張灑灑，楊倫慶，劉 強(qiáng)，覃雯琪，朱 嬋，王 瓊

（廣東省海洋發(fā)展規(guī)劃研究中心，廣州 510220）

氫能逐步“出圈”，海上風(fēng)電制氫或?qū)⒊蔀閺V東省實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的下一個(gè)風(fēng)口。海上風(fēng)電具有時(shí)空分布不確定性，對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行方式構(gòu)成挑戰(zhàn)，海上風(fēng)電大規(guī)模投產(chǎn)后面臨消納、并網(wǎng)等難題，使得海上風(fēng)電未能發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)電制氫是指風(fēng)力發(fā)出的電通過水電解制氫設(shè)備后以電解水的方式產(chǎn)生氫氣，氫氣便于長期存儲(chǔ)[1]。將海上風(fēng)電與氫能結(jié)合，發(fā)展海上風(fēng)電制氫，是解決海上風(fēng)電消納、并網(wǎng)難題的有效路徑，有利于拓展能源渠道、推進(jìn)清潔能源制氫、推動(dòng)風(fēng)能等可再生能源與傳統(tǒng)能源在電力系統(tǒng)的高質(zhì)量發(fā)展，有利于帶動(dòng)海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，完善廣東省氫能產(chǎn)業(yè)鏈，形成巨大經(jīng)濟(jì)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電與氫能產(chǎn)業(yè)的雙贏。

1 廣東省發(fā)展海上風(fēng)電制氫的意義

廣東省是我國海上風(fēng)電大省，全省海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量為6 685 萬kW，抓住機(jī)遇、提前布局“海上風(fēng)電+氫能”勢(shì)在必行。但是，海上風(fēng)電大規(guī)模投產(chǎn)后將面臨消納、并網(wǎng)等難題。海上風(fēng)電制氫突破了傳統(tǒng)的氫能概念，可以利用海上風(fēng)電直接制備氫氣，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電能通過水電解制氫設(shè)備后以電解水的方式產(chǎn)生氫氣，氫能是優(yōu)質(zhì)的戰(zhàn)略能源，發(fā)展海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)大有可為。

1.1 實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)

資料顯示，我國將在2030 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，國內(nèi)氫氣的年需求量將達(dá)到3 715 萬t；2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和，氫氣的年需求量將增至1.3 億t 左右[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年我國氫氣產(chǎn)量為2 050 萬t，距離實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和還存在一定差距，制氫發(fā)展大有可為。海上風(fēng)電制氫屬于“綠氫”[3]，可真正實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，對(duì)環(huán)境友好，發(fā)展綠氫是廣東省踐行雙碳目標(biāo)的優(yōu)良選擇。

1.2 完善氫能產(chǎn)業(yè)鏈

目前，廣東省氫能供給來源依舊以碳排放最高的煤制氫為主，風(fēng)電制氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中制氫環(huán)節(jié)的一部分，可以助力制氫環(huán)節(jié)深度脫碳，擴(kuò)大綠氫在供給中的占比。海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈包括上游氫的制備處理、中游氫的儲(chǔ)運(yùn)加注、下游氫的綜合應(yīng)用和公共服務(wù)等環(huán)節(jié)。海上風(fēng)電制氫能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上、中游加速發(fā)展，與下游儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫、燃料電池等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展相互牽引，推動(dòng)電解槽機(jī)構(gòu)聚集，形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，促進(jìn)氫氣儲(chǔ)運(yùn)裝備業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)海陸的氫氣運(yùn)輸通道、裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為海洋建筑、海工裝備產(chǎn)業(yè)的新興增長極。

