中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的大背景下，氫能作為一種清潔、高效的二次能源，來(lái)源廣泛，應(yīng)用場(chǎng)景豐富，可用于儲(chǔ)能、發(fā)電、發(fā)熱等，被認(rèn)為是支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想能源載體。繼2022年我國(guó)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021－2035年）》發(fā)布以來(lái)，氫能已成為我國(guó)新型能源體系建設(shè)的重點(diǎn)布局產(chǎn)業(yè)，對(duì)于加速推進(jìn)我國(guó)各領(lǐng)域綠色低碳化轉(zhuǎn)型具有重要意義。近年來(lái)，海上風(fēng)電由于風(fēng)能利用率高、不占用陸地面積、靠近消納中心等優(yōu)點(diǎn)，成為我國(guó)沿海省份利用可再生能源的重點(diǎn)方式。2023年我國(guó)累計(jì)海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到37吉瓦，連續(xù)多年位居全球首位，全球占比達(dá)一半左右。然而，海上風(fēng)電因存在間歇性、波動(dòng)性等特性，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有挑戰(zhàn)性，增加了并網(wǎng)難度。在我國(guó)海上風(fēng)電與氫能共同發(fā)展背景下，海上風(fēng)電制氫作為未來(lái)綠氫制備的主力軍之一，對(duì)于解決風(fēng)電并網(wǎng)難題，促進(jìn)風(fēng)電消納利用具有重要意義。海上風(fēng)電與制氫產(chǎn)業(yè)相融合是未來(lái)海上風(fēng)電可持續(xù)發(fā)展的重要發(fā)展方向，具備良好推廣應(yīng)用前景。
關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
● 海上風(fēng)電制氫系統(tǒng)
目前，海上風(fēng)電制氫主要有海上和陸上電解水制氫兩種系統(tǒng)配置。其中，海上系統(tǒng)配置由海上風(fēng)電場(chǎng)、海上電解槽和陸上儲(chǔ)用氫設(shè)施組成，可細(xì)分為海上集中式電解水制氫及分布式電解水制氫兩種方式。集中式電解水制氫是將風(fēng)力渦輪機(jī)組產(chǎn)生的電力匯集到海上平臺(tái)進(jìn)行電解水制氫，氫氣經(jīng)船舶或輸氫管道傳輸至岸上。此種制氫系統(tǒng)能利用現(xiàn)有海上油氣平臺(tái)和管道且不受水深限制，具備項(xiàng)目總體投資成本低、無(wú)需建設(shè)海上升壓站等優(yōu)勢(shì)，適合發(fā)展深遠(yuǎn)海大規(guī)模風(fēng)電制氫。目前已在荷蘭NortH2、瑞典HT1等多個(gè)海外項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)規(guī)劃應(yīng)用，是未來(lái)我國(guó)海上制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。海上分布式電解水制氫則在每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組塔底平臺(tái)上都安裝模塊化的制氫設(shè)備，在風(fēng)電機(jī)組側(cè)制氫并將氫氣匯集后再通過(guò)主管道壓縮傳輸至岸上，具備電力運(yùn)輸成本低、損耗低等特點(diǎn)，目前在英國(guó)、德國(guó)均有相關(guān)應(yīng)用。但由于風(fēng)機(jī)平臺(tái)空間狹小，對(duì)海底管道依賴性強(qiáng)，受海上氣候復(fù)雜多變因素影響故障率相對(duì)更高，其維護(hù)成本過(guò)高，目前仍存在較大優(yōu)化空間。
↑ 海上電解水制氫系統(tǒng)架構(gòu)圖
陸上電解水制氫系統(tǒng)配置的區(qū)別在于電解槽位于岸上，此種系統(tǒng)配置中產(chǎn)生的盈余電力可以選擇出售給電網(wǎng)或在低電價(jià)期間從電網(wǎng)購(gòu)買電力生產(chǎn)氫氣，對(duì)可再生能源波動(dòng)性適應(yīng)能力高。但電纜在傳輸過(guò)程中能量損耗明顯，且發(fā)電機(jī)與岸邊的距離將導(dǎo)致?lián)p耗呈倍數(shù)上升。在目前我國(guó)不斷向深水乃至超深水平臺(tái)建設(shè)的趨勢(shì)下，電力損耗成本高將成為限制陸上制氫系統(tǒng)大規(guī)模發(fā)展的重要因素。
↑ 陸上電解水制氫系統(tǒng)架構(gòu)圖
● 電解水制氫技術(shù)路線
