三一氢能“氢言氢语”｜风电制氢

风电制氢技术，简而言之，就是将风能转化为氢能的过程。这一技术主要依赖于电氢转换和氢气输运两大环节。首先，风力发电机利用风能驱动叶片旋转，进而通过发电机将机械能转化为电能。随后，这些电能被输送到电解水制氢系统。在电解水制氢过程中，水被分解成氢气和氧气，其中氢气作为清洁能源被储存起来，而氧气则可以作为副产品出售，以平衡部分制氢成本。电解水制氢是目前应用较广且技术相对成熟的方法之一。国内电解水制氢的能效通常在72%~82%之间，虽然仍有提升空间，但已能满足大部分应用需求。此外，风电制氢可分为并网后离岸制氢和离网制氢两种模式，每种模式都有其独特的技术路线和应用场景。风电制氢技术的应用场景十分广泛，几乎涵盖了所有需要氢气的领域。以下是一些主要的应用场景：

工业生产

氢气是许多工业生产过程中不可或缺的原料，如制造氨水、化肥，以及用于多晶硅、光纤的生产等。风电制氢为这些工业提供了绿色、可持续的氢气来源。

交通运输

随着氢燃料电池技术的不断发展，氢气在交通运输领域的应用日益广泛。风电制氢为氢燃料电池汽车、公交、卡车等提供了清洁的能源支持，有助于推动交通领域的绿色转型。

城市生活

在城市生活中，氢气可以用于供暖、制冷以及替代天然气等传统能源。这不仅可以减少城市对化石能源的依赖，还可以降低温室气体排放，改善城市空气质量。

发电储能

风电制氢还可以与电网相结合，实现电网的削峰填谷。在风电富余时制氢储存，在用电高峰时将氢气转化为电能送回电网，从而调节电网峰谷变化，提高电网的稳定性和经济性。

商业用氢

在金属冶炼、电子产品制造、玻璃工业、食品加工、航天工业等多个商业领域，氢气都有着广泛的应用前景。风电制氢为这些领域提供了更加环保、高效的能源解决方案。

图：风电制氢流程图

尽管风电制氢技术具有诸多优势，但在实际应用过程中仍面临一些挑战：

电价成本：电解水制氢的成本主要来源于电价。若电价过高，将导致制氢成本上升，影响风电制氢的经济可行性。因此，降低电价成本是推广风电制氢技术的关键。

技术成熟度：我国风电制氢技术研发起步较晚，技术成熟度相对较低。目前尚无成熟商业运行的风电制氢储能和燃料电池发电系统，这在一定程度上制约了风电制氢技术的发展和应用。

储存与运输：氢气的储存和长距离运输是制约氢能行业发展的瓶颈之一。目前，氢气的储存和运输成本较高，且存在一定的安全风险。因此，需要研发更加高效、安全的氢气储存和运输技术。

风电波动性：风电具有随机性和不稳定性，发电波动很大，这会对电解水制氢设备的稳定运行和氢气质量造成影响。因此，需要优化设备设计，提高其对风电波动的适应能力。

图：风电制氢基本控制框架图

随着海上风电技术的不断发展，海上风电制氢逐渐成为新的研究热点。与陆上风电相比，海上风电具有风速更高、发电效率更高等优势。同时，海上风电制氢还可以利用海上丰富的水资源进行电解水制氢，进一步降低制氢成本。

此外，海上风电制氢还可以解决深远海电力送出成本高的问题。通过电解水制氢将电能转化为氢能储存起来，再通过管道或船舶将氢气运输到用氢地，可以显著降低电力输送成本。

风电制氢技术作为绿色能源的创新探索之一，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。尽管目前仍面临一些挑战和困难，但随着技术的不断进步和政策的持续支持，相信风电制氢技术一定能够在未来发挥更加重要的作用，为人类的可持续发展贡献更多力量。