广东省海上风电制氢产业发展研究

张洒洒，杨伦庆，刘 强，覃雯琪，朱 婵，王 琼

（广东省海洋发展规划研究中心，广州 510220）

氢能逐步“出圈”，海上风电制氢或将成为广东省实现绿色发展的下一个风口。海上风电具有时空分布不确定性，对现有电力系统运行方式构成挑战，海上风电大规模投产后面临消纳、并网等难题，使得海上风电未能发挥最大经济效益。风电制氢是指风力发出的电通过水电解制氢设备后以电解水的方式产生氢气，氢气便于长期存储[1]。将海上风电与氢能结合，发展海上风电制氢，是解决海上风电消纳、并网难题的有效路径，有利于拓展能源渠道、推进清洁能源制氢、推动风能等可再生能源与传统能源在电力系统的高质量发展，有利于带动海上风电制氢产业加速发展，完善广东省氢能产业链，形成巨大经济规模，实现风电与氢能产业的双赢。

1 广东省发展海上风电制氢的意义

广东省是我国海上风电大省，全省海上风电规划装机容量为6 685 万kW，抓住机遇、提前布局“海上风电+氢能”势在必行。但是，海上风电大规模投产后将面临消纳、并网等难题。海上风电制氢突破了传统的氢能概念，可以利用海上风电直接制备氢气，风电机组产生的电能通过水电解制氢设备后以电解水的方式产生氢气，氢能是优质的战略能源，发展海上风电制氢产业大有可为。

1.1 实现碳达峰、碳中和目标

资料显示，我国将在2030 年实现碳达峰，国内氢气的年需求量将达到3 715 万t；2060 年实现碳中和，氢气的年需求量将增至1.3 亿t 左右[2]。据统计，2020 年我国氢气产量为2 050 万t，距离实现碳达峰、碳中和还存在一定差距，制氢发展大有可为。海上风电制氢属于“绿氢”[3]，可真正实现二氧化碳零排放，对环境友好，发展绿氢是广东省践行双碳目标的优良选择。

1.2 完善氢能产业链

目前，广东省氢能供给来源依旧以碳排放最高的煤制氢为主，风电制氢是氢能产业链中制氢环节的一部分，可以助力制氢环节深度脱碳，扩大绿氢在供给中的占比。海上风电制氢产业链包括上游氢的制备处理、中游氢的储运加注、下游氢的综合应用和公共服务等环节。海上风电制氢能促进产业链上、中游加速发展，与下游储氢、运氢、加氢、燃料电池等应用领域发展相互牵引，推动电解槽机构聚集，形成规模经济效应，促进氢气储运装备业发展，带动海陆的氢气运输通道、装备产业发展，成为海洋建筑、海工装备产业的新兴增长极。

1.3 促进氢能与海上风电转型

一方面，发展海上风电制氢有利于加快海上风电产业转型。现阶段，电网建设速度难以赶上海上风电产业发展步伐，并网量低成为限制风电快速发展的瓶颈之一。采用海上风电+制氢的方式，促使氢能产业与海上可再生能源联合，有利于发挥氢能的储能作用，发电高峰期将多余的电力转换为氢气，低峰期再将氢气变成电输入电网，可以避免浪费并保证电力平稳输出，为海上风电离网发电提供新思路。数据显示，1 000 万kW 风电基地每小时可以生产200 万m3氢气，这相当于833 t 标准煤热值的能量。另一方面，发展海上风电制氢有利于推动海上风电走向深远海。深远海风电须构建海上输电网络来实现电力送出，将大大增加发电成本，风电直接用于制氢，无须新建海上输电系统，避免长距离输电损耗，降低氢气输送成本，减少对现有输电网络的依赖，提高风能利用率。据测算，风电制氢模式的电能利用效率比风电并网模式至少高3 倍[4]。

1.4 形成巨大经济规模

广东省是全国海上风电规划装机容量最大的省份之一，预计到2030 年底，建成投产的海上风电装机容量约为3 000 万kW。数据显示，我国海上风电年平均利用小时数约为2 500 h。参照2019 年末并网率，将未并网的风电用于制氢，根据当前电价测算，年收益约为373.6 亿元。从风电制氢收入单维度考虑，按5 kW·h 电能产生1 m3氢气的标准计算，广东省海上风电每年可生产131 亿m3氢气，按当前氢气市场价格计算[5]，可创造700～819 亿元产值。

