中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全球首臺(tái)套兆瓦級(jí)電解海水制氫裝置試運(yùn)行成功、我國首個(gè)工廠化海水制氫科研項(xiàng)目建成、中廣核可再生能源孤網(wǎng)海水直接制氫系統(tǒng)海上試驗(yàn)正式啟動(dòng)……歲末年初，氫能行業(yè)捷報(bào)頻傳，且它們有一個(gè)共同點(diǎn)——聚焦海洋氫能。
海洋氫能的開發(fā)與應(yīng)用，是解決海上可再生能源消納、實(shí)現(xiàn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備自主可控的重要戰(zhàn)略選擇，將助力我國產(chǎn)業(yè)升級(jí)，催生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，推動(dòng)海洋經(jīng)濟(jì)與綠色經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。
油企綠色低碳轉(zhuǎn)型重要載體
中國海油是我國最大的海上油氣生產(chǎn)商，本就因海而生，其發(fā)展海洋氫能具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
2024年12月20日，記者從中海油能源發(fā)展股份有限公司獲悉，截至當(dāng)日，全球首臺(tái)套兆瓦級(jí)電解海水制氫裝置在該公司兆瓦級(jí)電解海水制氫示范中試基地實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，標(biāo)志著中國海油直接電解海水制氫技術(shù)取得重要突破。
據(jù)了解，該裝置采用適應(yīng)海上可再生能源特點(diǎn)以及海水環(huán)境的技術(shù)所打造，額定產(chǎn)氫量為200標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，可用于大規(guī)模產(chǎn)氫，制取氫氣純度可達(dá)99.999%，能夠滿足燃料電池、電子工業(yè)等應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高純度氫氣的需求。經(jīng)中國可再生能源學(xué)會(huì)組織專家鑒定，該裝置整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
相比于傳統(tǒng)的淡水制氫，海水制氫具有資源豐富的突出優(yōu)勢(shì)。但是，海水成分復(fù)雜，直接電解易產(chǎn)生催化電極壽命短、電解副反應(yīng)激烈等問題。中海油能源發(fā)展股份有限公司清潔能源分公司風(fēng)電首席工程師李志川說，該裝置通過技術(shù)攻關(guān)，大幅降低了對(duì)原料水質(zhì)的要求，讓海水無須經(jīng)過淡化處理即可進(jìn)入電解系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電解海水制氫的低成本化和穩(wěn)定長(zhǎng)期運(yùn)行，為我國海上可再生能源利用提供了新路徑。
再將目光投向志在打造中國第一氫能公司的中國石化。
2024年12月18日，記者從中國石化新聞辦獲悉，我國首個(gè)工廠化海水制氫科研項(xiàng)目在中國石化青島煉化建成。據(jù)悉，該項(xiàng)目利用青島煉化水上光伏電站生產(chǎn)的部分綠電，通過電解槽將海水分解為氫氣和氧氣，所產(chǎn)氫氣并入青島煉化管網(wǎng)，用于煉化生產(chǎn)或氫能車輛加注，生產(chǎn)過程完全在工廠內(nèi)進(jìn)行。
面對(duì)海水中約3%的鹽含量以及雜質(zhì)中的氯離子會(huì)對(duì)電解設(shè)備電極造成腐蝕，陽離子的沉積可能堵塞設(shè)備孔道、降低電解效率甚至損壞設(shè)備等挑戰(zhàn)，中國石化青島煉化和大連石油化工研究院聯(lián)合攻關(guān)，通過研發(fā)特制的關(guān)鍵設(shè)備和特殊工藝流程，成功攻克了耐氯電極技術(shù)、高性能極板設(shè)計(jì)以及海水循環(huán)系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了科研開發(fā)與應(yīng)用場(chǎng)景的高度耦合互聯(lián)。