海上制氫主要有兩個(gè)技術(shù)方向：一是先把海水變成純水或預(yù)處理再電解制氫，二是用海水直接電解制氫。目前海水先淡化或預(yù)處理再電解制氫的技術(shù)相對(duì)成熟，主要包括目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的堿性電解水制氫（ALK）、質(zhì)子交換膜電解水制氫（PEM），以及研發(fā)階段的固態(tài)氧化物電解水制氫（SOEC）和陰離子交換膜電解水制氫（AEM）四種制氫技術(shù)。其中ALK和PEM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于陸上風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目中，是當(dāng)前海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)主要使用的兩種電解槽技術(shù)；SOEC和AEM技術(shù)由于關(guān)鍵材料亟待突破、產(chǎn)品性能尚未成熟等問(wèn)題，目前暫無(wú)示范實(shí)證項(xiàng)目。
ALK電解槽是當(dāng)前最成熟、應(yīng)用最廣泛的電解水制氫技術(shù)。截至2024年上半年，市場(chǎng)上公開(kāi)單臺(tái)堿槽最大制氫能力可達(dá)4000標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，產(chǎn)品性能指標(biāo)比肩國(guó)際先進(jìn)水平，具有造價(jià)成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，目前已完成商業(yè)化進(jìn)程并占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，但仍然存在電流密度低、電解能耗高、功率調(diào)節(jié)范圍窄等問(wèn)題，同時(shí)由于堿性電解槽難以快速地啟停和調(diào)節(jié)負(fù)荷，其與海上風(fēng)電適配性較差。PEM電解槽在我國(guó)起步較晚，但近兩年技術(shù)裝備制造自主化發(fā)展迅速，目前國(guó)內(nèi)公布PEM最大單槽制氫規(guī)模已達(dá)400標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，正處于商業(yè)化驗(yàn)證階。PEM電解槽具有啟動(dòng)迅速、體積小、電流密度高等特點(diǎn)，且與可再生能源發(fā)電適配性強(qiáng)，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是未來(lái)5～10年最主要的發(fā)展方向。但需使用含貴金屬（鉑、銥）的電催化劑和特殊的膜材料，導(dǎo)致整體設(shè)備成本數(shù)倍于ALK電解槽價(jià)格，在一定程度上限制了其應(yīng)用規(guī)模。
除傳統(tǒng)純水電解制氫路線外，利用海水直接電解制氫技術(shù)也是近年來(lái)發(fā)展海上風(fēng)電制氫的重要技術(shù)路徑之一。海上風(fēng)電電解水制氫技術(shù)對(duì)比如下表所示。
↑ 海上風(fēng)電電解水制氫技術(shù)對(duì)比
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)先后在海水電解制氫方面實(shí)現(xiàn)突破，海水制氫技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)示范項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)。目前由氫致能源公司研制的500千瓦電解海水制氫裝備已落地深圳能源集團(tuán)媽灣電廠并正式開(kāi)展示范應(yīng)用；由謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合東方電氣開(kāi)展的無(wú)淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)獲得成功示范驗(yàn)證；除深圳能源集團(tuán)、東方電氣以外，中石化、中石油、中海油、國(guó)家能源集團(tuán)等央國(guó)企正下場(chǎng)進(jìn)軍海水制氫，共同推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。從整體來(lái)看，當(dāng)前海水直接制氫仍存在制氫效率低、產(chǎn)量不穩(wěn)定等亟待攻克的難題，距離實(shí)現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地應(yīng)用仍有一段爬坡路要走。
● 海上氫儲(chǔ)運(yùn)方式
對(duì)于海底管道輸氫，目前我國(guó)尚未開(kāi)展相關(guān)示范項(xiàng)目，而歐洲各國(guó)已探索開(kāi)展海底管道運(yùn)氫示范。其中，德國(guó)、瑞典、挪威等陸續(xù)啟動(dòng)“海上風(fēng)電制氫管道運(yùn)氫”項(xiàng)目建設(shè)；西班牙、葡萄牙和法國(guó)在2022年宣布建設(shè)連接三國(guó)的海底氫氣管道項(xiàng)目（H2Med）以響應(yīng)歐盟提出的氫能發(fā)展目標(biāo)；英國(guó)“Dolphyn Hydrogen”項(xiàng)目計(jì)劃將現(xiàn)有油氣管道改造升級(jí)以實(shí)現(xiàn)氫氣輸送。但是目前管道輸氫大多使用碳鋼管材，運(yùn)輸過(guò)程中難以避免氫脆、氫致疲勞等管材損傷，未來(lái)仍需繼續(xù)優(yōu)化提升。此外，海底管道建設(shè)還需面臨海洋環(huán)境的腐蝕性及復(fù)雜性帶來(lái)的工程安全問(wèn)題、成本高昂等不確定性風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)前階段仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
