廣東省海上風電制氫產業發展研究

張灑灑，楊倫慶，劉 強，覃雯琪，朱 嬋，王 瓊

（廣東省海洋發展規劃研究中心，廣州 510220）

氫能逐步“出圈”，海上風電制氫或將成為廣東省實現綠色發展的下一個風口。海上風電具有時空分布不確定性，對現有電力系統運行方式構成挑戰，海上風電大規模投產后面臨消納、并網等難題，使得海上風電未能發揮最大經濟效益。風電制氫是指風力發出的電通過水電解制氫設備后以電解水的方式產生氫氣，氫氣便于長期存儲[1]。將海上風電與氫能結合，發展海上風電制氫，是解決海上風電消納、并網難題的有效路徑，有利于拓展能源渠道、推進清潔能源制氫、推動風能等可再生能源與傳統能源在電力系統的高質量發展，有利于帶動海上風電制氫產業加速發展，完善廣東省氫能產業鏈，形成巨大經濟規模，實現風電與氫能產業的雙贏。

1 廣東省發展海上風電制氫的意義

廣東省是我國海上風電大省，全省海上風電規劃裝機容量為6 685 萬kW，抓住機遇、提前布局“海上風電+氫能”勢在必行。但是，海上風電大規模投產后將面臨消納、并網等難題。海上風電制氫突破了傳統的氫能概念，可以利用海上風電直接制備氫氣，風電機組產生的電能通過水電解制氫設備后以電解水的方式產生氫氣，氫能是優質的戰略能源，發展海上風電制氫產業大有可為。

1.1 實現碳達峰、碳中和目標

資料顯示，我國將在2030 年實現碳達峰，國內氫氣的年需求量將達到3 715 萬t；2060 年實現碳中和，氫氣的年需求量將增至1.3 億t 左右[2]。據統計，2020 年我國氫氣產量為2 050 萬t，距離實現碳達峰、碳中和還存在一定差距，制氫發展大有可為。海上風電制氫屬于“綠氫”[3]，可真正實現二氧化碳零排放，對環境友好，發展綠氫是廣東省踐行雙碳目標的優良選擇。

1.2 完善氫能產業鏈

目前，廣東省氫能供給來源依舊以碳排放最高的煤制氫為主，風電制氫是氫能產業鏈中制氫環節的一部分，可以助力制氫環節深度脫碳，擴大綠氫在供給中的占比。海上風電制氫產業鏈包括上游氫的制備處理、中游氫的儲運加注、下游氫的綜合應用和公共服務等環節。海上風電制氫能促進產業鏈上、中游加速發展，與下游儲氫、運氫、加氫、燃料電池等應用領域發展相互牽引，推動電解槽機構聚集，形成規模經濟效應，促進氫氣儲運裝備業發展，帶動海陸的氫氣運輸通道、裝備產業發展，成為海洋建筑、海工裝備產業的新興增長極。

1.3 促進氫能與海上風電轉型

一方面，發展海上風電制氫有利于加快海上風電產業轉型。現階段，電網建設速度難以趕上海上風電產業發展步伐，并網量低成為限制風電快速發展的瓶頸之一。采用海上風電+制氫的方式，促使氫能產業與海上可再生能源聯合，有利于發揮氫能的儲能作用，發電高峰期將多余的電力轉換為氫氣，低峰期再將氫氣變成電輸入電網，可以避免浪費并保證電力平穩輸出，為海上風電離網發電提供新思路。數據顯示，1 000 萬kW 風電基地每小時可以生產200 萬m3氫氣，這相當于833 t 標準煤熱值的能量。另一方面，發展海上風電制氫有利于推動海上風電走向深遠海。深遠海風電須構建海上輸電網絡來實現電力送出，將大大增加發電成本，風電直接用于制氫，無須新建海上輸電系統，避免長距離輸電損耗，降低氫氣輸送成本，減少對現有輸電網絡的依賴，提高風能利用率。據測算，風電制氫模式的電能利用效率比風電并網模式至少高3 倍[4]。

1.4 形成巨大經濟規模

廣東省是全國海上風電規劃裝機容量最大的省份之一，預計到2030 年底，建成投產的海上風電裝機容量約為3 000 萬kW。數據顯示，我國海上風電年平均利用小時數約為2 500 h。參照2019 年末并網率，將未并網的風電用于制氫，根據當前電價測算，年收益約為373.6 億元。從風電制氫收入單維度考慮，按5 kW·h 電能產生1 m3氫氣的標準計算，廣東省海上風電每年可生產131 億m3氫氣，按當前氫氣市場價格計算[5]，可創造700～819 億元產值。

