我国海上风电无淡化海水原位直接制氢技术获突破。
▲图为“东福一号”海上风电无淡化海水原位直接电解制氢平台。东方电气/供图
(资料图片仅供参考)
近日，我国海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术海上中试在福建兴化湾海上风电场获得成功，验证了海上风电无淡化直接制氢抗海洋环境干扰的可行性。
海洋是地球上最大的氢矿，向大海要水是未来氢能发展的重要方向，采用绿色电力电解水制氢是获取零碳能源的重要途径。当前，我国海上风电技术发展迅速，随着海上风电直接电解海水制氢技术实现突破，绿氢发展也将迎来更多可能。其中，海上绿氢如何送上岸，成为关键一环。
海水电解制氢获突破
据记者了解，上述海上风电无淡化海水原位直接电解制氢中试由深圳大学/四川大学谢和平院士团队与东方电气集团联合开展，于今年5月中下旬在福建兴化湾海上风电场进行，使用联合研制的全球首套与可再生能源相结合的漂浮式海上制氢平台“东福一号”，集成原位制氢、智慧能源转换管理、安全检测控制、装卸升降等系统于一体，在经受8级大风、1米高海浪、暴雨等海洋环境的考验后，连续稳定运行超过240小时。
中国工程院院士谢和平表示，海水无淡化原位直接电解制氢技术在原理上跳出了传统化学的范畴，通过蒸汽压差的物理力学驱动，全部隔开海水中的90多种复杂元素及微生物对电解水制氢的影响，打破了世界上原本需要依靠纯水制氢的传统模式。通过取之不尽的海水资源直接制氢，并结合海上风力发电技术，未来将改变全球能源开发路径。
国家能源局数据显示，今年一季度，全国风电新增并网容量1040万千瓦，其中陆上风电989万千瓦，海上风电51万千瓦。截至一季度末，全国风电累计装机达3.76亿千瓦，同比增长11.8%，其中陆上风电3.45亿千瓦，海上风电3089万千瓦。
海上风电广阔的前景为海水制氢带来巨大发展空间。据不完全统计，目前已出炉的沿海省（区、市）海上风电近远景规划已超150GW，其中“十四五”规划近60GW。
从送电上岸到输氢上岸
当前海上风电的主要利用方式是将获得的电能通过海上电缆输送上岸，再经陆地电网输送电能给用户，或者在陆地工厂制氢后输送给用户。海上风电直接电解海水制氢技术取得的新突破，为绿氢发展提供了新思路。
“目前看，欧洲在这方面有很多尝试，海上绿电直接制氢，然后用管道把氢输送到陆地使用。从国外实践看，相比将电集中输送到陆地再制氢，这种方式更加经济，总成本也更低。”原北京塑料集团公司总工程师吴念告诉记者，“其中的关键是适用于海上输氢的柔性增强塑料管道（FCP），这是非常特殊的产品，其复合有纤维增强层，可以兼具柔性和强度。”
值得注意的是，近年各国都在探索发展海上制氢新技术，以及海上制氢后用管道输氢上岸的新系统。例如，国际著名工程咨询公司AFRA最近发布了对德国在建风电制氢工程AquaDuctus 采用“海上制氢—管道输氢上岸”方案和采用“电缆输电上岸再制氢”方案对比的分析论证，结论是前一种方案更快、更经济且风险更少，系统成本低60亿欧元，生产氢气成本低15%。
“可以肯定，海上制氢-管道输氢上岸技术方案将成为今后氢经济的优选，这就为输氢管道开辟了一个巨大的新市场空间——海上输氢管道。”原北京第二轻工业局总工程师张玉川指出，海上长途高压管道输氢不可能采用难以制造成连续长管又易腐蚀的钢管，需要采用在海上油气产业中已经发展成熟的FCP。所以，在海洋工程领域有影响力的挪威船级社近年已经组织多国合作，共同探讨制定输氢高压柔性增强塑料管FCP的技术规范。
海上管道具备应用基础
公开信息显示，国际上早先耐高压的柔性抗腐增强塑料管FCP专为海洋石油天然气开采研制，而且为满足油气产业的多种要求发展了系统的专门技术，并积累了在海洋环境下安全输送可燃性气的经验。
“现在，为了满足将海上大量绿氢输送上岸的需要，业内开始将FCP技术应用到海上长途输送氢领域。因为国际上已有海洋油气产业生产和应用FCP的经验，海上输氢管道所需耐高压抗腐蚀的柔性复合连续长管FCP也已在海上油气产业中发展成熟。所以，基于海上输送天然气的技术经验和基础，海上输氢产业可以实现很快发展。”张玉川表示。
据张玉川介绍，国际领先的开发海上输氢FCP企业荷兰斯特罗姆(Strohm)就是原生产海上油气产业用FCP的先驱者Airborne。
值得注意的是，我国在海上管道领域已有一定基础。例如，从开发到生产大量油气都要通过海中管道输送，其中部分是金属管，部分是柔性FCP。改革开放以来我国经济发展突飞猛进，石油天然气产业的大发展带动了海中管道的更新升级。
“我国塑料管道业早有海上应用，如有压或无压的输水、输气和排水管道，但没有海上高压输氢管道。”吴念表示，“海上输氢管道发展还没有引起我国管道业的足够重视，也没有制定相应发展规划，这与我国海上风电迅猛发展对海上输氢管道的巨大需求形成突出差距。建议国家出台相关政策，加快推动海上输氢管道相关技术研发和规范建设。”