對(duì)于船舶運(yùn)氫，目前主要有氣態(tài)、液態(tài)、有機(jī)液態(tài)和固態(tài)4種儲(chǔ)氫技術(shù)方案，氫氣通過(guò)運(yùn)輸船運(yùn)至碼頭或氫氣轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)地，供陸上應(yīng)用消納?，F(xiàn)階段氣態(tài)儲(chǔ)氫和液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)相對(duì)成熟，其中氣態(tài)儲(chǔ)氫具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、充放氫速度快等特點(diǎn)，我國(guó)主要以35MPaⅢ型儲(chǔ)氫罐為主，但儲(chǔ)氫效率低、安全性較差等問(wèn)題一定程度上限制了其在船舶運(yùn)氫領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展；而液氫單次儲(chǔ)運(yùn)量約為氣態(tài)氫儲(chǔ)運(yùn)量的9倍，具有運(yùn)輸成本低、儲(chǔ)運(yùn)壓力低和安全性高等優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于大規(guī)模運(yùn)輸具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。日本、韓國(guó)和歐洲部分國(guó)家已率先開(kāi)展海上液氫運(yùn)輸船項(xiàng)目研究；國(guó)內(nèi)關(guān)于液氫運(yùn)輸船的研究目前處于船型設(shè)計(jì)階段，由中國(guó)船舶集團(tuán)第七〇八研究所研發(fā)的20000立方米級(jí)液氫運(yùn)輸船設(shè)計(jì)方案已獲得美國(guó)船級(jí)社原則性認(rèn)可證書(shū)，取得突破性進(jìn)展。然而，在氫液化關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)長(zhǎng)期落后國(guó)際先進(jìn)水平，氫膨脹機(jī)、正仲氫轉(zhuǎn)化器、液氫容器及其密封件制造等技術(shù)瓶頸亟待突破。在有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)外仍處于示范驗(yàn)證階段，應(yīng)用案例較少，日本千代田公司以甲苯-甲基環(huán)己烷為儲(chǔ)氫載體實(shí)現(xiàn)全球首次氫氣海上運(yùn)輸，但由于脫氫能耗高、儲(chǔ)氫載體性能欠佳等因素，短時(shí)間內(nèi)難以達(dá)到規(guī)?；熬邆浣?jīng)濟(jì)性。而固態(tài)儲(chǔ)氫由于與船舶適配性欠佳，存在質(zhì)量能量密度較低，大規(guī)模裝載局部較重問(wèn)題，暫無(wú)實(shí)際應(yīng)用案例。
除評(píng)估技術(shù)本身成熟度及可行性以外，遠(yuǎn)距離大規(guī)模海上輸氫還需兼顧考慮在原有海上制氫平臺(tái)基礎(chǔ)上再擴(kuò)建儲(chǔ)運(yùn)平臺(tái)的現(xiàn)實(shí)工程難點(diǎn)，其同樣是制約我國(guó)海上制氫發(fā)展的重要因素。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
隨著能源行業(yè)深入踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想，協(xié)同推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全保障，綠色發(fā)展不斷邁上新臺(tái)階。2023年來(lái)，各部門圍繞我國(guó)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃》謀劃部署的分階段目標(biāo)任務(wù)，發(fā)布了一系列政策文件，在各自領(lǐng)域釋放出發(fā)展氫能的積極信號(hào)，如國(guó)家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》，明確提出推動(dòng)氫燃料電池汽車替代、可再生能源制氫、電氫轉(zhuǎn)換技術(shù)、大規(guī)模氫能制備和利用綜合示范等重點(diǎn)任務(wù)。綠電制氫成為我國(guó)可再生能源存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)及消納的重要技術(shù)路徑，其中風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈備受行業(yè)關(guān)注。
