关注 | 深远海风电制氢极具前景，或将成海洋可再生能源消纳应用的主要方式
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中国产业发展促进会成立于2006年，是民政部审核批准的全国性联合组织。中国产业发展促进会氢能分会（简称“氢能促进会”），是由从事氢能产业与技术研究开发、生产制造、应用服务及其他相关机构自愿组成的非营利性社会团体。
海上风电具有资源丰富、发电利用效率高、不占用土地资源、适宜大规模开发等优势。全球海上风电产业规模快速发展，在地缘紧张局势影响下，多个欧洲国家加快了新能源转型步伐，在大幅提升海上风电装机目标的同时，也加速项目布局。同时，海上风电的技术进步降低了建设成本，打开了市场发展空间。
据世界海上风电论坛统计数据，截至2022年，全球海上风电累计装机容量达57.6吉瓦。2022年，全球海上风电新增装机容量9.4吉瓦，中国新增装机容量6.8吉瓦。我国海上风能资源丰富，截至2022年，我国海上风电累计装机容量达3051万千瓦，约占世界海上风电总容量的44%，持续保持海上风电装机容量全球第一，并加速向深远海发展。
随着海上风电的大规模发展，海上电力尤其深远海可再生电力输送、消纳成为问题，利用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路径。海上风电制氢主要有两种方案， 一种是陆上电解水制氢方案，另一种是海上电解水制氢方案。 陆上电解水制氢即电力经海底电缆、升压站等设施输送至陆上电解水制氢系统，在陆上完成氢气的制取和储运；海上电解水制氢方案分为海上集中式电解水制氢、海上分布式电解水制氢。
陆上
电解水制氢
示意图
海上集中式电解水制氢 ，海上风电机组产生的电力通过风电场集电海缆汇集到海上电解水制氢平台，在该平台完成制氢后，经由输气管道传输至岸上。集中式电解水制氢可以借助已有的海上油气平台或油气管道，将油气平台改造为制氢平台，有效降低项目投资成本； 海上分布式电解水制氢 ，在每台风电机组塔底平台上安装模块化的制氢设备，直接在风电机组侧制氢，产生的氢气通过小尺寸输气管道汇集到收集歧管，压缩或直接通过更大直径管道传输至岸上。分布式电解水制氢最大程度地用输氢管道替换了海上输电设施，降低了能量送出成本。
海上
集中式电
解
水制氢示意图
海上
分布式电解
水制氢示意图
全球范围内，以英国、德国、荷兰为代表的国家纷纷布局海上风电制氢，荷兰、德国、丹麦等欧洲国家均已有百万千瓦级以上的海上风电制氢规划。 全球范围内已经公布的电解水制氢项目储备总规模达到3200万千瓦，约有一半来自于海上风电制氢。
国外海上风电制氢典型项目
| 国家 | 项目名称 | 项目内容 |
| 荷兰 | Nort H 2 | 全球规模最大的海上风电制氢项目之一。计划2030年在北海建成3-4吉瓦海上风电场，完全用于绿氢生产，并在荷兰北部港口埃姆斯哈文或其近海区域建设一座大型电解水制氢站。计划到2040年实现10吉瓦海上风电装机规模和年产100万吨绿氢目标。 |
| 荷兰 | Pos HYdon | 海上风电制氢项目，计划安装1MW电解槽，实现海上风电、天然气和氢能综合能源系统一体化运行。并将氢气与天然气混合，通过现有天然气管道输入国家天然气管网。 |
| 挪威 | Deep Purple | 漂浮式海上风电制氢项目，利用漂浮式海上风电技术生产绿氢并储存在海底储罐，从而使氢燃料电池替代大型燃气轮机，为石油天然气平台提供稳定的可再生电力供应，并为其他行业提供氢气。 |
| 英国 | Dolphyn | 漂浮式海上风电分布式制氢项目，计划在北海开发4吉瓦漂浮式海上风电场，拟采用10MW机型，每个漂浮式平台都安装单独电解槽，产生的氢气通过管道外送。 |
| 德国 | H2 Mare | 西门子能源牵头Power to X项目，旨在研究海上风电就地转化低碳能源的全产业链，具体包含4个子项目。其中，Offgrid Wind研究海上风电机组，H2 Wind研究适合近海环境并适配海上风电机组的PEM电解水制氢系统。 |
