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氫能領(lǐng)域的海上藍(lán)圖 ——“海上風(fēng)電+海上制氫”開(kāi)發(fā)模式探討
日期:2023-07-31   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_wangtian 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
海上風(fēng)電制氫技術(shù)路線大多采用“風(fēng)力發(fā)電+海水淡化+PEM電解槽制氫”。海上風(fēng)電制氫可行性和經(jīng)濟(jì)性主要受離岸距離、基礎(chǔ)設(shè)施條件、電解技術(shù)、儲(chǔ)氫技術(shù)等因素影響,基于這些因素形成了以下四種不同的制氫開(kāi)發(fā)模式:

1
“風(fēng)電平臺(tái)+電解設(shè)備”


該模式屬于分散式制氫,適用于新建海上風(fēng)電場(chǎng),通過(guò)在風(fēng)機(jī)平臺(tái)上設(shè)置水電解制氫設(shè)備實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的分散式制氫。主要優(yōu)點(diǎn)是,單個(gè)電解槽發(fā)生故障,不影響其余風(fēng)機(jī)繼續(xù)生產(chǎn)氫氣。以下項(xiàng)目屬于該開(kāi)發(fā)模式:

英國(guó)Dolphyn項(xiàng)目總裝機(jī)容量400萬(wàn)千瓦,將電解制氫模塊和風(fēng)力發(fā)電模塊集成在半潛式風(fēng)機(jī)平臺(tái)上,氫氣通過(guò)北?,F(xiàn)有油氣管道輸往英國(guó)本土。

挪威Deep Purple項(xiàng)目風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電能全部在風(fēng)機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行電解制氫,通過(guò)海管輸送到陸地。

瑞典Hydrogen Turbine 1項(xiàng)目將在蘇格蘭海上風(fēng)電場(chǎng)1臺(tái)8.8MW風(fēng)機(jī)的導(dǎo)管架平臺(tái)上安裝PEM電解槽就地制氫,預(yù)計(jì)將于2025年建成投運(yùn)。

德國(guó)AquaPrimus項(xiàng)目將風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)制造的氫氣匯總后輸送到海底,存儲(chǔ)在專用的高壓儲(chǔ)罐中,通過(guò)海底管道輸送至陸地終端。該項(xiàng)目計(jì)劃2025年在黑爾戈蘭島外海兩臺(tái)14兆瓦的風(fēng)機(jī)平臺(tái)上各安裝一個(gè)電解槽。

2
“海上風(fēng)電+新建海上平臺(tái)+電解設(shè)備”


該模式屬于集中制氫,適用于離岸較遠(yuǎn)的風(fēng)電場(chǎng)以及分散式制氫不經(jīng)濟(jì)的風(fēng)電場(chǎng),通過(guò)新建海上集中式制氫平臺(tái),減少電力傳輸損耗,集中制氫。以下項(xiàng)目屬于該開(kāi)發(fā)模式:

日本JIDAI項(xiàng)目位于北海道海岸,風(fēng)電場(chǎng)電能匯總至半潛制氫平臺(tái),生產(chǎn)的氫氣壓縮儲(chǔ)存在半潛平臺(tái)儲(chǔ)氣罐系統(tǒng),通過(guò)穿梭油輪進(jìn)行外輸,計(jì)劃2030年前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

比利時(shí)Tractebel Overdick項(xiàng)目將400MW海上風(fēng)電場(chǎng)的電能送至海上升壓站。升壓站將一部分電力輸送至陸地并網(wǎng)進(jìn)行陸地電解槽電解制氫,另一部分電力用于在新建固定式制氫平臺(tái)上進(jìn)行電解制氫,產(chǎn)生的氫氣儲(chǔ)存在地下鹽穴中,通過(guò)穿梭油輪或海底管道輸送至陸地氫網(wǎng)。

德國(guó)AquaSector項(xiàng)目在制氫平臺(tái)制氫,平臺(tái)不儲(chǔ)存氫氣,通過(guò)海底管道外輸至陸地終端。計(jì)劃在2028年建成300MW電解槽容量,每年可在海上生產(chǎn)多達(dá)20,000噸綠色氫氣,預(yù)計(jì)2033年完成10GW風(fēng)電制氫。與海上發(fā)電輸送至陸地相比,海上制氫和管道輸送具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。經(jīng)評(píng)估,該項(xiàng)目輸氫管道可以取代五個(gè)高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)和平臺(tái),具有較好的成本效益。

法國(guó)Sealhyfe項(xiàng)目目標(biāo)是在浮式平臺(tái)生產(chǎn)可再生綠色氫,通過(guò)配備1MW電解槽,每日最高可生產(chǎn)400公斤可再生綠色氫氣。該項(xiàng)目計(jì)劃2030年海上裝機(jī)容量約為3GW。

3
“海上風(fēng)電+舊平臺(tái)改裝+電解設(shè)備”


海上風(fēng)電制氫就近利用即將退役的油氣平臺(tái)改造為制氫平臺(tái),并利用現(xiàn)有的油氣管道輸送氫氣,從而降低成本。其優(yōu)點(diǎn)是可以有效降低項(xiàng)目投資成本。DNV通過(guò)Re-Stream項(xiàng)目評(píng)估現(xiàn)有油氣管道傳輸純氫的方案,得出大多數(shù)海上管道都可以再用于純氫輸送的結(jié)論。

荷蘭Q13-a平臺(tái)改裝項(xiàng)目屬于該模式,將把北海海域的三種能源形式:海上風(fēng)能、海上天然氣和氫能,有機(jī)統(tǒng)一到一起,目的是驗(yàn)證海上風(fēng)電制氫的可行性,以及能源系統(tǒng)一體化運(yùn)行情況。

4
“海上風(fēng)電+陸上電解”


適用于近岸海上風(fēng)電場(chǎng),其優(yōu)點(diǎn)是具有較高的靈活性,制氫系統(tǒng)可以作為電網(wǎng)調(diào)峰的有效手段,在陸上完成氫氣的制取和儲(chǔ)運(yùn),也具有系統(tǒng)安裝維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì)。

英國(guó)Gigastack項(xiàng)目屬于該模式,將100MW海上風(fēng)力場(chǎng)產(chǎn)生的電能輸送至陸地,電解槽位于陸上變電站下游??焖夙憫?yīng)電解槽使氫氣生產(chǎn)能夠靈活的參與電網(wǎng)平衡活動(dòng),將對(duì)輸電網(wǎng)的影響降至最低。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)年電解槽制造能力到2025年增加到1GW。

- 結(jié) 語(yǔ) -

“海上風(fēng)電+海水制氫”技術(shù)路徑極具前景,但目前由于高昂的設(shè)備成本和建設(shè)成本,影響了該開(kāi)發(fā)模式的經(jīng)濟(jì)效益,阻礙了發(fā)展。隨著海水制氫技術(shù)的成熟,綠氫生產(chǎn)成本有望顯著降低。隨著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型以及國(guó)家政策對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)的扶持,“海上風(fēng)電+海水制氫”將逐步具有經(jīng)濟(jì)可行性,可實(shí)現(xiàn)海水制氫規(guī)?;_(kāi)發(fā)。

原標(biāo)題:氫能領(lǐng)域的海上藍(lán)圖 ——“海上風(fēng)電+海上制氫”開(kāi)發(fā)模式探討
 
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