一是海上風(fēng)電裝機(jī)量迅速提高以及氫能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展為海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》提出，重點(diǎn)建設(shè)山東半島、長(zhǎng)三角、閩南、粵東和北部灣五大海上風(fēng)電基地，圍繞資源富集區(qū)協(xié)同推進(jìn)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，建設(shè)風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)基地，截至目前沿海各省均已推出本省海風(fēng)規(guī)劃。從各省海風(fēng)規(guī)劃容量（總共接近200吉瓦）和推進(jìn)節(jié)奏來(lái)看，未來(lái)5～10年是國(guó)內(nèi)海風(fēng)新一輪建設(shè)高峰期。在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新、單機(jī)規(guī)模、深遠(yuǎn)海發(fā)展等方面取得重大突破，全球超60%的風(fēng)電裝備由我國(guó)生產(chǎn)，新增裝機(jī)容量連續(xù)多年居世界首位，截至2023年底，海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模超37吉瓦。能源產(chǎn)業(yè)鏈綠色化、現(xiàn)代化水平不斷提升，為海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)化和場(chǎng)景規(guī)?；於藞?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，以交通領(lǐng)域?yàn)楹诵?，已初步搭建起“氫?chǔ)運(yùn)加用”的全產(chǎn)業(yè)鏈條。截至2023年底，我國(guó)氫燃料電池汽車保有量約19000輛，已建成并運(yùn)營(yíng)的加氫站數(shù)量超420座；同時(shí)，氫能應(yīng)用也從交通領(lǐng)域開(kāi)始輻射到其它領(lǐng)域，各大能源、化工、鋼鐵、電氣等行業(yè)頭部企業(yè)也相繼切入氫能領(lǐng)域，將氫能作為實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要手段，其中海上風(fēng)電制氫耦合沿?；ぁ撹F、新型儲(chǔ)能等領(lǐng)域有巨大的市場(chǎng)前景，對(duì)解決海上風(fēng)電消納、傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型有重要意義。近年來(lái)氫能與燃料電池企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)型，往綠氫制儲(chǔ)運(yùn)加等產(chǎn)業(yè)鏈延伸發(fā)展，從關(guān)鍵材料、部件到裝備等環(huán)節(jié)技術(shù)和國(guó)產(chǎn)化率逐步提高，產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢(shì)明顯。
二是大型企業(yè)加快布局促使海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)格局和技術(shù)路線都呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)。市場(chǎng)格局方面，三股“電解槽裝備生產(chǎn)新勢(shì)力”加入——以金風(fēng)科技、明陽(yáng)智能、三一重工為代表的風(fēng)電材料部件及裝備企業(yè)（綠電配套供應(yīng)方），以上海重塑、廣東清能、北京億華通等為代表的氫燃料電池企業(yè)（技術(shù)正向開(kāi)發(fā)方），以電力、航天、船舶等領(lǐng)域國(guó)央企（風(fēng)電資源方）都在推進(jìn)業(yè)務(wù)延伸與閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈整合。因此，市場(chǎng)格局正在從過(guò)去以蘇州競(jìng)立制氫設(shè)備有限公司、中國(guó)船舶集團(tuán)第七一八研究所、天津市大陸制氫設(shè)備有限公司為代表的老牌電解槽生產(chǎn)企業(yè)“三分天下”，逐步向多領(lǐng)域、多群體“群雄逐鹿”轉(zhuǎn)變。技術(shù)路線方面，從堿性槽單一主導(dǎo)向多種技術(shù)共同發(fā)展轉(zhuǎn)變，PEM電解槽市場(chǎng)規(guī)模逐漸增大，SOEC、AEM電解槽產(chǎn)品下線數(shù)量逐年遞增。2023年以來(lái)，我國(guó)5兆瓦堿性電解槽實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用能力，10兆瓦產(chǎn)品已陸續(xù)下線；PEM電解槽實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)產(chǎn)品下線，開(kāi)展實(shí)證示范應(yīng)用；SOEC電解槽逐步走出實(shí)驗(yàn)室，200千瓦級(jí)產(chǎn)品投入運(yùn)營(yíng)；AEM電解槽實(shí)現(xiàn)10千瓦級(jí)產(chǎn)品下線，但仍有待實(shí)證驗(yàn)證。從電解槽下線數(shù)量來(lái)看，2023年共有47個(gè)電解槽產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)下線，相比2022年增加一倍，其中堿性電解槽下線數(shù)量達(dá)到30個(gè)。