| 丹麦 | Sea H2 Land | 丹麦风电巨头沃旭能源，计划到2030年建造总容量1吉瓦的电解槽，并与荷兰北韩计划中2吉瓦海上风电场直接连接，生产的绿氢将通过位于荷兰和比利时之间的跨境管道进行分配。 |
| 欧洲 | OYSTER Land | 在欧盟委员会“燃料电池和氢能联合计划”资助下，开展将海上风电机组与分布式电解槽直接连接，以及将氢运输到岸研究。项目计划于2024年底投产。 |
资料来源： 氢促会不完全统计
我国海上风电发展迅速，国内大型风电场装机容量快速增长，已成为推动海洋经济和新能源产业快速发展的重要支撑。2022年，国家发改委、能源局出台《“十四五”现代能源体系规划》《“十四五”可再生能源发展规划》等政策，提出有序推进海上风电基地建设，加快推动海上风电集群化开发，重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾五大海上风电基地，将推动海上风电更高速发展。
我国海 上风电相关政策
| 政策 | 时间 | 发布单位 | 海上风电相关内容 |
| “十四五”现代能源体系规划 | 2022.01 | 国家发改委、能源局 | 鼓励建设海上风电基地，推进海上风电向深水远岸区域布局。重点建设广东、福建、浙江、江苏、山东等海上风电基地。积极推进东南部沿海地区海上风电集群化开发。 |
| 关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案 | 2022.05 | 国家发改委、能源局 | 优化调整近岸风电场布局，鼓励发展深远海风电项目；规范设置登陆电缆管廊，最大程度减少对岸线的占用和影响。 |
| “十四五”可再生能源发展规划 | 2022.05 | 国家发改委、能源局、财政局等九部门 | 有序推进海上风电基地建设。开展省级海上风电规划制修订，同步开展规划环评，优化近海海上风电布局，鼓励地方政府出台支持政策，积极推动近海海上风电规模化发展。开展深远海海上风电规划，完善深远海海上风电开发建设管理，推动深远海海上风电技术创新和示范应用，探索集中送出和集中运维模式，积极推进深远海海上风电降本增效，开展深远海海上风电平价示范。加快推动海上风电集群化开发，重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾五大海上风电基地。 |
| 工业领域碳达峰实施方案 | 2022.07 | 国家工信部、发改委、生态环境部 | 持续推动陆上风电机组稳步发展，加快大功率固定式海上风电机组和漂浮式海上风电机组研制，开展高空风电机组预研。 |
| 国务院关于支持山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展的意见 | 2022.09 | 国务院 | 支持山东大力发展可再生能源，打造千万千瓦级深远海海上风电基地。打造集成风能开发、氢能利用、海水淡化及海洋牧场建设等的海上“能源岛”。建设国家海洋综合试验场（威海），实施智慧海洋工程。 |
资料来源 ：氢促会整理
随着海上风电高速发展，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凸显。海上风电制氢是解决消纳、输送的有效路径。海上风电制氢具有发展优势： 一是 通过海上风电电解水制取氢气，有效缓解海上风电快速增长和电网建设慢之间的矛盾，提高风能利用率。制取氢气可以通过天然气管道或船舶输送，将弃电变为有价值的氢气； 二是 加速海上风电成本降低，通过“海上风电+海洋牧场+风电制氢”的新经济模式，实现海洋经济的综合开发利用，助力海上风电和绿氢产业发展。
海上风电制氢同样也面临挑战： 一是 海上风电输出功率具有随机性、波动性，频繁的电力波动会影响电解设备的运行寿命，需要进一步优化整体系统的稳定性和连续性； 二是 针对海水电解效率低，海水对电解槽部件造成腐蚀，海水中杂质导致催化剂失活等问题，需要持续投入研究。
我国海上风电制氢典型项目
| 主体 | 时间 | 项目内容 |
