我國(guó)淡水資源相對(duì)短缺，如何解決可再生能源資源豐富和淡水資源短缺的矛盾？近日，東方電氣集團(tuán)與深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)合作，首次實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電與海水直接電解制氫一體化，在大海中利用海上風(fēng)電驅(qū)動(dòng)海水制氫。

近日，東方電氣集團(tuán)與深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)合作，首次實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電與海水直接電解制氫一體化，在大海中利用海上風(fēng)電驅(qū)動(dòng)海水制氫。

節(jié)水與消納海上風(fēng)電同行

上述項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的合作方——東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理劉泰生在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示，項(xiàng)目取得了兩個(gè)突破：一是在3級(jí)至8級(jí)大風(fēng)、0.3米至0.9米海浪干擾下，平臺(tái)首次與海上風(fēng)電直接對(duì)接，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行240個(gè)小時(shí)，海水雜質(zhì)離子阻隔率高達(dá)99.99%以上，制氫純度達(dá)到99.9%至99.99%；二是研究團(tuán)隊(duì)還完成了中石油長(zhǎng)慶油氣田采出水無純化電解制氫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，期間，示范樣機(jī)氫氣產(chǎn)量達(dá)到額定值，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量顯示氫氣純度達(dá)到99.999%。我國(guó)淡水資源相對(duì)短缺，如何解決可再生能源資源豐富和淡水資源短缺的矛盾？謝和平院士及其科研團(tuán)隊(duì)以物理力學(xué)和電化學(xué)相結(jié)合的思路，開創(chuàng)了無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)，很好地解決了上述問題。“不僅克服了淡水資源短缺的困難。”在劉泰生看來，“該技術(shù)的突破同時(shí)還解決了深遠(yuǎn)海可再生能源消納的問題。”經(jīng)測(cè)算，我國(guó)可開發(fā)的深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電資源可達(dá)20億千瓦。利用深遠(yuǎn)海的可再生能源在海上制氫，然后再就地轉(zhuǎn)化為氨，使得可再生能源就地轉(zhuǎn)化為綠色原材料。“這將開啟海洋能源利用新賽道，也能切實(shí)解決深遠(yuǎn)海風(fēng)力資源的消納問題。”劉泰生說。

有望實(shí)現(xiàn)“海陸并舉”

在劉泰生看來，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)前景廣闊，未來有助于實(shí)現(xiàn)“海陸并舉”。在海上，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)可與海上風(fēng)電、光伏、石油鉆井平臺(tái)等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海綠色電力就地消納，解決深遠(yuǎn)海電力難以傳輸回陸地的難題，大幅降低風(fēng)電傳輸、消納成本和制氫成本，并進(jìn)一步就地轉(zhuǎn)化生產(chǎn)綠氨、綠色甲醇等高附加值化工產(chǎn)品，加快推進(jìn)海洋可再生能源的綜合開發(fā)和利用。在陸上，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)可用于油氣田采出水、火電廠脫硫廢水等工業(yè)廢水制氫，以及城市內(nèi)的生活污水制氫，不僅可有效降低水處理成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫增值，還能為綠色節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。“尤其是西北地區(qū)，風(fēng)光資源豐富但水資源匱乏，無法實(shí)現(xiàn)淡水制氫，而諸如居民生活廢水、苦咸水、鹽湖水等，都可以制氫。”劉泰生說，“這種技術(shù)可以充分利用當(dāng)?shù)厣钌a(chǎn)廢水等來制氫，切實(shí)解決清潔能源消納和利用問題。”

或成能源開發(fā)新路徑

那么，如何推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展？目前而言，還需攻克一些難題。“電解水制氫最大的成本來自于用電，如果電價(jià)下降到合適區(qū)間，綠電電解水制氫將比煤化工制氫更有優(yōu)勢(shì)，而且產(chǎn)出的還是綠氫。”劉泰生說。“建議允許隔墻售電，讓電站多種經(jīng)營(yíng)，在出售電力的同時(shí)，將富余電力用來制氫，這是消納可再生能源非常好的方式。”據(jù)劉泰生介紹，東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司在福建曾做過測(cè)算，根據(jù)目前的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)，若將電站的棄電用于制氫，制氫的成本可低至5元/公斤。盡管目前還有諸多的困難，但是研究團(tuán)隊(duì)仍然充滿信心。謝和平院士認(rèn)為，通過將取之不盡的海水資源直接制氫，并結(jié)合海上風(fēng)電技術(shù)，將改變未來能源開發(fā)路徑。