本刊記者 趙蕓

苗靜/中國船舶集團經(jīng)濟研究中心

近日，全球風(fēng)能理事會（GWEC）發(fā)布了最新的《全球海上風(fēng)能報告》。該報告預(yù)計，在2022—2030年間，全球海上風(fēng)電裝機容量可能會增加260 吉瓦（GW），到2030年，全球海上風(fēng)電裝機容量將達到316GW。

根據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，預(yù)計到2040年，全球可利用的海上風(fēng)能資源可達到全球電力需求的11 倍，這項能源的利用對于實現(xiàn)2050年全球凈零碳排放目標是至關(guān)重要的一步。

隨著全球海上風(fēng)電投資的強勁增長，海上風(fēng)電行業(yè)也出現(xiàn)了一種新趨勢——風(fēng)電制綠氫。

海洋氫能富礦期待深挖

海洋可再生能源開發(fā)以海上風(fēng)電為主，隨著海上風(fēng)電開發(fā)進入深遠海區(qū)域，電力輸出和能源存儲成為普遍難題。為打破深遠?？稍偕茉撮_發(fā)瓶頸，歐洲國家率先提出海上風(fēng)電制氫模式，發(fā)揮氫能作為可再生能源規(guī)?；咝Ю玫闹匾d體作用及其大規(guī)模、長周期儲能優(yōu)勢，實現(xiàn)電能向氫燃料的異質(zhì)能源轉(zhuǎn)化。

業(yè)內(nèi)專家認為，海上風(fēng)電場的發(fā)電量巨大，通過利用海上風(fēng)電技術(shù)制備氫氣，可以在近處消納多余能源，避免長距離傳輸?shù)某杀疽约澳茉磽p失。海上風(fēng)電制氫也將成為未來綠氫生產(chǎn)的主力軍之一。

“綠氫”是指利用光伏、風(fēng)能等新型清潔能源電解水生產(chǎn)的氫氣，相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫，所得氫氣更加環(huán)保、低碳化。

近年來，國內(nèi)外都在推進海上風(fēng)電制氫項目的示范，在全球降碳減排的大背景下，“氫”風(fēng)勁吹。目前，全球范圍內(nèi)已經(jīng)公布的電解水制氫項目儲備總規(guī)模達200 萬千瓦，約有一半來自海上風(fēng)電制氫。

根據(jù)《中國海洋能源發(fā)展報告2022》（以下簡稱《報告》），歐洲發(fā)達國家正在加速建設(shè)北海海域的海洋氫能產(chǎn)業(yè)集群，我國沿海省市也已將海上風(fēng)電制氫技術(shù)以及建設(shè)海上能源島等內(nèi)容納入能源規(guī)劃，海洋氫能富礦期待深挖。從目前看，依托海上風(fēng)電項目，歐洲國家制氫能力優(yōu)勢明顯?！秷蟾妗凤@示，歐洲國家正在引領(lǐng)海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。歐洲國家環(huán)保監(jiān)管力度日益加大，沿海工業(yè)園區(qū)脫碳需求激增。歐洲北海港口群集聚了全球重要煉油、化工和鋼鐵企業(yè)，是典型的氫能消費中心，大量綠氫需求正在帶動海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。丹麥、荷蘭、英國等國家毗鄰北海海域且海洋可再生能源資源豐富，面對新能源在電網(wǎng)滲透率提升而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的情況，發(fā)電企業(yè)期望通過培育制氫業(yè)務(wù)，提升可再生能源消納水平。

2022年9月22 日，法國氫技術(shù)公司Lhyfe 在圣納澤爾港啟動了Sealhyfe 全球首個海上制氫平臺項目的第一階段試驗。隨著為期8 個月的碼頭試驗的結(jié)束，Lhyfe 公司宣布，該項目已在法國大西洋勒克魯瓦西奇海岸生產(chǎn)綠色氫氣。

2022年7月，石油和天然氣行業(yè)巨頭殼牌公司做出了一項重大投資決策，在鹿特丹港興建一座海上風(fēng)力發(fā)電綠氫工廠。該公司表示，該項目將在2025年開始運營，并成為荷蘭乃至整個歐洲最大的可再生氫氣工廠。這座工廠將在歐洲最大的海港——鹿特丹港建設(shè)，配備200 兆瓦的電解槽，每天可產(chǎn)生約6 萬公斤的可再生氫氣。生產(chǎn)出的氫氣將通過管道供應(yīng)給鹿特丹港內(nèi)的殼牌能源和化工園區(qū)，代替煉油廠產(chǎn)生的灰氫。這將促進該設(shè)施生產(chǎn)的汽油、柴油和噴氣燃料等能源產(chǎn)品的脫碳過程。隨著重卡進入市場和加氫網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可再生氫供應(yīng)也可以直接用于上述目的，幫助商業(yè)道路運輸實現(xiàn)脫碳。

業(yè)內(nèi)專家指出，當海上風(fēng)電項目進入深海區(qū)域時，未能及時消納的風(fēng)能可以通過電解等技術(shù)轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài)的化學(xué)能源進行儲存。特別是通過海上風(fēng)電制氫，有望成為解決深遠海區(qū)域風(fēng)電開發(fā)難題的關(guān)鍵。