2 廣東省發展海上風電制氫的優勢與短板

廣東省海上風電規劃裝機容量大，發展海上風電制氫的基礎條件好，優勢較為明顯。總的來看，廣東省發展海上風電制氫具備較好的基礎條件，但同時面臨不少短板。

2.1 優勢

2.1.1 具有豐富的風能資源

廣東省擁有長4 114.3 km 的大陸海岸線和面積41.93 萬km2的遼闊海域，近海海域風能資源理論總儲量超過1 億kW，海上風能資源豐富。

2.1.2 產業發展基礎扎實

目前，廣東省已建成投產的海上風電裝機容量超過100 萬kW。氫能使用下游端布局日趨合理，海上風電制氫的上中下游產業發展基礎扎實。

2.1.3 科技實力雄厚

廣東省在氫能利用程度、儲能技術水平、充電樁和智能電網建設規模等方面位居全國前列，已建成“制、儲、運、加、用”全產業鏈的生產模式，部分企業在全國處于行業領先地位。佛山市在全國首創“氫能進萬家”智慧能源示范社區項目，其已經成功付諸實踐。

2.1.4 政策保障有力

在推進氫能發展領域，廣東省出臺文件支持建設海上制氫綜合開發示范工程，打造多渠道、多元化的氫能供給體系；探索制定全國首個加氫站行政審批驗收流程，出臺全國首個加氫站建設運營及氫能源車輛運行扶持政策。

2.2 短板

2.2.1 核心關鍵技術亟待突破，尚未自主掌控

目前，廣東省氫能產業掌握了一批核心技術，但在電解水制氫、高壓加氫槍研制、氫氣儲運等方面與國際先進水平相比仍有差距。與天然氣運輸船制造相比，氫氣運輸船的研制更為困難，液化天然氣要在-163 ℃以下儲存，液化氫要在-253 ℃以下存儲[6]，氫氣運輸船建造方面需要技術突破。

2.2.2 面向全產業鏈的標準體系有待建立，現有標準體系缺乏針對性

與發達國家將氫氣作為清潔能源不同，我國目前仍將氫氣按照危險化學品管理，尚未在生產、加注和下游利用等環節建立完善的技術標準及監測、安全管理體系。廣東省積極實施標準化引領氫能產業高質量發展的戰略，已取得一些成效，例如，佛山市創立的國家氫能技術標準創新基地主導、參與制定了若干氫能國家標準，但仍未能進一步聚焦、細化到海上風電制氫上，直接制約了海上風電制氫產業的發展。從海上制氫裝備到海陸氫氣儲運、加注等，覆蓋海上風電制氫全產業鏈的標準、計量和合格評定體系有待建立與完善。

2.2.3 面向全產業鏈的政策框架有待完善，缺少對全產業鏈的政策支撐

從行業產業鏈上下游看，目前，廣東省在下游氫能源的推廣和建設上在國內較為領先，但缺少從海到陸上下游聯動的項目經驗。對比在風電制氫領域先行的歐洲國家，廣東省在規劃設計、應用渠道、布局分布和入網消納等方面還有差距[7]。廣東省海上風電開發大部分由地方政府或單一企業主導，與下游綠氫消費端的各部門缺乏協同，統籌規劃不夠明晰。

2.2.4 金融支持有待加強，金融支持力度不足

與發達國家相比，廣東省現有政策缺少以綠色金融支持氫能產業發展的著力點。支持海上風電制氫研發和示范項目建設的專項貸款、基金較少。海上風電制氫產業的信貸風險補償和獎補激勵機制不夠健全，未能吸引資本進場。在資金扶持、融資增信、貸款獎勵等方面，仍需要探索和出臺更具有針對性的政策，建立綠色投融資體制機制，以提高氫能項目融資的可獲得性。

3 國內外對海上風電制氫的有益探索

3.1 國際層面

從國際來看，海上風電制氫項目大致可以分為充分投資型、規模引領型、商業運作型、巨頭牽引型、國家戰略型和多元利用型[8-10]。一是充分投資型。2022 年，英國企業建成目前全球最大的海上風電場，其風電用于生產綠色氫氣，為石油和天然氣精煉廠提供動力。二是規模引領型。荷蘭首個海上風電制氫示范項目預計在2027 年實現首次送電，計劃到2040 年達成海上風電裝機規模10 GW、年產80 萬t 綠色氫氣的目標。三是商業運作型。比利時計劃在2025 年前建成本國首個投運商業化的海上風電制氫項目。四是巨頭牽引型。作為法國能源巨頭，道達爾能源公司牽頭海上風電制氫，探索綜合利用海上風電、波浪能、氫能等能源為海洋油氣平臺供電的新模式。五是國家戰略型。德國的國家戰略支持海上風電制氫。在國家氫能戰略中，海上風電制氫成為德國重點發展方向之一。六是多元利用型。新加坡能源企業開發建設一站式海上平臺，利用海上風電制氫和制氨，實現海上風電多元化利用。

