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俞辉:海上风电制氢的探索与发现
中国汽车报网 ·  蔺天子整理 ·  2020-09-17

  9月14-16日,由中国汽车工程学会与国际氢能燃料电池协会(筹)共同主办的第五届FCVC大会于上海汽车会展中心召开。中国可再生能源学会风能专业委员会研究院院长俞辉到场并发表了以海上风电制氢的探索与发现为主题的演讲,以下为文字实录:

  大家看到这个logo可能稍微有一点疑惑,上面写的中国风能协会CWEA,实际上我们2002年国家科技部批准可以对外使用风能协会这个名字进行相关的技术交流,实际上主要针对国际上跟世界风能协会、德国风能协会、美国风能协会名字进行匹配,用这个名字,大家看到这个中国可再生能源协会下面风能专委会,还有中国风能协会都是我们。

  第一部分是全球海上风电发展现状,为什么要讲这个海上风电,前面各位专家讲过可再生能源跟氢能的结合,我这个主要是更西话一点讲到风电尤其是海上风电,跟氢能的结合,能给大家从另外一个视角提供一些信息,这个也是本次分享的主要的目的,截至目前海上风能有四个发展阶段,1991年,十天的时间是早期探索示范阶段,到2002年初步进入商业化,大概十年的时间,到2012年规模化的发展驱动成本大幅下降,到2018年以后这个产业变得相对的成熟,开启了全球的市场,最右列可以看到市场分布,到二十个左右国家。

  2019年全球海上风电新增首次突破6GW,累计达到29GW,可以看到过去二十年增长幅度还是相当快,主要集中在英国、德国、中国三个国家,那边是累计装机容量分布,把欧洲其他国家放进来以后,欧洲和中国基本上大部分海上风电的情况。

  中国累计装机突破7GW,7GW大家记得应该占到全球海上风电装机四分之一左右,这个数据包括前面数据,中国来自我们这个专委会,每年都会出一本中国风电产业地图,不光有海上风电、陆上、集中式、分散式包括出口情况做一个详细统计,数据还是比较全,中国海上分布,基本沿海省份都有,辽宁、天津、河北、山东、浙江、江苏、上海、广东,江苏是比较特殊的省份,现在达到了4.7GW,名副其实的中国的海上风电的大省,中国不光风电是名副其实风电强国,同时也是海上风电强国,江苏也是咱们的大省。

  现在海上风电技术发展趋势,原来就是说近海比较多一些,现在向远海发展,远海带来的问题水深的情况,现在风电技术发展比较快,包括漂浮式技术已经出来,应对这种深远海带来相关挑战,另外一个趋势风电厂的规模也在不断的扩大,大家可以从圆点面积看得出来。

  非常重要的一点想简单介绍一下,从2010到2019年,海上风电建设成本,这个是世界可再生能源署做的统计,世界范围内下降成本18%,2010-2019年度电成本下降幅度更大,29%,为什么讲成本下降,海上风电发展,受了几个主要因素进行制约,其中成本是非常重要的一环,随着各大企业机构的大量的投入,技术的不断的创新发展,这个成本也进行了大幅的下降,也意味着海上风电有比较光明的未来我们认为。

  接下来大胆的做一个海上风电的发展的预测,全球海上风资源的技术可开发潜力,大家从图上可以看出来,这个是国际能源署还有帝国理工一起做的研究,可以达到这个42万亿度,这个数字是一个什么样的概念,数字听起来很大,概念是什么呢,对2040年的全球的电力消费做一个预测之后,发现这个需求不过是可开发潜力的利用十分之一左右,这个体量是非常非常大,这是比较乐观的去估计现存的体量。

  根据这个现有的发展趋势进行一个判断,进行一个规律性的分析,到2030年海上风电的新能装机,当年达到28GW,2050年达到45GW,意味着什么,2030年的时候累计装机达到230GW,2050年超过1000GW,三十年这个发展可能是三十倍的速度在发展。

  讲到这儿海上风电发展的结合,更氢能的结合,要切题的话海上风电制氢的角度还会向下面发展,不光是制氢,还有储氢包括应用,现在有哪些结合,做了哪些尝试有一些示范的项目,接下来给大家介绍一下。

  实际上刚才陈总已经介绍过壳牌参与很多风电制氢项目还是比较多的,我们也非常关注壳牌跟BP传统的油气行业,转到能源行业里,实际上做的贡献也是非常大的。

  我们先把这个制氢海上风电和氢能结合的项目情况给大家做一个简单的介绍,这块就不多说了,肯定是三种颜色,绿氢我们关注的,现在就是全球的范围内,对氢能产业投资的这个一情况做了一个简单罗列,大家也能看到,从欧盟范围内投资还是比较大的,实际上欧盟氢能战略刚刚发布,未来十年的规划是这样的一个大概的情况。

  讲到了这个荷兰的PosHYdon这个项目,这个是海上风电制氢的项目,实际上把北海海域原来油气平台,利用它转成制氢平台,中间曲线标出来箱子就是一个实验设施,就是一个制氢的实验设施,相当于是现在做的是模拟这个风电的波动性和间歇性,进行一系列技术改造以后,电解水制氢,把这个氢气用原来的油气的管道输到岸上进行一个利用,目前的判断是说2021年之前能正式生产,实际上这个项目是2019年开始,2020年就是今年上半年的时候有多家的公司,有的是技术研发公司,有的是工程建设公司加入这个项目,扩大这个项目的规模,计划能在未来将北海上类似的平台都改造成这样的制氢平台,能应用。