| 蓝谷管理局、中能融合公司、电建集团西北院 | 2020年7月 | 青岛深远海200万千瓦海上风电融合示范风场项目，首个国家级深远海融合示范风电场项目，一期开发海上风电场规模约1吉瓦，重点对海上风电+海洋牧场融合、漂浮式风机基础、远距离海上送电、余电制氢和海水淡化等进行试验示范，开展新型风电首台套装备试验研究。 |
| 华能集团、漳州市政府 | 2021年1月 | 1月21日，漳州市政府与华能集团签署战略合作框架协议。计划在漳州投资1000亿元，发挥在产业链上下游影响力，着力引进海上风电、氢能应用等相关装备制造龙头企业，打造集新能源技术研发、装备制造、生产运维等一体化运营基地。 |
| 国家能源集团、山东省港口集团 | 2021年6月 | 2021年6月，国家能源投资集团有限责任公司与山东省港口集团签署战略合作协议，联合探索“海上风电+海洋牧场+海水制氢”融合发展模式。共同打造山东海上能源母港，推动山东海上风电基地建设。打造综合智慧能源、氢能综合利用的示范性港口。 |
大船集团、中国科学院大连化学物理研究所、中国船舶集团风电发展有限公司、国创氢能科技有限公司 |
2021年8月 | 大船集团与中国科学院大连化学物理研究所、中国船舶集团风电发展有限公司、国创氢能科技有限公司四方签约“海上风电制氢/氨产业链创新及产业化”战略合作（框架）协议。四方将利用各自的优势，聚焦海洋绿色能源开发及利用，密切合作，共同促进制氢、制氨、燃料电池及液氢/氨储运技术在船舶与海洋工程领域的创新应用与发展，共同推进海上风电制氢/氨及其储运技术与装备的研发及产业化。 |
| 大连市太平湾、三峡集团、金风科技 | 2021年9月 | 大连市太平湾与三峡集团、金风科技联合宣布将共同建设新能源产业园，重点发展海上风电、氢能为主的新能源产业，计划通过风电制氢、储氢、运氢以及氢能海洋牧场利用等培育氢能产业链条。 |
| 图灵科创 | 2022年11月 |
图灵科创高效海水/碱水电解制氢设备及创新能源利用解决方案首次亮相。其自研的镍基锰化合物电极能够在海水中稳定高效工作，消除目前电解槽行业对纯水的高度依赖，大幅提高制氢设备的环境普适性。 |
| 明阳集团 | 2022年11月 | 明阳集团东方CZ9海上风电场示范项目动工，这是海南首个海洋能源立体开发示范项目，将建设成面向无补贴时代“海上风电+海洋牧场+海水制氢”立体化海洋能源创新开发示范项目。 |
东方电气股份有限公司、东方电气（福建）创新研究院有限公司、四川大学／深圳大学谢和平院士团队 |
2022年12月 | 东方电气股份有限公司、东方电气（福建）创新研究院有限公司与四川大学／深圳大学谢和平院士团队在深圳签署“海水无淡化原位直接电解制氢原创技术中试和产业化推广应用”的四方合作协议，将分三步走战略推动海水直接电解制氢技术走向产业化。 |
| 大连市普兰店区 | 2023年1月 | 2023年1月，大连市普兰店区海水制氢产业一体化示范项目正式开工。该项目计划于今年10月1日正式建成投产，形成年发电量1.37亿千瓦时绿电和年产2000吨的新能源绿氢产能，并在未来三年计划累计投资约30亿元，逐步形成500兆瓦新能源发电、10000吨绿氢的产业规模。 |
资料来源：氢促会不完全统计
未来，海上风电向大型化，深远海，漂浮式和海洋经济综合开发的方向发展。综合发展海上风电制氢技术，可以有效提高海上风能利用率，并为海上风电向深远海发展提供新方向。制取的绿氢可以应用于电力、化工、交通等领域脱碳，助力实现双碳目标。
氢促会认为： 海上风电制氢是未来绿氢规模化供应途径之一，是提高海上风能利用率，促进海上风电消纳的有效路径。 我国目前尚处于探索阶段，缺乏顶层设计、成熟示范项目经验和商业模式。同时，还有诸多技术难题、经济性问题有待解决。要充分借鉴国际海上风电制氢项目开发经验，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。
来源：中国产业发展促进会氢能分会
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