↑ 2021－2023年我國(guó)電解槽不同技術(shù)路線產(chǎn)品下線數(shù)量
三是陸上風(fēng)光制氫一體化示范項(xiàng)目建設(shè)提速推動(dòng)電解槽產(chǎn)能提升，將帶動(dòng)技術(shù)快速迭代升級(jí)，并為海上風(fēng)電制氫發(fā)展做出有益探索。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院統(tǒng)計(jì)，截至2024年7月，中國(guó)已建成兆瓦級(jí)以上可再生能源制氫項(xiàng)目約47個(gè)，合計(jì)制氫規(guī)模約850兆瓦，綠氫產(chǎn)能將近10萬(wàn)噸/年。在建與規(guī)劃項(xiàng)目合計(jì)披露綠氫產(chǎn)能近30吉瓦。巨大的制氫需求吸引社會(huì)各方布局投資電解槽制造，電解槽產(chǎn)能持續(xù)快速提升。截至2023年底，我國(guó)共有超過(guò)50家電解槽企業(yè)披露產(chǎn)能，合計(jì)產(chǎn)能規(guī)模34.5吉瓦，相比2022年規(guī)模增幅達(dá)200%，提高了近20吉瓦。這必將為國(guó)內(nèi)電解槽技術(shù)迭代發(fā)展提供了有利的產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)大環(huán)境，帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和配套產(chǎn)業(yè)鏈成本下降，為未來(lái)海上風(fēng)電制氫成為行業(yè)重要發(fā)展方向作好鋪墊探索。
↑ 2020－2024年我國(guó)綠氫項(xiàng)目數(shù)量與規(guī)模
總體而言，當(dāng)前行業(yè)政策、技術(shù)、市場(chǎng)環(huán)境的發(fā)展態(tài)勢(shì)為海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了絕佳的土壤。但不可忽視的是，國(guó)內(nèi)外海上風(fēng)電制氫均處于起步階段，仍在探索可行的技術(shù)方案和商業(yè)化方案。國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電制氫示范項(xiàng)目如下表所示。目前項(xiàng)目進(jìn)展主要停留在各地產(chǎn)業(yè)規(guī)劃層面或企業(yè)內(nèi)部論證階段，實(shí)證示范較少，暫無(wú)實(shí)際制氫產(chǎn)出。
↑ 我國(guó)典型海上風(fēng)電制氫示范項(xiàng)目匯總
存在的問(wèn)題
● 核心技術(shù)有待突破，關(guān)鍵部件仍依賴進(jìn)口
在風(fēng)電裝備及零部件方面，雖然我國(guó)風(fēng)機(jī)制造廠商已具備十兆瓦級(jí)整機(jī)開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)制造能力，基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但是由于海上風(fēng)電對(duì)可靠性和智能化等性能要求較高，在主軸承、輕量化超長(zhǎng)碳纖葉片、變流器等關(guān)鍵部件和原材料主要依賴進(jìn)口；此外在深遠(yuǎn)海風(fēng)電建設(shè)相對(duì)滯后，浮式風(fēng)機(jī)理論基礎(chǔ)研究與國(guó)外仍有一定距離。在海上風(fēng)電制儲(chǔ)運(yùn)氫系統(tǒng)方面，首先海上風(fēng)電受海上復(fù)雜環(huán)境制約，海上風(fēng)機(jī)、電解槽及運(yùn)輸管道等核心裝備故障率高，機(jī)械裝備防腐等關(guān)鍵核心技術(shù)仍待升級(jí)；其次，海上風(fēng)電波動(dòng)性與電解槽的波動(dòng)負(fù)荷適應(yīng)能力、技術(shù)可靠性需要進(jìn)一步論證；與此同時(shí)，由于海上平臺(tái)空間有限，高密度布置下的大規(guī)模制儲(chǔ)氫安全、用氫終端長(zhǎng)距離輸送難題等關(guān)鍵技術(shù)研究成為制約海上風(fēng)電制氫的重要因素。總體上看，在核心設(shè)備制造能力、關(guān)鍵材料技術(shù)水平、關(guān)鍵部件制造工藝等方面與國(guó)外存在不同程度的差距，同時(shí)由于下游企業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品信心不足導(dǎo)致缺乏下游企業(yè)的支持，產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性等驗(yàn)證周期長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)減緩了產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
