2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發(fā)展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“國際新興風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在18日下午召開的國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會暨中國-東盟清潔能源能力建設計劃年度活動宣介會上，荷蘭應用科學研究院可再生氣體部總監(jiān)René Peters發(fā)表了《荷蘭海上風電制氫經(jīng)驗和案例分享》的主題發(fā)言。

　　

　　

　　René Peters：大家好，我是René Peters，今天我的演講主題是海上風電制備綠氫，同時介紹在荷蘭第一個試點項目，首先簡要介紹一下TNO，它是荷蘭國家應用科學院研究院，擁有近3000名員工，大部分來自學術(shù)研究領域，我在TNO已經(jīng)工作22年，目前負責可再生氣體以及氣體技術(shù)研發(fā)工作，我也為荷蘭經(jīng)濟事務與環(huán)境政策部提供政策咨詢，同時也是荷蘭油氣級可再生能源上游供應商協(xié)會NIO理事會成員。TNO作為應用科學研究機構(gòu)，只在知識企業(yè)在能源轉(zhuǎn)型領域的創(chuàng)新，并為新技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)轉(zhuǎn)換，一方面我們接受委托研究，另一方面也為政府提供咨詢支持。

　　

　　北海一直是海域鄰國以及北歐國家重要的能源來源，過去北海一直是油氣開采的重點區(qū)域，如今北海已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)型成為可再生能源重陣，特別是未來風能開發(fā)的陣地所在。荷蘭位于北海南部東側(cè)，西側(cè)為英國，橙色色塊就是現(xiàn)在已經(jīng)在建或者規(guī)劃建設的海上風電場，而TNO和行業(yè)都開始思考油氣行業(yè)的這些機件包括管網(wǎng)、擴節(jié)氣田、海上平臺，是否可以為企業(yè)附近規(guī)劃建設的風場提供設施優(yōu)勢。

　　

　　目前TNO正與合作伙伴共同探索，已經(jīng)明確了若干海上風電整合現(xiàn)有油氣器件改革再利用的方式。在未來十年油氣平臺電氣化將有效實現(xiàn)現(xiàn)有油氣平臺的減排脫碳，電氣化不僅能夠減少碳排，也可以減少甲烷、氮氧化物以及硫氧化物等環(huán)境污染五的排放。

　　

　　在北海運用的第二大集約是碳排放與風存CCS，可將近岸工業(yè)排放的二氧化碳存儲在北海海底開采完畢的天然氣田或蓄水層里。挪威已經(jīng)開始這方面的實踐，但英國、荷蘭、丹麥等北海沿岸的國家也開始計劃大規(guī)模開展海底底下初探項目，要將二氧化碳放入地下儲存空間也需要用到電力，海上風電場可為此提供電力。

　　

　　我今天的主題，是氫能的轉(zhuǎn)化，即將海上風電通過現(xiàn)有海上平臺，通過海水電解生成氧氣和氫氣，實現(xiàn)海水電解制氫。如此一來，約有80%的可再生電能可以轉(zhuǎn)化為氫能，氫能可以氣態(tài)，經(jīng)由管網(wǎng)輸送上岸。再進一步并與陸上能源系統(tǒng)，我們正在開展技術(shù)及經(jīng)濟效益可行性研究，并且在荷蘭啟動了全球第一個海上風電制氫試點項目，根據(jù)這些規(guī)劃，北海將由過去單純的油氣開采轉(zhuǎn)化為復雜的海上風電、海上太陽能，荷蘭目前正在研發(fā)海底底下儲碳、電解制氫并通過管網(wǎng)運輸上岸的一整套體系。未來，開采完畢的天然氣田也可能計劃用于氫氣儲存，因此，北海未來的規(guī)劃將建成復雜的電力及氣體能的儲存包括天然氣、電力、二氧化碳當然還有氫氣，從而讓北海復雜的能源架構(gòu)得以建立。

　　

　　具體來看海上風電制氫這種方法，如果海上風電離岸較遠比如說在100公里甚至更遠，通過高壓直流電纜把它輸送上岸，就會變的更有難度，而且能耗損失也會大幅的上升，那么這樣直接在海上用風能制氫就成為具有吸引力的方案，也就是把制氫設施直接建設在海上，這樣有幾種方案可以選擇，比如海上平臺，便于在海上安裝電解設施用于制氫，還有在風機內(nèi)部直接發(fā)電制氫，這樣的話制氫用電解槽可直接安裝在海上風機的基礎上，風機的主要作用就是發(fā)電制氫，通過平臺把氫氣經(jīng)由管網(wǎng)輸送上來，要滿足產(chǎn)業(yè)的需求我們到底需要多大海上風電的產(chǎn)能呢？