1.3 促進(jìn)氫能與海上風(fēng)電轉(zhuǎn)型

一方面，發(fā)展海上風(fēng)電制氫有利于加快海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)階段，電網(wǎng)建設(shè)速度難以趕上海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，并網(wǎng)量低成為限制風(fēng)電快速發(fā)展的瓶頸之一。采用海上風(fēng)電+制氫的方式，促使氫能產(chǎn)業(yè)與海上可再生能源聯(lián)合，有利于發(fā)揮氫能的儲(chǔ)能作用，發(fā)電高峰期將多余的電力轉(zhuǎn)換為氫氣，低峰期再將氫氣變成電輸入電網(wǎng)，可以避免浪費(fèi)并保證電力平穩(wěn)輸出，為海上風(fēng)電離網(wǎng)發(fā)電提供新思路。數(shù)據(jù)顯示，1 000 萬kW 風(fēng)電基地每小時(shí)可以生產(chǎn)200 萬m3氫氣，這相當(dāng)于833 t 標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的能量。另一方面，發(fā)展海上風(fēng)電制氫有利于推動(dòng)海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海。深遠(yuǎn)海風(fēng)電須構(gòu)建海上輸電網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)電力送出，將大大增加發(fā)電成本，風(fēng)電直接用于制氫，無須新建海上輸電系統(tǒng)，避免長距離輸電損耗，降低氫氣輸送成本，減少對(duì)現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)的依賴，提高風(fēng)能利用率。據(jù)測(cè)算，風(fēng)電制氫模式的電能利用效率比風(fēng)電并網(wǎng)模式至少高3 倍[4]。

1.4 形成巨大經(jīng)濟(jì)規(guī)模

廣東省是全國海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量最大的省份之一，預(yù)計(jì)到2030 年底，建成投產(chǎn)的海上風(fēng)電裝機(jī)容量約為3 000 萬kW。數(shù)據(jù)顯示，我國海上風(fēng)電年平均利用小時(shí)數(shù)約為2 500 h。參照2019 年末并網(wǎng)率，將未并網(wǎng)的風(fēng)電用于制氫，根據(jù)當(dāng)前電價(jià)測(cè)算，年收益約為373.6 億元。從風(fēng)電制氫收入單維度考慮，按5 kW·h 電能產(chǎn)生1 m3氫氣的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，廣東省海上風(fēng)電每年可生產(chǎn)131 億m3氫氣，按當(dāng)前氫氣市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算[5]，可創(chuàng)造700～819 億元產(chǎn)值。

2 廣東省發(fā)展海上風(fēng)電制氫的優(yōu)勢(shì)與短板

廣東省海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量大，發(fā)展海上風(fēng)電制氫的基礎(chǔ)條件好，優(yōu)勢(shì)較為明顯?？偟膩砜?，廣東省發(fā)展海上風(fēng)電制氫具備較好的基礎(chǔ)條件，但同時(shí)面臨不少短板。

2.1 優(yōu)勢(shì)

2.1.1 具有豐富的風(fēng)能資源

廣東省擁有長4 114.3 km 的大陸海岸線和面積41.93 萬km2的遼闊海域，近海海域風(fēng)能資源理論總儲(chǔ)量超過1 億kW，海上風(fēng)能資源豐富。

2.1.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)扎實(shí)

目前，廣東省已建成投產(chǎn)的海上風(fēng)電裝機(jī)容量超過100 萬kW。氫能使用下游端布局日趨合理，海上風(fēng)電制氫的上中下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)扎實(shí)。

2.1.3 科技實(shí)力雄厚

廣東省在氫能利用程度、儲(chǔ)能技術(shù)水平、充電樁和智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模等方面位居全國前列，已建成“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用”全產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)模式，部分企業(yè)在全國處于行業(yè)領(lǐng)先地位。佛山市在全國首創(chuàng)“氫能進(jìn)萬家”智慧能源示范社區(qū)項(xiàng)目，其已經(jīng)成功付諸實(shí)踐。

2.1.4 政策保障有力

在推進(jìn)氫能發(fā)展領(lǐng)域，廣東省出臺(tái)文件支持建設(shè)海上制氫綜合開發(fā)示范工程，打造多渠道、多元化的氫能供給體系；探索制定全國首個(gè)加氫站行政審批驗(yàn)收流程，出臺(tái)全國首個(gè)加氫站建設(shè)運(yùn)營及氫能源車輛運(yùn)行扶持政策。