● 項(xiàng)目生命周期成本高成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵難點(diǎn)
在建設(shè)投資方面，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目的投資成本較高，主要體現(xiàn)在風(fēng)電設(shè)備、電解水制氫設(shè)備、氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)施等方面。海上風(fēng)電項(xiàng)目施工難度高，受不同海域建設(shè)條件差異影響較大，使得不同項(xiàng)目單位造價(jià)差異較大，特別是漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)項(xiàng)目平均單位造價(jià)約5.47萬(wàn)元/千瓦。下圖展現(xiàn)了漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目的各項(xiàng)成本構(gòu)成，其中浮式基礎(chǔ)在風(fēng)電機(jī)組成本中占比最高，接近70%，海上風(fēng)電基礎(chǔ)下降是漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目降本的重要手段之一。同時(shí)由于氫氣的市場(chǎng)需求尚未完全啟動(dòng)，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目的投資回報(bào)周期較長(zhǎng)，這也給投資者帶來(lái)了較大的風(fēng)險(xiǎn)；此外，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目需要考慮對(duì)海洋環(huán)境的影響，以及與漁業(yè)和其他海洋活動(dòng)的兼容性，這些因素可能會(huì)增加項(xiàng)目的復(fù)雜性和成本。
↑ 漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目成本構(gòu)成
在海上施工和運(yùn)維方面，一方面，專業(yè)化海上施工設(shè)備短缺已成為我國(guó)海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)可供利用的海上風(fēng)電安裝船只有30艘左右，年吊裝容量為4～5吉瓦。而歐洲海上風(fēng)電發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)已全部采用自升式平臺(tái)，設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、受海況影響小，進(jìn)而增加作業(yè)窗口期，同時(shí)集成負(fù)荷度高、效率高，大大縮短風(fēng)機(jī)施工安裝時(shí)間。另一方面，我國(guó)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)海上風(fēng)電（制氫）項(xiàng)目的運(yùn)維數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累仍然相對(duì)缺乏，對(duì)風(fēng)機(jī)、海上電解槽運(yùn)維技術(shù)的研究時(shí)間相對(duì)較短，海上風(fēng)電制氫運(yùn)維市場(chǎng)培育時(shí)間也相對(duì)不足，海上風(fēng)電智能化運(yùn)維水平較低，總運(yùn)維成本可占項(xiàng)目全生命周期總成本30%以上，是陸上風(fēng)電的4～5倍。因此海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目的全生命周期成本嚴(yán)重制約著產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
在電價(jià)和綠氫成本方面，2022年起我國(guó)取消對(duì)海上風(fēng)電的國(guó)補(bǔ)支持，上網(wǎng)電價(jià)從0.75元/千瓦時(shí)降至目前的0.4元/千瓦時(shí)左右，逐步向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型過(guò)渡。一方面，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家（比如英國(guó)）海上風(fēng)電電價(jià)僅為風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)電價(jià)，而我國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)企業(yè)仍需承擔(dān)至少到上一級(jí)變電站的送出工程建設(shè)投資費(fèi)用，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電支撐電價(jià)水平較高。2023年國(guó)際能源署公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，歐洲多國(guó)（如丹麥、英國(guó)）海上風(fēng)電發(fā)電成本持續(xù)降低，其中丹麥海上風(fēng)電電價(jià)已低于0.31元/千瓦時(shí)，低于我國(guó)海上風(fēng)電支撐電價(jià)。