日前，總部位于荷蘭的工程公司Iv-Offshore & Energy推出了一款他們最新設(shè)計的海上制氫平臺，該平臺能夠利用海上風(fēng)電每年產(chǎn)出85000噸綠色氫氣。
根據(jù)Iv-Offshore & Energy公司發(fā)布的信息，該平臺的容量為500MW，生產(chǎn)能力為每小時10噸綠色氫氣;平臺在一天內(nèi)生產(chǎn)的綠色氫氣，可為超過30萬輛氫燃料汽車提供動力，供其行駛至少100公里。
海上制氫平臺的上部平臺尺寸為長80米、寬40米、高30米——與該公司為RWE開發(fā)的英國Sofia海上風(fēng)電場設(shè)計的1.3GW高壓直流換流站相當(dāng)，平臺整體重量(包括上部平臺和導(dǎo)管架基礎(chǔ))約21000噸，可安裝在水深45米的海域。
目前，Iv-Offshore & Energy已完成了海上制氫平臺的完整設(shè)計，從工藝設(shè)計、電解槽系統(tǒng)的集成到設(shè)備平衡、導(dǎo)管架和輔助系統(tǒng)設(shè)計。
公司表示，現(xiàn)在海上風(fēng)電場離岸越來越遠(yuǎn)，海上風(fēng)電場產(chǎn)生的大量電力不能簡單地在高峰時段輸入陸上高壓電網(wǎng)。
“對此，利用海上風(fēng)電制備氫氣，將海洋能源在陸地上使用。相比于電力，氫氣的運(yùn)輸和儲存更簡單、成本更低，并且可以使用現(xiàn)成的管道。”
目前已經(jīng)進(jìn)行的項目
海水直接電解制氫由于技術(shù)難度較大，全球各國都處于試驗階段。目前海水制氫的國內(nèi)外示范項目中，實質(zhì)也是海水淡化后電解制氫技術(shù)，再利用海上風(fēng)能和太陽能將水分解成氫氣和氧氣。從產(chǎn)能來看，國內(nèi)外可再生能源制氫項目仍是小規(guī)模試點，且大多處于在建或擬建階段。
2019年起，國內(nèi)外多個可再生能源海上制氫項目開始啟動。德國Tractebel Overdick在2019年提出一種海上風(fēng)電制氫平臺，包括風(fēng)力渦輪機(jī)、電解裝置、變壓器和脫鹽裝置。先通過脫鹽裝置將海水淡化成高純度水，再利用海上風(fēng)能發(fā)電將水電解為氫和氧。當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)容量為 400 MW時，產(chǎn)氫量達(dá)80000 m3/h。電解后的氫氣存儲起來，用作能源載體或工業(yè)原料;
英國Logan Energy的Seafuel項目針對島嶼等偏遠(yuǎn)地區(qū)用電成本高、對陸地基礎(chǔ)設(shè)施依賴程度強(qiáng)等問題，通過可再生能源(包括太陽能、風(fēng)能或海洋能)電解海水生產(chǎn)的氫氣為島嶼交通提供動力。電解產(chǎn)生的氫氣儲存在氫燃料站臺，作為燃料電池車的儲備能源，所述燃料電池車?yán)m(xù)航里程達(dá)500～600 km;
荷蘭海王星能源公司2019年參與建立了全球首個海上綠氫試點項目PosHYdon， 旨在通過荷蘭北海的Q13a平臺整合北海中的三種能源系統(tǒng)：海上風(fēng)能、海上天然氣和海上氫氣。由海上風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力為Q13a平臺上的制氫裝置提供動力，將海水轉(zhuǎn)化為軟化水，然后通過電解裝置電解為氫氣和氧氣。氧氣直接排放到空氣中，氣由天然氣大型管道公司NOGAT和Noordgastransport，與天然氣一起運(yùn)輸給工業(yè)、交通部門和荷蘭家庭用戶，項目已于2021年7月開始生產(chǎn)氫氣，，采用了1.25 MW的PEM電解槽，每天最多可產(chǎn)生500公斤的綠色氫氣。
2020年，豐田汽車公司為利用可再生能源發(fā)電+在線電解海水制氫+氫燃料電池的船舶Energy Observer提供燃料電池系統(tǒng)，該船在2020年行駛了1萬海里。其動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括采用多級反滲透法的脫鹽系統(tǒng)、產(chǎn)氫量4 Nm3/h的電解槽、壓縮機(jī)、八個35 MPa壓力儲氫瓶、豐田燃料電池技術(shù)系統(tǒng)、總面積141 m2的光伏板、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)Oceanwings wings和鋰電池。該船主要提供三種動力模式：1)正常航行中，由太陽能或風(fēng)能直接為推進(jìn)提供動力;2)發(fā)電量暫時下降期間，鋰電池組將接管，為推進(jìn)提供動力;3)長時間停船期，燃料電池將接管，消耗氫氣發(fā)電和儲電。