2.2 短板

2.2.1 核心關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，尚未自主掌控

目前，廣東省氫能產(chǎn)業(yè)掌握了一批核心技術(shù)，但在電解水制氫、高壓加氫槍研制、氫氣儲(chǔ)運(yùn)等方面與國際先進(jìn)水平相比仍有差距。與天然氣運(yùn)輸船制造相比，氫氣運(yùn)輸船的研制更為困難，液化天然氣要在-163 ℃以下儲(chǔ)存，液化氫要在-253 ℃以下存儲(chǔ)[6]，氫氣運(yùn)輸船建造方面需要技術(shù)突破。

2.2.2 面向全產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)體系有待建立，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系缺乏針對(duì)性

與發(fā)達(dá)國家將氫氣作為清潔能源不同，我國目前仍將氫氣按照危險(xiǎn)化學(xué)品管理，尚未在生產(chǎn)、加注和下游利用等環(huán)節(jié)建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)、安全管理體系。廣東省積極實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化引領(lǐng)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略，已取得一些成效，例如，佛山市創(chuàng)立的國家氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地主導(dǎo)、參與制定了若干氫能國家標(biāo)準(zhǔn)，但仍未能進(jìn)一步聚焦、細(xì)化到海上風(fēng)電制氫上，直接制約了海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從海上制氫裝備到海陸氫氣儲(chǔ)運(yùn)、加注等，覆蓋海上風(fēng)電制氫全產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量和合格評(píng)定體系有待建立與完善。

2.2.3 面向全產(chǎn)業(yè)鏈的政策框架有待完善，缺少對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈的政策支撐

從行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游看，目前，廣東省在下游氫能源的推廣和建設(shè)上在國內(nèi)較為領(lǐng)先，但缺少從海到陸上下游聯(lián)動(dòng)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。對(duì)比在風(fēng)電制氫領(lǐng)域先行的歐洲國家，廣東省在規(guī)劃設(shè)計(jì)、應(yīng)用渠道、布局分布和入網(wǎng)消納等方面還有差距[7]。廣東省海上風(fēng)電開發(fā)大部分由地方政府或單一企業(yè)主導(dǎo)，與下游綠氫消費(fèi)端的各部門缺乏協(xié)同，統(tǒng)籌規(guī)劃不夠明晰。

2.2.4 金融支持有待加強(qiáng)，金融支持力度不足

與發(fā)達(dá)國家相比，廣東省現(xiàn)有政策缺少以綠色金融支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的著力點(diǎn)。支持海上風(fēng)電制氫研發(fā)和示范項(xiàng)目建設(shè)的專項(xiàng)貸款、基金較少。海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)的信貸風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償和獎(jiǎng)補(bǔ)激勵(lì)機(jī)制不夠健全，未能吸引資本進(jìn)場(chǎng)。在資金扶持、融資增信、貸款獎(jiǎng)勵(lì)等方面，仍需要探索和出臺(tái)更具有針對(duì)性的政策，建立綠色投融資體制機(jī)制，以提高氫能項(xiàng)目融資的可獲得性。