另一方面，受限于目前國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電技術(shù)不成熟、運(yùn)維成本高等問(wèn)題，海上風(fēng)電電價(jià)與國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的陸上風(fēng)電電價(jià)（約0.2元/千瓦時(shí)）對(duì)比仍有很大差距。高昂的海上風(fēng)電支撐電價(jià)直接導(dǎo)致了綠氫成本的高居不下，當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的ALK路線電解水制氫投資成本約為0.21元/立方米，海上風(fēng)電電價(jià)為0.4元/千瓦時(shí)，按照國(guó)際平均水平5千瓦時(shí)電制約1立方米氫為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，綠氫成本約為2.2元/立方米，遠(yuǎn)高于當(dāng)前國(guó)內(nèi)天然氣制氫價(jià)格（0.8～1.2元/立方米）及煤制氫價(jià)格（0.6～1.2元/立方米），因此我國(guó)海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性方面的欠缺同樣為制約發(fā)展的關(guān)鍵因素。
● 產(chǎn)業(yè)形態(tài)與政策監(jiān)管保障要素有待完善
在產(chǎn)業(yè)形態(tài)方面，當(dāng)前我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展“幕后推手”的政策引導(dǎo)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)市場(chǎng)主體主觀選擇能力，地方“以資源換投資”導(dǎo)致海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園、風(fēng)電制氫裝備項(xiàng)目等“多地落戶”，加重了企業(yè)的負(fù)擔(dān)、加劇產(chǎn)能過(guò)剩，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)加大同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)和地方不同程度的產(chǎn)業(yè)壁壘，不利于海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展。在政策標(biāo)準(zhǔn)方面，盡管我國(guó)對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予了高度重視和大力支持，但在海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域，相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)仍不完善。目前，我國(guó)尚未制定專門針對(duì)海上風(fēng)電制氫的政策和規(guī)劃，與海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域相關(guān)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞整機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)條件及安全要求，而關(guān)鍵零部件標(biāo)準(zhǔn)、海上儲(chǔ)氫技術(shù)和平臺(tái)設(shè)計(jì)、運(yùn)氫船設(shè)計(jì)以及質(zhì)量檢測(cè)平臺(tái)和試驗(yàn)方法等領(lǐng)域的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)空白，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏明確的方向和目標(biāo)。在項(xiàng)目審批方面，在海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目開(kāi)發(fā)上，需要符合海洋主體功能區(qū)規(guī)劃和國(guó)防安全部署等要求，涉海管理部門職責(zé)與權(quán)限交錯(cuò)重疊、用海審批難度大周期長(zhǎng)等或?qū)⒅萍s海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此外，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目在監(jiān)管和扶持政策等方面也存在一定程度的不足，這對(duì)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展造成了一定的制約
展望與建議