  第二个号称首个百分之百海上供电制氢项目,大概流程看右边图差不多,实际上这个项目是H100项目的一部分,涉及海上风电供电,电解水制氢,储氢,到运输到家庭用户这样一个完整的流程,整个项目,在输送的环节也是尝试利用原有的天然气的管道输送氢气,给家庭的终端用户,按照这个计划能达到六百万,这个里面可能实际上跟壳牌讲到的是一个整体的解决方案,可能利用原有的基础设施,把它利用起来以后,可能整体的成本进行一个大幅下降,如果所有基础设施都需要重新建设,这个成本可能很难预估,这样一个趋势。

  第三个例子就是英国的Gigastack氢能的项目,做了一个预测,未来世界最大的海上风电的制氢项目,刚才前面演讲讲到最大的氢能项目,这个是一个海上风电厂制氢的项目,这个项目设计四个方案还在进行得过程当中,实际上都是在制氢的环节所放的位置进行不同的尝试,实际上它会影响到整个成本的下降。

  另外一个例子就是漂浮式,刚才讲到海上风电现在朝着大的机组单体容量的规模也越来越大,向深海走了以后可能这个深度就是说原有的这种固定式的建设无法达到这个要求,开始进行漂浮式,是现在有这个研究在做,漂浮式平台上做一个制氢的单元,每一台风机都加一个制氢的单元,相当于实现现场的制氢,还是通过管道外送,现在电发出来以后靠线缆进行外送,转换成氢以后,通过管道外送,这个投资可能预计投资是120亿英镑,这里有一个详细的介绍,本来是做到4GW,现在要做到10GW,2024年完成2GW单体风级实验,计划2030年完成投运,这个投资也是非常非常大。

  这个是沙特未来之城Neom绿氢项目,在红海旁边,发电不在海里,不仅是有风电还有光伏,集体的这样一个相当于可再生能源的综合不用,不仅风电的层次,计划是为城市提供百分之百的能源供给,未来也是有规划是说进行一个氢能的出口,但可能用氢氨,氨氢转换的方式,还有比利时、法国还有一些国际的其他项目的布局也提到壳牌,我不知道我的信息能否共享,我这个信息不是很全面也是尽力搜集,这个是得到海上风电制氢的发展战略,这个相当于是说跟我们中国现代风电厂、光伏配电储能,要求风电厂进价带上制氢的规模,草案建议2030年开发至少3个GW的电解制氢能量,能得到财政支持。

  以上国际的相关的介绍相当于我们把部分的海上空间和氢能结合的项目进行梳理,中国的情况是怎么样,实际上我们发现2009年,国网上海市电力公司启动一个项目,风光电结合海水制氢技术前期研究,这个研究周期比较早,但还是相当于一个立项,研究的项目,我们发现中国国内目前可能海上发电和氢能这块项目还是比较少,这块我多介绍一下陆上发电和氢能结合的情况。

  2014年中国节能环保集团公司启动国家843计划风电直接制氢及燃料电池发电系统技术研究与示范,燃料电池30千瓦,目前这个项目据我们了解已经进入示范运行的阶段。

  另外一个项目在河北的沽源风电制氢项目,中国首个最大的风电制氢项目,建设90台锋利发电机组,总装机容量达到200MW,其中只有10MW用于电解水制氢,项目整体建成后可形成年制氢1752万标准立方米的生产能力,2020年底完成第二期招标进行项目的持续建设。

  另外一个项目我们搜集到辽宁的朝阳可再生能源掺氢示范项目,在天然气掺氢进行混合利用运用,解决方案的专家才知道,把这个项目提供出来,还有中国其他的风电制氢的布局,大家可以看到,吉林白城做的相对比较多一些,最下面是在河北、内蒙古签约的一个500GW的风电执行项目,简单说一下河北氢能产业的重点项目清单,今年上半年河北省发改委发布一个河北省2020年氢能重点清单,其中四个项目跟风电项目相关的,结合风电跟氢能做一些示范,2020年7月,河北省发改委又发布河北省发展改革委氢能规划,做了一个规划还有愿景的站稳。

  海上风电制氢有没有相关的政策出来呢,实际上我们也发现,在2020年7月22日,政策比较新,山东省青岛市发布一个氢能产业发展规划,实现东方青岛的目标,其中也是说提到了一些跟风电跟光伏相关的这样语句,实际上能利用,因为山东这块对海上风电发展也是比较不错的,能不能海上风电和氢能的结合,我们拭目以待。

  我国风电制氢技术研发起步较晚,前面重点在国际上相关项目的介绍节大家做一个抛砖引玉,实际上每一个项目背后都有很多的资料区查阅,不光是技术层面,还有产业结合层面,总结就是我国风电制氢这一块,风电本身有一个电能不稳定性,前面专家讲到过,风电制氢如何去从技术上做一些探索,可能是重点之一,另外就是说氢能运输、储存的成本,还有就是安全性这些问题,实际上前面专家讨论里也都涉及到了。

  另外氢能利用,我这个写的不一定很准确,个人理解,可能现在来说氢能源利用市场是不是比较小,挖掘它更大需求,实际上来源很多,制氢的来源很多,能否跟风电或者海上风电产业进行一个结合,形成比较完整的产业链还是需要探索的。

  在中国,可能一个行业的发展离不开产业政策的支持,这个支持实际上不光是一个维度,所以把海上风电制氢或者风电制氢这个概念抛出来,未来可能有这种发展的空间。我们就是作为一个行业协会,中国风能协会行业协会,也愿意合作配合大家做相关的推广,包括这种相关的相当于是政策之间过程多种做一些建议,或者相对的任务与我们行业承担,可能更有说服力。

编辑:蔺天子

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