3 國內(nèi)外對(duì)海上風(fēng)電制氫的有益探索

3.1 國際層面

從國際來看，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目大致可以分為充分投資型、規(guī)模引領(lǐng)型、商業(yè)運(yùn)作型、巨頭牽引型、國家戰(zhàn)略型和多元利用型[8-10]。一是充分投資型。2022 年，英國企業(yè)建成目前全球最大的海上風(fēng)電場(chǎng)，其風(fēng)電用于生產(chǎn)綠色氫氣，為石油和天然氣精煉廠提供動(dòng)力。二是規(guī)模引領(lǐng)型。荷蘭首個(gè)海上風(fēng)電制氫示范項(xiàng)目預(yù)計(jì)在2027 年實(shí)現(xiàn)首次送電，計(jì)劃到2040 年達(dá)成海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模10 GW、年產(chǎn)80 萬t 綠色氫氣的目標(biāo)。三是商業(yè)運(yùn)作型。比利時(shí)計(jì)劃在2025 年前建成本國首個(gè)投運(yùn)商業(yè)化的海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目。四是巨頭牽引型。作為法國能源巨頭，道達(dá)爾能源公司牽頭海上風(fēng)電制氫，探索綜合利用海上風(fēng)電、波浪能、氫能等能源為海洋油氣平臺(tái)供電的新模式。五是國家戰(zhàn)略型。德國的國家戰(zhàn)略支持海上風(fēng)電制氫。在國家氫能戰(zhàn)略中，海上風(fēng)電制氫成為德國重點(diǎn)發(fā)展方向之一。六是多元利用型。新加坡能源企業(yè)開發(fā)建設(shè)一站式海上平臺(tái)，利用海上風(fēng)電制氫和制氨，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電多元化利用。

3.2 國內(nèi)層面

從國內(nèi)來看，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目大致可以分為國家戰(zhàn)略型、投資帶動(dòng)型、多元合作型、技術(shù)研發(fā)型和產(chǎn)業(yè)融合型[10]。一是國家戰(zhàn)略型。我國積極出臺(tái)政策，引導(dǎo)企業(yè)建設(shè)海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，生產(chǎn)綠色氫氣。二是投資帶動(dòng)型。我國部分企業(yè)合作運(yùn)營深遠(yuǎn)海風(fēng)電融合示范風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，拉動(dòng)風(fēng)電制氫、海水淡化和裝備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資。三是技術(shù)研發(fā)型。我國企業(yè)積極開展海上風(fēng)電制氫工業(yè)技術(shù)研究，設(shè)計(jì)和優(yōu)化海上風(fēng)電制氫工藝，提出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性的邊界條件。四是產(chǎn)業(yè)融合型。我國企業(yè)聚焦海洋綠色能源開發(fā)及利用，共同推進(jìn)海上風(fēng)電制氫及其儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)綠色海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 對(duì)策建議

4.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，進(jìn)一步打通海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈

一是統(tǒng)籌海上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)建設(shè)整體規(guī)劃。做好海上風(fēng)電場(chǎng)安全影響評(píng)估論證工作，破解同質(zhì)化、無序化的盲目開發(fā)亂象，因地制宜逐步建立與下游綠氫消費(fèi)端緊密聯(lián)系的多領(lǐng)域、差異化總體布局。二是推動(dòng)風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈整體開發(fā)建設(shè)。因地制宜，制定氫能生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、利用等全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展路線圖。上游探索發(fā)展低成本水電解制氫技術(shù)。中游建立與綠氫應(yīng)用相適應(yīng)的供氫網(wǎng)絡(luò)。下游用氫市場(chǎng)緊抓綠氫重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，拓寬市場(chǎng)需求，推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)集成創(chuàng)新應(yīng)用示范項(xiàng)目建設(shè)。三是提供海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展保障。加大財(cái)政支持力度，落實(shí)碳定價(jià)、排放限制補(bǔ)貼、退稅等優(yōu)惠政策，重點(diǎn)支持企業(yè)利用棄風(fēng)電力優(yōu)先發(fā)展“電轉(zhuǎn)氣”項(xiàng)目，引導(dǎo)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與氫能產(chǎn)業(yè)耦合、互補(bǔ)發(fā)展，對(duì)符合條件的企業(yè)予以獎(jiǎng)勵(lì)。

4.2 強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建海上風(fēng)電制氫全產(chǎn)業(yè)鏈體系