　　

　　就荷蘭而言，目前用氫量為一兆噸，均由天然氣生產(chǎn)，通過海上風電來滿足這個需求，需要10GW的海上風電，才能產(chǎn)生1兆噸綠氫來替代現(xiàn)在的工業(yè)用灰氫。據(jù)預期，未來氫能需求將大幅增長，因為氫能未來還應用于交通重型運輸、家庭供暖等等。與此同時，工業(yè)對氫能的需求會繼續(xù)的上升，除此之外鋼鐵行業(yè)也需要大量的熱能，未來可以通過氫氣來冶煉鋼鐵。其一海上風電直接岸上制氫，這樣的話海上仍要建設升壓站，把風機電力升壓以后以高壓直流形式通過海底電纜送出，再通過岸上的電解設施，利用風電電解制氫，氫氣可能需要加壓把它注入荷蘭，目前正在建設的國家氫氣骨干管網(wǎng)，海上風電生產(chǎn)的電力可以通過氫氣的形式，輸送上岸，并入能源體系，這樣海上風電不需要并電網(wǎng)，若要在海上進行風電直接制氫，所有風機之外的設施都要建設在海上平臺之上，這樣的話海上風電就直接轉(zhuǎn)化為氫能，通過海底的輸送管道，輸送上岸，完備的天然氣管網(wǎng)基建是歐洲的一大優(yōu)勢，未來十年天然氣開采逐步停止之后，可以用于輸氫氣，海底管網(wǎng)直徑可達1米，輸送能力非常強，可以輸送10-15GW所用的氫氣。

　　

　　介紹一下荷蘭目前進行的可行性試點項目，這是全球第一個海上風電制氫的試點項目，在海牙斯海弗寧恩近海，平臺采用的是之前建設的油氣開采平臺，目前這個平臺仍然用于油氣的開采，但平臺能距離海上風電場比較近，平臺把這個風電場獲取綠色的風電，在平臺上進行電解制氫，1GW的產(chǎn)能。氫氣和正在開采的天然氣進行混合，再和其他的平臺P15D所產(chǎn)油的油氣進行匯總，在P15D平臺上把油氣進行分離，把氫氣與天然氣輸送到鹿特丹港。試點項目中，氣體管網(wǎng)中的氫氣比是1%，對天然氣而言不會產(chǎn)生任何影響。目前我們正在生產(chǎn)電解槽，預計明年可以進行海裝，希望2022年底可以開始投產(chǎn)制氫。那么將成為世界首個海上風電制氫的試點。

　　

　　平臺本身是非常典型的油氣開采平臺，人員從直升機登陸平臺，電解用水較直接用淡化后的海水，我們采用反滲透法把海水轉(zhuǎn)化為純水，再把純水電解為氫氣和氧氣，氧氣直接釋放掉，因為不蘊含任何能量，80%的電能會轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣和天然氣進行混合，輸送上岸，這就是試點項目的技術(shù)解決方案，試點的目的是利用綠色電力制氫并非新概念、新技術(shù)。但我們希望進一步探究，如果在海上用氯點制氫會怎樣，有海上經(jīng)驗的人都知道海上的工礦非常的復雜，成本很高，運維的需求也更高，為此我們希望和路上制氫相比，海上制氫的技術(shù)復雜度和成本都位于什么水平，這也是我們通過這個項目要解決的第一個挑戰(zhàn)。

　　

　　海上電解制氫設施的運作問題，如果直接接上海上風機產(chǎn)生的電力，由于風力不穩(wěn)，風電的產(chǎn)出會有波動，那么直接接入電解槽對風電的動態(tài)特征會產(chǎn)生怎樣的反映，效率會保持不變嗎？能不能夠自動的啟停，制氫效率又受到什么樣的影響，我們也想了解整個系統(tǒng)運作性能。除了電解槽，還有海水淡化反滲透處理設備，相關(guān)電力設備，這些設備都要高效的配合，實現(xiàn)良好的運作，最后我們想了解天然氣混氫的可能性。在歐洲許多項目的準備把氫氣和天然氣混合運輸，那么是運輸純氫還是和天然氣混起來，如何來監(jiān)測天然氣的混合占比都是問題，我們要優(yōu)化用戶端的供給和使用，必須要提到一點就是安全的問題。