2 广东省发展海上风电制氢的优势与短板

广东省海上风电规划装机容量大，发展海上风电制氢的基础条件好，优势较为明显。总的来看，广东省发展海上风电制氢具备较好的基础条件，但同时面临不少短板。

2.1 优势

2.1.1 具有丰富的风能资源

广东省拥有长4 114.3 km 的大陆海岸线和面积41.93 万km2的辽阔海域，近海海域风能资源理论总储量超过1 亿kW，海上风能资源丰富。

2.1.2 产业发展基础扎实

目前，广东省已建成投产的海上风电装机容量超过100 万kW。氢能使用下游端布局日趋合理，海上风电制氢的上中下游产业发展基础扎实。

2.1.3 科技实力雄厚

广东省在氢能利用程度、储能技术水平、充电桩和智能电网建设规模等方面位居全国前列，已建成“制、储、运、加、用”全产业链的生产模式，部分企业在全国处于行业领先地位。佛山市在全国首创“氢能进万家”智慧能源示范社区项目，其已经成功付诸实践。

2.1.4 政策保障有力

在推进氢能发展领域，广东省出台文件支持建设海上制氢综合开发示范工程，打造多渠道、多元化的氢能供给体系；探索制定全国首个加氢站行政审批验收流程，出台全国首个加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持政策。

2.2 短板

2.2.1 核心关键技术亟待突破，尚未自主掌控

目前，广东省氢能产业掌握了一批核心技术，但在电解水制氢、高压加氢枪研制、氢气储运等方面与国际先进水平相比仍有差距。与天然气运输船制造相比，氢气运输船的研制更为困难，液化天然气要在-163 ℃以下储存，液化氢要在-253 ℃以下存储[6]，氢气运输船建造方面需要技术突破。

2.2.2 面向全产业链的标准体系有待建立，现有标准体系缺乏针对性

与发达国家将氢气作为清洁能源不同，我国目前仍将氢气按照危险化学品管理，尚未在生产、加注和下游利用等环节建立完善的技术标准及监测、安全管理体系。广东省积极实施标准化引领氢能产业高质量发展的战略，已取得一些成效，例如，佛山市创立的国家氢能技术标准创新基地主导、参与制定了若干氢能国家标准，但仍未能进一步聚焦、细化到海上风电制氢上，直接制约了海上风电制氢产业的发展。从海上制氢装备到海陆氢气储运、加注等，覆盖海上风电制氢全产业链的标准、计量和合格评定体系有待建立与完善。

2.2.3 面向全产业链的政策框架有待完善，缺少对全产业链的政策支撑

从行业产业链上下游看，目前，广东省在下游氢能源的推广和建设上在国内较为领先，但缺少从海到陆上下游联动的项目经验。对比在风电制氢领域先行的欧洲国家，广东省在规划设计、应用渠道、布局分布和入网消纳等方面还有差距[7]。广东省海上风电开发大部分由地方政府或单一企业主导，与下游绿氢消费端的各部门缺乏协同，统筹规划不够明晰。

2.2.4 金融支持有待加强，金融支持力度不足

与发达国家相比，广东省现有政策缺少以绿色金融支持氢能产业发展的着力点。支持海上风电制氢研发和示范项目建设的专项贷款、基金较少。海上风电制氢产业的信贷风险补偿和奖补激励机制不够健全，未能吸引资本进场。在资金扶持、融资增信、贷款奖励等方面，仍需要探索和出台更具有针对性的政策，建立绿色投融资体制机制，以提高氢能项目融资的可获得性。

3 国内外对海上风电制氢的有益探索

3.1 国际层面

从国际来看，海上风电制氢项目大致可以分为充分投资型、规模引领型、商业运作型、巨头牵引型、国家战略型和多元利用型[8-10]。一是充分投资型。2022 年，英国企业建成目前全球最大的海上风电场，其风电用于生产绿色氢气，为石油和天然气精炼厂提供动力。二是规模引领型。荷兰首个海上风电制氢示范项目预计在2027 年实现首次送电，计划到2040 年达成海上风电装机规模10 GW、年产80 万t 绿色氢气的目标。三是商业运作型。比利时计划在2025 年前建成本国首个投运商业化的海上风电制氢项目。四是巨头牵引型。作为法国能源巨头，道达尔能源公司牵头海上风电制氢，探索综合利用海上风电、波浪能、氢能等能源为海洋油气平台供电的新模式。五是国家战略型。德国的国家战略支持海上风电制氢。在国家氢能战略中，海上风电制氢成为德国重点发展方向之一。六是多元利用型。新加坡能源企业开发建设一站式海上平台，利用海上风电制氢和制氨，实现海上风电多元化利用。