海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)作為一種創(chuàng)新的“海上風(fēng)電+”場(chǎng)景與模式，不僅解決海上風(fēng)電消納、并網(wǎng)難題，也有利于推進(jìn)清潔能源制氫、拓寬氫源供應(yīng)渠道，是風(fēng)電與氫能產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的雙贏選擇。近年來(lái)，國(guó)際海事組織升級(jí)航運(yùn)業(yè)減碳目標(biāo)，綠色低碳已成為船舶航運(yùn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，氫燃料動(dòng)力船舶可實(shí)現(xiàn)“零排放”是重要應(yīng)用路徑之一。未來(lái)隨著深遠(yuǎn)海風(fēng)發(fā)電規(guī)?；l(fā)展，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步下降，與制氫項(xiàng)目結(jié)合有望為遠(yuǎn)洋船舶提供氫氣供給服務(wù)，將在改變航運(yùn)行業(yè)商業(yè)模式的同時(shí)，也極大釋放海上風(fēng)電的價(jià)值。然而，海上風(fēng)電制氫是一項(xiàng)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在積極發(fā)展的同時(shí)，也要看到隱患和瓶頸約束等問(wèn)題，科學(xué)謀劃，合理布局。
強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，針對(duì)我國(guó)海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域政策和規(guī)劃空缺的問(wèn)題，需要研究并制定海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)近中期發(fā)展目標(biāo)和路徑規(guī)劃，因地制宜有序開(kāi)展海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)海上風(fēng)電項(xiàng)目的監(jiān)管和扶持力度，在項(xiàng)目審批方面，落實(shí)各部門主體責(zé)任，降低海上風(fēng)電項(xiàng)目在審批方面的額外成本。
強(qiáng)化海上風(fēng)電制氫關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，針對(duì)風(fēng)電裝備及零部件受制國(guó)外的問(wèn)題，亟需打破主軸承、輕量化超長(zhǎng)碳纖葉片、變流器等關(guān)鍵零部件及制造技術(shù)瓶頸；針對(duì)海上風(fēng)電波動(dòng)性致使電解槽設(shè)備出現(xiàn)的頻繁啟停技術(shù)問(wèn)題，需大力發(fā)展柔性電解槽制氫技術(shù)去解決與適應(yīng)，以及增強(qiáng)離網(wǎng)情況下的微電網(wǎng)的支撐能力。此外，海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目可行性還受儲(chǔ)運(yùn)氫成本高、技術(shù)復(fù)雜及安全性問(wèn)題等制約，仍需進(jìn)一步探索研究。
構(gòu)建完整的標(biāo)準(zhǔn)體系框架，針對(duì)海上風(fēng)電關(guān)鍵部件及核心技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題，亟需構(gòu)建覆蓋海上風(fēng)電制氫、海上高密度儲(chǔ)氫、海上大規(guī)模輸氫、氫燃料動(dòng)力船舶、海洋氫能綜合安全等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系框架以適應(yīng)氫能制/儲(chǔ)/運(yùn)/用一體化發(fā)展需要；同時(shí)全面對(duì)標(biāo)ISO、IEC、DNV等發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，合理采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，積極主導(dǎo)和參與制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，全面提升國(guó)際化程度、水平和影響。
提升對(duì)國(guó)際相關(guān)低碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的影響力，目前發(fā)達(dá)國(guó)家、跨國(guó)企業(yè)都已提出低碳?xì)?、氨、甲醇等碳排放?biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證規(guī)則，我國(guó)近期已發(fā)布《碳排放權(quán)交易管理暫行條例》，建議依次為契機(jī)進(jìn)一步提升我國(guó)綠氫產(chǎn)業(yè)“軟實(shí)力”，逐步影響和引導(dǎo)國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的制定，為后續(xù)海上風(fēng)電制氫的下游場(chǎng)景消納與國(guó)際貿(mào)易奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