　　

　　因為要保證海上電解設施能夠在安全的情況下進行運作，平臺本身羅列了一些數(shù)據(jù)，十年前是投產(chǎn)的一個平臺，目前仍在開采油氣。我們在這個平臺上加裝制氫的設備，人員可以登陸平臺操作，但是平臺也可以無人值守，它的海域海水較淺，安裝基礎平臺和風機都是相對比較容易一些。這個平臺已經(jīng)實現(xiàn)了電器化的零排放，平臺的技術(shù)規(guī)格也能接入海上風電廠的電力用來制氫。電解槽會安裝在平臺最上層，裝機容量為1GW，安裝在40尺的集裝箱內(nèi)，電解槽上方會安裝另一個集裝箱，用于容納海水淡化設備和和電力裝置。這些設備需要經(jīng)過特殊的設計，因為海上的環(huán)境包括咸水和暴雨等等，能夠?qū)崿F(xiàn)長時間海上運作的技術(shù)要求，我們計劃采用PEM電解槽和海上未來可用于海上光伏的波動進行自洽。電解槽于挪威的公司生產(chǎn)，裝機容量是1GW，每小時用水300升，產(chǎn)氫能力達到每小時200標方，氫氣的純度極高，出口壓力高達30，由于出口壓力高，不需要進行二次加壓進行輸送，30標方的出口壓力已經(jīng)足以直接把氫氣輸送上岸，并入陸上的管網(wǎng)。

　　

　　這只是試點項目只是第一步，未來海上電解制氫的規(guī)模必然要急劇的擴增，poshydon的項目計劃在2022年安裝電解槽，陸上對系統(tǒng)整合進行測試，包括不同裝置部件的組合、通訊設置和安全。安裝后，投產(chǎn)期限至少為一年到2023年，以后要考慮怎么擴大項目范圍，迎合未來長期發(fā)展的實際需求，盡可能快的把海上風電做大做強，有效的輸送氫氣上岸。現(xiàn)在有很多合作方，我們希望能夠涉及整個價值鏈，更全面的學習和實踐海上的制氫技術(shù)。試驗項目結(jié)束后，還需要朝著規(guī)模化的方向發(fā)展。我們需要實現(xiàn)100MW的電解制氫水平，當然最終在2030年實現(xiàn)GW級的電解裝機容量，從現(xiàn)有的1MW逐步擴展到2030的GW起。部分歐洲國家已經(jīng)宣布未來5年要實現(xiàn)100MW的海上電解制氫產(chǎn)能，生產(chǎn)出來的綠氫要到工業(yè)集群和市場進行消納，將通過Gasunie目前正在建設的荷蘭國家輸氫骨干網(wǎng)絡實現(xiàn)。

　　

　　Gasunie是荷蘭輸氣設施運營企業(yè)管理著龐大的天然氣管網(wǎng)，目前荷蘭已經(jīng)逐步停止格羅寧根地區(qū)的天然氣開采，部分天然氣管網(wǎng)可以用于其他用途。為此一部分現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)會進行改建用于百分之百氫氣的輸配，它叫做荷蘭氫氣骨干運輸網(wǎng)，這個管網(wǎng)也通過阿姆斯特丹和路鹿特丹港和海上的設施互聯(lián)互通，未來還會直通格羅寧根島，我們可以把海上風電轉(zhuǎn)化為氫氣，通過改建后的天然氣管網(wǎng)進行輸氫，與荷蘭幾大工業(yè)集群，實現(xiàn)互聯(lián)互通和鄰國的工業(yè)集群也相通，包括比利時、德國和對岸的英國，可以打造一個完整的全面的氫能的價值鏈，海上氯電制氫通過管網(wǎng)、運輸、儲存，也可以用地下巖穴進行大規(guī)模的儲存平衡供需，輸配至工業(yè)用戶用綠氫來實現(xiàn)生產(chǎn)流程脫碳，構(gòu)成西北歐的綠氫經(jīng)濟藍圖。

　　

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　　（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）