,无论是哪种制氢,目前落地实现还有一段路要走。从陆上电解水制氢的角度来说,电力通过海底电缆、升压站等设施运输到陆上进行制氢,可以就近选择可进行氢能替代的陆上场景进行消纳,如港口、码头附近的工业园区及周边的氢能高速等;
从海上电解水制氢的角度来说,制取的氢气可以集合形成海上的“加氢站”,对海洋经济场景如海上石油钻井、海洋牧场、海洋生物医药制造业等场景中的生产作业工具、各类船舶运输工具等进行能源补给。
最后,氢能消纳的路径也将影响海上风电制氢场景的推进。
总体来说,海上风电制氢是对海洋资源的充分开发与利用,实现了“风力发电+氢能”的一体化模式,但是它在多个方面还有面临挑战。或许在破解技术、规模和场景等方面的难题后,海上制氢才能实现整体的破局与升维。
珠海通过抓住地球上最大的氢矿“海洋”来布局与推进海上风电制氢场景,是以海洋经济场景来驱动经济发展创新与突破的一次积极探索,也是以场景小切口来培育海洋新动能的有益尝试。期待珠海在海上制氢的发展思路上“开花结果”、做出成绩。