海上風(fēng)電制氫站電解槽的布置通常根據(jù)風(fēng)資源質(zhì)量和終端氫氣消費(fèi)用戶的地理位置來(lái)選擇。根據(jù)電解槽的安放位置(陸上/海上平臺(tái))以及是否需要鋪設(shè)海纜,海上風(fēng)電制氫可分為以下四種方式:
1. 海上風(fēng)電并網(wǎng)陸上制氫
特點(diǎn):電力從海上經(jīng)升壓站、海底電纜輸送至陸上制氫站。靠近消費(fèi)終端,氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本低,制氫系統(tǒng)安裝與維護(hù)方便。電解槽可與多種電源(如陸上風(fēng)電、光伏)連接,避免風(fēng)電間歇性問(wèn)題,提高電解槽利用率,降低氫氣生產(chǎn)成本。
優(yōu)勢(shì):技術(shù)成熟,適合靠近消費(fèi)終端的場(chǎng)景。
挑戰(zhàn):隨著離岸距離增加,海底電纜及海上升壓站成本上升,電力傳輸損耗增加,經(jīng)濟(jì)性變差。
2. 海上風(fēng)電并網(wǎng)余電制氫 + 燃料電池發(fā)電反向并網(wǎng)制氫
特點(diǎn):氫氣作為儲(chǔ)能介質(zhì),通過(guò)氫燃料電池實(shí)現(xiàn)再發(fā)電并反向并網(wǎng)。適用于綠氫終端用戶未明確的情況。
優(yōu)勢(shì):可利用余電制氫,避免棄風(fēng)問(wèn)題。
挑戰(zhàn):電-氫-電轉(zhuǎn)換效率低,氫燃料電池投資大,整體經(jīng)濟(jì)性較差。
3. 離網(wǎng)海上平臺(tái)集中制氫
特點(diǎn):電力通過(guò)海纜匯集到海上制儲(chǔ)氫裝備,集中制氫并存儲(chǔ),再通過(guò)船舶或海底管道運(yùn)輸?shù)桨渡???山柚F(xiàn)有海上油氣平臺(tái)改造為制氫平臺(tái),降低項(xiàng)目投資。
優(yōu)勢(shì):不受水深限制,無(wú)需建設(shè)海上升壓站,適合深遠(yuǎn)海風(fēng)資源開(kāi)發(fā)。
挑戰(zhàn):仍處于概念階段,缺少?gòu)?fù)雜海洋環(huán)境下的工程驗(yàn)證。海上制氫平臺(tái)、氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)(如海底管道摻氫、液氫儲(chǔ)運(yùn))等核心技術(shù)需進(jìn)一步突破。
4. 離網(wǎng)海上風(fēng)機(jī) + 電解槽一體化制氫(分散制氫)
特點(diǎn):將電解槽整合在海上風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)或底部,風(fēng)機(jī)發(fā)電直接用于電解水制氫,氫氣接入現(xiàn)有海底天然氣管網(wǎng)或?qū)S幂敋涔芫W(wǎng)。
優(yōu)勢(shì):無(wú)需建設(shè)單獨(dú)的海上制氫裝備,對(duì)電氣設(shè)備要求低。
挑戰(zhàn):依賴海底輸氣管道完成輸氫,風(fēng)機(jī)平臺(tái)空間狹小,制氫設(shè)備的模塊化集成技術(shù)以及風(fēng)電制氫一體化耦合分析技術(shù)有待優(yōu)化。