海上風(fēng)電+制氫 Gigastack項目2020年初獲得英國政府750萬英鎊的財政補(bǔ)貼，計劃于2022年建成投產(chǎn)，由世界最大的海上風(fēng)電開發(fā)商Orsted運(yùn)營，與ITM Power、Phillips 66和Element Energy一起，旨在通過在千兆瓦規(guī)模的工廠制造“可堆疊”的5 MW PEM電解槽，實現(xiàn)首款工業(yè)規(guī)模的100 MW電解槽，并大規(guī)模部署到海上風(fēng)電場，以大幅降低綠色制氫成本。
2020年12月，西門子歌美颯在丹麥啟動了全球首個以“孤島模式”運(yùn)行的風(fēng)電制氫試點項目Brande Hydrogen，于2021年1月開始運(yùn)行。該項目將容量為3 MW的風(fēng)力渦輪機(jī)連接到堿性電解槽上，制備出的氫氣由油輪運(yùn)輸?shù)桨渡?，供加氫站使用，單臺 3 MW 的風(fēng)力渦輪機(jī)可為50～70臺出租車提供足額氫能燃料。
海上儲氫難題
盡管管道是解決路徑之一，但海上制氫平臺也還是面臨著儲氫的難題。氫氣的儲存也很有限，尤其是在海上，制氫、儲氫設(shè)計在一個海上平臺上，儲氫的空間成本很高。為此，來自比利時的海洋工程公司Tractebel Overdick公布了一項在海上大規(guī)模儲氫的方案：利用海上平臺制造和壓縮氫氣，利用海底鹽穴儲存氫氣。
當(dāng)陸地上有氫氣需求時，將海上平臺制造的氫氣直接通過管道輸送到陸地上;當(dāng)需求較小時，暫時將氫氣儲存在鹽穴中，等需求旺盛時再送出，起到調(diào)峰的作用。
Tractebel Overdick是以2GW的海上風(fēng)電、每小時40萬標(biāo)方氫氣產(chǎn)能、18兆帕的壓力來設(shè)計的，整個系統(tǒng)可儲存多達(dá)120萬立方米氫氣。
Tractebel Overdick并不是目前唯一一家關(guān)注地下儲氫的公司。愛爾蘭公用事業(yè)公司ESB也在與專業(yè)地下能源資產(chǎn)開發(fā)商dCarbonX合作，探索在油井和氣井結(jié)構(gòu)中儲氫。TechnipFMC和挪威初創(chuàng)公司Magnora正在開發(fā)的“Deep Purple”技術(shù)，想采用海底儲罐儲存氫氣。
我國的海上制氫剛剛起步
在我國，隨著政府以及企業(yè)加快相關(guān)布局，海上風(fēng)電制氫項目規(guī)模也正蓄勢待發(fā)。
今年6月，浙江省在《浙江省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》中提出將“探索海上風(fēng)電基地發(fā)展新模式”，集約化打造海上風(fēng)電+海洋能+儲能+制氫+海洋牧場+陸上產(chǎn)業(yè)基地的示范項目。同月，福建省漳州市也印發(fā)了《漳州市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，提出將加快開發(fā)漳州外海淺灘千萬千瓦級海上風(fēng)電，布局海上風(fēng)電制氫等氫能產(chǎn)業(yè)基地，發(fā)展氫燃料水陸智能運(yùn)輸裝備，構(gòu)建形成“制氫—加氫—儲氫”的產(chǎn)業(yè)鏈。
項目方面，今年5月，大連市太平灣與三峽集團(tuán)、金風(fēng)科技也共同宣布將共同建設(shè)新能源產(chǎn)業(yè)園，重點發(fā)展海上風(fēng)電、光伏、氫能為主的新能源產(chǎn)業(yè)，計劃通過風(fēng)電制氫、儲氫、運(yùn)氫以及氫能海洋牧場利用等培育氫能產(chǎn)業(yè)鏈條。
7月，深圳市海斯比海洋科技股份有限公司與深圳能源集團(tuán)股份有限公司及中國船級社深圳分社共同簽署了《浮島式海上風(fēng)電制氫儲氫一體化項目》的合作協(xié)議。三方的合作和常規(guī)平臺不同的是采取浮島式。在超穩(wěn)定的浮式結(jié)構(gòu)(浮島)上安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)機(jī)輸出的電力經(jīng)由微網(wǎng)整合供給電解槽，電解槽輸出的氫氣規(guī)模化地儲存于儲氫罐中，并由專業(yè)的運(yùn)輸船運(yùn)離。
深圳市海斯比海洋科技股份有限公司是國內(nèi)數(shù)一數(shù)二的中小型船艇供應(yīng)商，深圳能源集團(tuán)股份有限公司表示，借助海斯比在海洋裝備領(lǐng)域上的專業(yè)性，共同探索綠色能源，尤其是氫的新質(zhì)新形態(tài)，解決新能源的結(jié)構(gòu)性問題。中國船級社會在浮島式海上風(fēng)電制氫儲氫一體化的總體方案，儲運(yùn)安全，風(fēng)險分析/評估，以及規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)制定等方面給予全力支持，確保項目的順利落地。
