欧洲为何热衷于电解制氢

上个月在格拉斯哥峰会上,国际氢能委员会预测到本世纪中叶,氢气将可以满足全球超过五分之一的最终能源需求。因此在未来十年内,全球对可再生和绿氢的需求可能会增长50%。

到2030年,通过绿氢应用可每年降低的二氧化碳相当于英国、法国和比利时排放的二氧化碳总量。

全球各国都越来越重视可再生能源转化为绿氢的技术,目前全球已宣布520多个大型项目和90多吉瓦的电解槽产能,相当于1600亿美元的直接投资。但这还远远不够,到2030年需要增加四倍才能使世界走上净零的轨道。

全球氢能项目超过500

近年来欧洲各国尤其关注将海上风机多余电能直接电解制氢的技术。

挪威正在研究一个名为Deep Purple的系统,它可以在风机电力供应过剩时,使用海水在海上风电场附近制造氢气。氢气将被制造并储存在海底。燃料电池将在风电场短缺时将气体转换回电能。

TechnipFMC海上风电制氢Deep Purple系统

德国的Aquaventus海上制氢项目更是雄心勃勃。该项目计划使用10吉瓦的海上风能制造氢气,然后通过管道将其输送到德国黑尔戈兰岛。这一庞大计划的第一阶段涉及安装约300兆瓦的海上风电,到 2028 年每年可生产约 2万吨氢气。

Aquaventus海上制氢项目

欧洲如此重视海上风电制氢主要有如下原因:

首先海上风电将是未来欧洲最大的可再生能源增量。

未来欧洲北海将遍布风电场

英国政府承诺到2030年使海上风电累计装机容量达到40GW,截止2020年年底,英国海上风电累计装机容量突破10GW,因此未来十年平均每年海上风电装机容量要超过3GW。

其次远距离海风电力输送成本越来越高。

由于近海的风电已基本开发完毕,目前欧洲各国在建及未来规划的大型风电场大部分都离岸超过100公里。

德国在建的BorWin6海上风场高压直流海缆需要189公里。英国正在建设世界上最大的海上风电场,即总容量达到3.6吉瓦的Dogger Bank风电场,位于距英格兰东北海岸130 多公里的北海。挪威当前在建的Hywind Tampen海上风场水深已达到300米。

远海风电柔直输电方案

如此远、如此深的风场铺设高压直流海底电缆把电输回岸上的费用越来越高,而把风电制成绿色氢气则可免去海缆铺设的费用,同时大规模风场为大规模制氢创造了条件。

经过60多年的海上油气开发,欧洲北海海底已经铺有密密麻麻的天然气管 ,随着油气产量的逐年下降,这些管 的利用率也随着下降,未来还面临着巨额的拆除负担。而当前欧洲大规模的海上风电开发,为这些海底管 带来新的生机,海上风电直接在海上制氢,然后通过这些现成的管 输送到陆上消费端,是当前最经济的绿氢生产、运输方案。

最后风电制氢具备调峰作用,大大提高风电场可用率。

新能源电力最大的问题就是不稳定,海上风电发电有很大的波动性,对电 有很大的冲击。

如果采用柔直输电方案后虽然可以有效控制对电 波动的影响,但是并没有有效提升风电利用率。当风能富裕但负荷不足时只能调节风机降低发电效率,当风能不足时只能被迫降低输电功率。

海上风电要大规模可持续发展,必须找到可长时间大批量储能的方案。

不同储能技术能力对比

氢能正具备这种潜力,氢的用途很广,具有最大的使用灵活性,也是有效的调峰的手段。

欧洲的这些实践对全球正在大力发展海上风电的国家必然起到重要示范和启发作用。

 

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