海上风电制氢的发展机遇与挑战

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。受乌克兰危机的影响，全球海上风电产业快速发展，多个欧洲国家加快新能源转型步伐，大幅提升海上风电装机目标、加速项目布局。同时，海上风电的技术进步，降低了建设成本，为市场发展打开空间。

据世界海上风电论坛统计数据，截至2022年底，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。我国海上风能资源丰富，截至2022年底，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装机容量的一半，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。

我国海上风电装机容量统计（万千瓦）

随着海上风电的大规模发展，海上电力尤其是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，另一种是直接在海上电解水制氢。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，是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，是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限度地用输氢管道替换了海上输电设施，降低了送出成本。公式

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，英国、德国、荷兰等欧洲国家正在纷纷布局海上风电制氢，并且制定了百万千瓦级以上的海上风电制氢规划。目前，已经公布的电解水制氢项目储备总规模达到3200万千瓦，其中，约有一半来自海上风电制氢。（见表一）

我国海上风电发展迅速，国内大型风电场装机容量的快速增长，推动海洋经济和新能源产业快速发展。2022年，国家发展改革委、国家能源局出台《“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。（见表二）

随着海上风电的快速发展，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。海上风电制氢具有明显发展优势：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。制取的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。二是加速降低海上风电成本，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。（见表三）

未来，海上风电将向大型化、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。

中国产业发展促进会氢能分会认为：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。目前，海上风电制氢在我国尚处于探索阶段，缺乏成熟示范项目经验和商业模式，还有诸多技术难题、经济性问题有待解决。因此，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。

表一 国外海上风电制氢典型项目

资料来源：氢促会

表二 我国海上风电相关政策

资料来源：氢促会

表三 我国海上风电制氢典型项目

资料来源：氢促会