此外，中國石化大力推進(jìn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。搭建關(guān)鍵共性技術(shù)平臺(tái)，積極推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，成功投用兆瓦級(jí)質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)百千瓦級(jí)固體氧化物電解水制氫項(xiàng)目開車，突破燃料電池鉑基催化劑公斤級(jí)工業(yè)生產(chǎn)。圍繞綠氫煉化、氫能交通加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)布局，成功投產(chǎn)我國首個(gè)萬噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目，建成136座加氫站和11個(gè)氫燃料電池供氫中心，由烏蘭察布到京津冀地區(qū)的“西氫東送”輸氫管道被納入國家規(guī)劃，打通滬嘉甬、濟(jì)青、成渝萬等5條氫走廊，2023年加氫站氫氣加注量占全國的40%左右。
由此不難窺見，“雙碳”背景下，石油企業(yè)已將氫能視作綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。
助力深遠(yuǎn)?？稍偕茉撮_發(fā)
作為創(chuàng)新聯(lián)合體的牽頭單位之一，國家能源集團(tuán)也在身體力行地引領(lǐng)創(chuàng)新。
為加快培育海洋氫能新質(zhì)生產(chǎn)力，2024年4月12日，國家能源集團(tuán)國華投資公司（氫能公司）與中集來福士集團(tuán)合作的“海洋氫能制—儲(chǔ)—輸—用全鏈條關(guān)鍵技術(shù)研究及示范驗(yàn)證”項(xiàng)目在中集海洋工程研究院舉行簽約儀式，推進(jìn)清潔能源技術(shù)創(chuàng)新，探索海上能源解決方案，開啟氫能向深遠(yuǎn)海進(jìn)軍的新征程。
據(jù)悉，該項(xiàng)目以“四個(gè)首個(gè)”突破海洋氫能關(guān)鍵技術(shù)——?jiǎng)?chuàng)新運(yùn)用國內(nèi)首個(gè)面向海洋環(huán)境的高效、緊湊型電解制氫系統(tǒng)裝備，擁有國內(nèi)首個(gè)海上新能源氫能制、儲(chǔ)、用工藝集成技術(shù)，以及國內(nèi)首個(gè)海上氫能制、儲(chǔ)、用全鏈條數(shù)字化智能化控制技術(shù)，將打造成為國內(nèi)首個(gè)海洋氫基化工業(yè)務(wù)平臺(tái)，為后續(xù)深遠(yuǎn)海風(fēng)光資源的規(guī)?；_發(fā)提供技術(shù)和裝備支撐。
可以預(yù)見的是，該示范項(xiàng)目通過海上綠氫制備耦合下游氫基化工的全鏈條一體化工藝流程，將為我國未來開發(fā)海上綜合綠色能源、深遠(yuǎn)海風(fēng)光電力消納提供可借鑒的解決方案，為建立“海上能源樞紐”、形成“海上氫經(jīng)濟(jì)”“海上氫貿(mào)易”積累探索經(jīng)驗(yàn)。
相關(guān)的探索也在中廣核展開。2024年12月23日，中廣核可再生能源孤網(wǎng)海水直接制氫系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“中廣核制氫系統(tǒng)”）海上試驗(yàn)樣機(jī)在中廣核汕尾海上綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“汕尾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”）完成安裝，正式啟動(dòng)海上試驗(yàn)，標(biāo)志著汕尾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)科研功能正式啟用。
“中廣核制氫系統(tǒng)利用汕尾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的配套電源，在平臺(tái)上直接使用海水制氫，可發(fā)揮我國沿海地區(qū)可再生能源發(fā)電與氫基能源轉(zhuǎn)化的配合優(yōu)勢(shì)，后續(xù)將規(guī)劃利用儲(chǔ)氫、合成甲醇、合成氨等多種手段為可再生能源綜合利用開辟新賽道。”中廣核海上技術(shù)研究中心主任馮茹鳴表示。
海上綜合能源島建設(shè)被中國科協(xié)列為2024年十大工程技術(shù)難題之一，海水制氫、海上氫儲(chǔ)運(yùn)等技術(shù)裝備待研發(fā)突破，急需加快研究形成一批支撐能源島建設(shè)的關(guān)鍵核心技術(shù)。中廣核已于2024年11月22日正式發(fā)布《廣東省海上綜合能源島產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)實(shí)施方案》，標(biāo)志著國內(nèi)首個(gè)海上綜合能源島創(chuàng)新平臺(tái)啟動(dòng)，為深遠(yuǎn)?？稍偕茉撮_發(fā)打造成套解決方案。