3.2 國內層面

從國內來看，海上風電制氫項目大致可以分為國家戰略型、投資帶動型、多元合作型、技術研發型和產業融合型[10]。一是國家戰略型。我國積極出臺政策，引導企業建設海上風電場項目，生產綠色氫氣。二是投資帶動型。我國部分企業合作運營深遠海風電融合示范風電場項目，拉動風電制氫、海水淡化和裝備制造等相關產業的投資。三是技術研發型。我國企業積極開展海上風電制氫工業技術研究，設計和優化海上風電制氫工藝，提出技術和經濟可行性的邊界條件。四是產業融合型。我國企業聚焦海洋綠色能源開發及利用，共同推進海上風電制氫及其儲運技術與裝備的研發及產業化，推動綠色海洋經濟發展。

4 對策建議

4.1 加強頂層設計，進一步打通海上風電制氫產業鏈

一是統籌海上風電場開發建設整體規劃。做好海上風電場安全影響評估論證工作，破解同質化、無序化的盲目開發亂象，因地制宜逐步建立與下游綠氫消費端緊密聯系的多領域、差異化總體布局。二是推動風電制氫產業鏈整體開發建設。因地制宜，制定氫能生產、運輸、儲存、利用等全產業鏈的發展路線圖。上游探索發展低成本水電解制氫技術。中游建立與綠氫應用相適應的供氫網絡。下游用氫市場緊抓綠氫重點應用領域，拓寬市場需求，推進氫能產業集成創新應用示范項目建設。三是提供海上風電制氫產業發展保障。加大財政支持力度，落實碳定價、排放限制補貼、退稅等優惠政策，重點支持企業利用棄風電力優先發展“電轉氣”項目，引導海上風電產業與氫能產業耦合、互補發展，對符合條件的企業予以獎勵。

4.2 強化技術攻關，構建海上風電制氫全產業鏈體系

一是加大前沿硬核“空白”技術攻關。重點攻克關鍵技術短板，實現技術應用完全國產化。二是優先發展遠距離、低成本的輸氫技術。增強規模化海上風電制氫、儲氫、輸氫一體化技術能力，擴大運輸經濟半徑，以應對中遠期長距離、跨區域氫能應用的發展態勢。三是加強海上風電制氫科研隊伍建設。啟動一批重大科研項目立項，以省級以上工程實驗中心、工程中心和重點實驗室為重點，推進國家級創新平臺建設，加強核心技術獨立創新、聯合創新。

4.3 加強金融支撐，高效服務海上風電制氫可持續發展

一是引導金融支持向海上風電制氫傾斜。科學制定可持續的財政補貼和稅收政策，推動銀行、保險、擔保機構等建立投貸聯盟，促進實施新型海上風電制氫金融補貼計劃，加大對產業鏈配套基礎設施的支持力度，優先給予補貼確權貸款。二是鼓勵拓寬投融資渠道。探索信托投資、股權投資、風險投資等海上風電制氫相關的新型投融資方式和金融服務模式，創新培育海上風電保險業務等新險種，降低綠色信貸風險權重的可能性。三是建立和完善海上風電制氫產業鏈企業信用擔保體系。協調金融機構加大對專項債券安排項目的配套融資支持力度，支持符合條件的項目爭取利用專項債券作為項目資本金，提高中小企業融資能力，擴大融資規模，保障資金需求。

4.4 打造先行示范，促進形成海上風電制氫產業集群

一是加快海上風電全產業鏈基地建設。聚焦海上風電產業關鍵環節，推動海上風電技術進步，加快陽江、中山、粵東產業基地建設，推動產業集聚發展。二是打造海上風電制氫示范項目。加快海上風電制氫多項目全容量投產并網，推進局部地區完成自主供氫、自主用能、循環利用的氫能社會示范項目，促進風電和氫能裝備采購生產本地化、高端化，打造區域經濟發展新引擎。三是探索建立海上風電制氫產業集群。以產業鏈引領為導向，主動對標國內外一流標準，圍繞風電制氫裝備制造、研發設計、檢測認證、智慧運維與管理等方面，做好延鏈、補鏈、強鏈工作。支持龍頭企業實行總承包模式開發示范項目，加快形成以大企業為核心、相關配套企業聚集發展的海上風電制氫產業集群。

5 結語

海上風電制氫是一種新興的海洋能源綜合利用方式，隨著能源轉型升級壓力的不斷增大和海上風電產業規模的不斷壯大，未來發展前景可期。對海上風電制氫產業發展進行積極引導，助推廣東省能源轉型升級，這是廣東省實現碳達峰、碳中和目標的必然選擇。