從全球范圍來看，按照國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）預(yù)計，到2050年綠氫占全球能源消耗的12%，將顯著影響地緣政治和地緣經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變，并在能源貿(mào)易中創(chuàng)造新的全球關(guān)系；到2050年，超過30%的氫氣生產(chǎn)將用于國際貿(mào)易，超過今天的天然氣份額。

氣態(tài)壓縮是最佳方式

業(yè)內(nèi)專家表示，氫能將成為繼液化天然氣（LNG）之后新的跨境能源商品，但海上制氫技術(shù)和儲運氫的方式成為了一個新難點。

由于氫氣儲存的條件比較苛刻，尤其是在海上，當制氫和儲氫功能集成于同一海上平臺時，儲存氫氣所消耗的空間成本將會非常高。

此前，比利時海洋工程公司TractebelOverdick 公布了一項海上大規(guī)模儲氫的方案，該方案利用海上平臺制造和壓縮氫氣，然后將氫氣儲存在海底鹽穴中。當陸地需要氫氣時，可以通過管道直接將海上平臺制造的氫氣輸送到陸地。在需求較小的情況下，也可將氫氣暫存于鹽穴中，待需求旺盛時再進行運輸，從而起到調(diào)節(jié)峰值的作用。據(jù)悉，TractebelOverdick 的設(shè)計對標2GW的海上風(fēng)電、每小時40 萬標方的氫氣產(chǎn)能和18 兆帕的壓力，整個系統(tǒng)能夠存儲多達120萬立方米的氫氣。

TractebelOverdick 并非唯一一家關(guān)注地下儲氫的公司。愛爾蘭公用事業(yè)公司ESB 正與專業(yè)地下能源資產(chǎn)開發(fā)商dCarbonX 合作，研究在油井和氣井結(jié)構(gòu)中儲存氫氣。此外，Technip FMC 和挪威初創(chuàng)公司Magnora 正在研發(fā)“Deep Purple”技術(shù)，計劃通過海底儲罐存儲氫氣。

據(jù)了解，氫氣跨洋貿(mào)易可以通過三種運輸載體——即管道、船舶或卡車，并以氫氣、液氫、有機液態(tài)氫（LOHC）、氨、甲醇、LNG/LCO2（船舶去程運載液化天然氣、回程運載液化二氧化碳）和固態(tài)儲氫等多種形態(tài)，在全球范圍內(nèi)儲運。對于長距離運輸而言，如果由新建或改造后的海底輸氫管道進行大規(guī)模氫氣運輸，其成本比航運更具經(jīng)濟性，但卻并非適用所有國家和地區(qū)。在沒有管道的情況下，目前主要將氫氣以液氫、LOHC 和氨的形式儲存，并通過船舶實現(xiàn)遠距離運輸。

業(yè)內(nèi)專家認為，全球各地需要綜合運輸距離、地理位置和終端應(yīng)用等因素來決策其最佳的儲運解決方案。在氣態(tài)氫儲運技術(shù)相對成熟的情況下，澳大利亞能源公司Provaris 認為，海上綠氫的最佳儲運方式是氣態(tài)壓縮。

近日，Provaris 公司發(fā)布報告稱，其通過對2023年氫氣海上運輸方式進行對比研究，認為氣態(tài)壓縮是氫氣海上區(qū)域運輸?shù)目尚刑娲桨负偷统杀窘桓斗椒?。該報告的研究成果進一步明確了氫氣氣態(tài)壓縮儲存和海上運輸?shù)膬?yōu)勢。報告認為，在一定范圍內(nèi)，氣態(tài)壓縮儲運方式的能源消耗和損失最低，具備較好經(jīng)濟性。Provaris 比較了三種氫能源載體（氣態(tài)壓縮、液化和氨）在與海上可再生能源組合生產(chǎn)氫氣時的運輸成本。其中，與液化和氨相關(guān)的整個供應(yīng)鏈（發(fā)電、生產(chǎn)和交付）的能源消耗和損失超過40%，相比之下，氣態(tài)壓縮儲運方式的能源損耗不到20%。與此同時，氣態(tài)壓縮與波動的可再生能源發(fā)電配置最兼容。在運輸距離為500 至4000 海里、年運輸量在50 萬噸范圍內(nèi)的應(yīng)用場景下，氣態(tài)壓縮是最具成本效益的選擇。

可見，將氣態(tài)壓縮作為氫基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵要素，可確保更快地實現(xiàn)減排目標，并滿足海上綠色供應(yīng)鏈發(fā)展的緊迫需求。預(yù)計到2030年，綠氫成本約為1.4—2 美元/公斤，在澳大利亞、中東北非等優(yōu)勢地區(qū)，綠氫成本甚至可能降至1 美元/公斤。

業(yè)內(nèi)專家還指出，從未來海上綠氫的市場預(yù)期看，中日韓和歐洲各國將成為主要氫能進口國，而澳大利亞、中東各國，甚至包括俄羅斯和美國，最有潛力成為氫能出口大國，未來的氫能源貿(mào)易和運輸將在這些區(qū)域間開展。