中廣核新能源廣東公司黨委書記、總經(jīng)理潘天國表示，中廣核制氫系統(tǒng)海上試驗(yàn)啟動(dòng)后，汕尾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已構(gòu)成具備源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)各項(xiàng)要素的海上綜合能源島雛形，可開展深遠(yuǎn)海綜合能源島多模式發(fā)電、微電網(wǎng)構(gòu)建與協(xié)調(diào)、多能源轉(zhuǎn)換等多種關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)與驗(yàn)證，為我國深遠(yuǎn)?？稍偕茉撮_發(fā)提供技術(shù)支撐。
多方合作促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化
記者注意到，中國海油和中廣核在海洋氫能方面取得的相關(guān)進(jìn)展，均與深圳清華大學(xué)研究院有著千絲萬縷的聯(lián)系。
中廣核制氫系統(tǒng)由中廣核與深圳清華大學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)，以汕尾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)配套建設(shè)的風(fēng)電、光伏發(fā)電作為電源進(jìn)行海水制氫。
李志川也提及，為應(yīng)對(duì)未來海上風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展后可能產(chǎn)生的消納及運(yùn)輸問題，中海油能源發(fā)展股份有限公司清潔能源分公司依托自身產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，大力推動(dòng)戰(zhàn)略性、原創(chuàng)性科技攻關(guān)，聯(lián)合深圳清華大學(xué)研究院共同研發(fā)制造了全球首臺(tái)套兆瓦級(jí)電解海水制氫裝置。
電解水制氫作為綠氫制備的主流手段，成本主要涉及電、水和制氫裝備。深圳清華大學(xué)研究院海洋氫能研發(fā)中心常務(wù)副主任鄺允認(rèn)為，當(dāng)前，行業(yè)普遍將注意力集中在電價(jià)和電解槽成本上，水的來源問題卻常常被忽略。實(shí)際上，如果沒有穩(wěn)定的水供應(yīng)，制氫規(guī)?；a(chǎn)將難以持續(xù)進(jìn)行。
“目前電解水制取1公斤氫氣需要消耗9公斤水，如果加上輔助設(shè)施（如水純化裝備、冷卻裝備等）用水，制取1公斤氫氣的用水量甚至達(dá)到20公斤至30公斤。按照年綠氫供給量1億噸計(jì)算，對(duì)應(yīng)的耗水量約為20億至30億噸?！编椩式榻B，“現(xiàn)階段，綠氫的發(fā)展空間與可持續(xù)能源的價(jià)格直接掛鉤，因此在富集可持續(xù)能源地區(qū)建立大規(guī)模產(chǎn)氫站是一種理想的低成本制備綠氫途徑。而我國可再生能源（太陽能、風(fēng)能等）主要分布在西北和海上，淡水資源匱乏，如果采用成熟的淡水純化再電解制氫的技術(shù)路線，水資源的大規(guī)模消耗將成為制約綠氫大規(guī)模發(fā)展的重要瓶頸?！?
我國沿海地區(qū)和海域具有較為豐富的風(fēng)能、太陽能和海水資源，具有綠電生產(chǎn)綠氫的資源優(yōu)勢(shì)。利用海水直接電解制氫，可將不穩(wěn)定且較難儲(chǔ)存的綠電資源就地轉(zhuǎn)化為相對(duì)容易儲(chǔ)存和消納的綠氫資源，而且還能節(jié)省寶貴的淡水資源，為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟新途徑。
鄺允指出，中國西北地區(qū)擁有豐富的鹽湖及鹽堿水資源，未來可再生能源開發(fā)重點(diǎn)也會(huì)向海洋拓展，在這些無淡水或淡水供應(yīng)緊張的地方，可以通過使用非飲用水，如鹽堿水、海水來制氫，以突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
在李志川看來，未來直接電解海水制氫技術(shù)將與海上風(fēng)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)?？稍偕娏Φ木偷叵{，大幅降低電力傳輸和制氫成本，形成以綠氫為核心的海上可再生能源綜合利用新模式。
不容忽視的是，海洋氫能的發(fā)展還將“反哺”陸地。鄺允認(rèn)為，海水制氫技術(shù)也可拓展礦井水、油氣田采出水、工業(yè)及城市中水等含鹽水制氫領(lǐng)域，解決大規(guī)模制氫水源限制的問題，為全球氫能規(guī)?；瘧?yīng)用提供支持。