3.2 国内层面

从国内来看，海上风电制氢项目大致可以分为国家战略型、投资带动型、多元合作型、技术研发型和产业融合型[10]。一是国家战略型。我国积极出台政策，引导企业建设海上风电场项目，生产绿色氢气。二是投资带动型。我国部分企业合作运营深远海风电融合示范风电场项目，拉动风电制氢、海水淡化和装备制造等相关产业的投资。三是技术研发型。我国企业积极开展海上风电制氢工业技术研究，设计和优化海上风电制氢工艺，提出技术和经济可行性的边界条件。四是产业融合型。我国企业聚焦海洋绿色能源开发及利用，共同推进海上风电制氢及其储运技术与装备的研发及产业化，推动绿色海洋经济发展。

4 对策建议

4.1 加强顶层设计，进一步打通海上风电制氢产业链

一是统筹海上风电场开发建设整体规划。做好海上风电场安全影响评估论证工作，破解同质化、无序化的盲目开发乱象，因地制宜逐步建立与下游绿氢消费端紧密联系的多领域、差异化总体布局。二是推动风电制氢产业链整体开发建设。因地制宜，制定氢能生产、运输、储存、利用等全产业链的发展路线图。上游探索发展低成本水电解制氢技术。中游建立与绿氢应用相适应的供氢网络。下游用氢市场紧抓绿氢重点应用领域，拓宽市场需求，推进氢能产业集成创新应用示范项目建设。三是提供海上风电制氢产业发展保障。加大财政支持力度，落实碳定价、排放限制补贴、退税等优惠政策，重点支持企业利用弃风电力优先发展“电转气”项目，引导海上风电产业与氢能产业耦合、互补发展，对符合条件的企业予以奖励。

4.2 强化技术攻关，构建海上风电制氢全产业链体系

一是加大前沿硬核“空白”技术攻关。重点攻克关键技术短板，实现技术应用完全国产化。二是优先发展远距离、低成本的输氢技术。增强规模化海上风电制氢、储氢、输氢一体化技术能力，扩大运输经济半径，以应对中远期长距离、跨区域氢能应用的发展态势。三是加强海上风电制氢科研队伍建设。启动一批重大科研项目立项，以省级以上工程实验中心、工程中心和重点实验室为重点，推进国家级创新平台建设，加强核心技术独立创新、联合创新。

4.3 加强金融支撑，高效服务海上风电制氢可持续发展

一是引导金融支持向海上风电制氢倾斜。科学制定可持续的财政补贴和税收政策，推动银行、保险、担保机构等建立投贷联盟，促进实施新型海上风电制氢金融补贴计划，加大对产业链配套基础设施的支持力度，优先给予补贴确权贷款。二是鼓励拓宽投融资渠道。探索信托投资、股权投资、风险投资等海上风电制氢相关的新型投融资方式和金融服务模式，创新培育海上风电保险业务等新险种，降低绿色信贷风险权重的可能性。三是建立和完善海上风电制氢产业链企业信用担保体系。协调金融机构加大对专项债券安排项目的配套融资支持力度，支持符合条件的项目争取利用专项债券作为项目资本金，提高中小企业融资能力，扩大融资规模，保障资金需求。

4.4 打造先行示范，促进形成海上风电制氢产业集群

一是加快海上风电全产业链基地建设。聚焦海上风电产业关键环节，推动海上风电技术进步，加快阳江、中山、粤东产业基地建设，推动产业集聚发展。二是打造海上风电制氢示范项目。加快海上风电制氢多项目全容量投产并网，推进局部地区完成自主供氢、自主用能、循环利用的氢能社会示范项目，促进风电和氢能装备采购生产本地化、高端化，打造区域经济发展新引擎。三是探索建立海上风电制氢产业集群。以产业链引领为导向，主动对标国内外一流标准，围绕风电制氢装备制造、研发设计、检测认证、智慧运维与管理等方面，做好延链、补链、强链工作。支持龙头企业实行总承包模式开发示范项目，加快形成以大企业为核心、相关配套企业聚集发展的海上风电制氢产业集群。

5 结语

海上风电制氢是一种新兴的海洋能源综合利用方式，随着能源转型升级压力的不断增大和海上风电产业规模的不断壮大，未来发展前景可期。对海上风电制氢产业发展进行积极引导，助推广东省能源转型升级，这是广东省实现碳达峰、碳中和目标的必然选择。