一是加大前沿硬核“空白”技術(shù)攻關(guān)。重點(diǎn)攻克關(guān)鍵技術(shù)短板，實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用完全國產(chǎn)化。二是優(yōu)先發(fā)展遠(yuǎn)距離、低成本的輸氫技術(shù)。增強(qiáng)規(guī)?；Ｉ巷L(fēng)電制氫、儲(chǔ)氫、輸氫一體化技術(shù)能力，擴(kuò)大運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)半徑，以應(yīng)對(duì)中遠(yuǎn)期長距離、跨區(qū)域氫能應(yīng)用的發(fā)展態(tài)勢(shì)。三是加強(qiáng)海上風(fēng)電制氫科研隊(duì)伍建設(shè)。啟動(dòng)一批重大科研項(xiàng)目立項(xiàng)，以省級(jí)以上工程實(shí)驗(yàn)中心、工程中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為重點(diǎn)，推進(jìn)國家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)核心技術(shù)獨(dú)立創(chuàng)新、聯(lián)合創(chuàng)新。

4.3 加強(qiáng)金融支撐，高效服務(wù)海上風(fēng)電制氫可持續(xù)發(fā)展

一是引導(dǎo)金融支持向海上風(fēng)電制氫傾斜?？茖W(xué)制定可持續(xù)的財(cái)政補(bǔ)貼和稅收政策，推動(dòng)銀行、保險(xiǎn)、擔(dān)保機(jī)構(gòu)等建立投貸聯(lián)盟，促進(jìn)實(shí)施新型海上風(fēng)電制氫金融補(bǔ)貼計(jì)劃，加大對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈配套基礎(chǔ)設(shè)施的支持力度，優(yōu)先給予補(bǔ)貼確權(quán)貸款。二是鼓勵(lì)拓寬投融資渠道。探索信托投資、股權(quán)投資、風(fēng)險(xiǎn)投資等海上風(fēng)電制氫相關(guān)的新型投融資方式和金融服務(wù)模式，創(chuàng)新培育海上風(fēng)電保險(xiǎn)業(yè)務(wù)等新險(xiǎn)種，降低綠色信貸風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重的可能性。三是建立和完善海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)信用擔(dān)保體系。協(xié)調(diào)金融機(jī)構(gòu)加大對(duì)專項(xiàng)債券安排項(xiàng)目的配套融資支持力度，支持符合條件的項(xiàng)目爭(zhēng)取利用專項(xiàng)債券作為項(xiàng)目資本金，提高中小企業(yè)融資能力，擴(kuò)大融資規(guī)模，保障資金需求。

4.4 打造先行示范，促進(jìn)形成海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)集群

一是加快海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈基地建設(shè)。聚焦海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推動(dòng)海上風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步，加快陽江、中山、粵東產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。二是打造海上風(fēng)電制氫示范項(xiàng)目。加快海上風(fēng)電制氫多項(xiàng)目全容量投產(chǎn)并網(wǎng)，推進(jìn)局部地區(qū)完成自主供氫、自主用能、循環(huán)利用的氫能社會(huì)示范項(xiàng)目，促進(jìn)風(fēng)電和氫能裝備采購生產(chǎn)本地化、高端化，打造區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎。三是探索建立海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)集群。以產(chǎn)業(yè)鏈引領(lǐng)為導(dǎo)向，主動(dòng)對(duì)標(biāo)國內(nèi)外一流標(biāo)準(zhǔn)，圍繞風(fēng)電制氫裝備制造、研發(fā)設(shè)計(jì)、檢測(cè)認(rèn)證、智慧運(yùn)維與管理等方面，做好延鏈、補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈工作。支持龍頭企業(yè)實(shí)行總承包模式開發(fā)示范項(xiàng)目，加快形成以大企業(yè)為核心、相關(guān)配套企業(yè)聚集發(fā)展的海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)集群。

5 結(jié)語

海上風(fēng)電制氫是一種新興的海洋能源綜合利用方式，隨著能源轉(zhuǎn)型升級(jí)壓力的不斷增大和海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷壯大，未來發(fā)展前景可期。對(duì)海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行積極引導(dǎo)，助推廣東省能源轉(zhuǎn)型升級(jí)，這是廣東省實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的必然選擇。