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深海风电如何传输到岸上?

目前中国在建的海上风电多集中于浅海和近海海域,水深多在10米到30米之间,海上风机的基础多采用单桩、导管架、负压筒、高桩承台等结构形式,风机单机功率多在4MW到6MW之间,在将风能转换为电能后,主要采用交流电的形式通过海底电缆直接输送到电网。随着离岸距离越来越远,传统的交流电输送方式已经变得不具经济性,取而代之的将是直流电的输送方式,其目的是最大程度地减少在输送过程中的电量损耗。

在浅海海域,可以在将风资源转换为电能后通过海底电缆传输到岸上,而在近海和深海海域由于离岸距离远,通过海底电缆以交流电的方式将电能输送到岸上变得不经济。这个时候,海上直流传输为近海的电能传输提供了一种可行的方案。海上直流输送方式的具体过程就是:风能—转换为交流电—转换为直流电—传送到岸上—转换为交流电。通过研究表明在离岸50海里甚至到100海里的输送距离上,将从海域中获取的风能转换为电能并进一步通过换流站转换为直流电,然后再输送到岸上变得更加切实可行和经济。

当海上风电向着离岸更远的海域发展,如离岸距离超过100海里的情况下,即便是将风能转换为直流电再通过海底电缆传输,也已经变得不再经济和可行。在这种情况下,如何将从深海获取的风资源带回陆地,海上风电制氢为其提供了一种解决的方案。

风电制氢,就是通过风能转换为电能,并且不再通过海底电缆直接传输到岸上,而是将得到的电能,直接用来电解水制氢设备,将电能进一步转化为氢气进而将电能储存,通过电解水产生的氢气便于长期存储,可以运输到岸上使用。具体的过程为:风力发电—电解水—制氢制氧—氢气能源—应用到多种行业,比如运输业、工业热加工处理、化工行业等。目前,风电制氢的技术在国外已经有过应用的先例。荷兰已建成世界上第一个海上风电制氢项目(PosHYdon项目);德国经济与能源部正在起草的氢能发展战略提到,德国正在考虑在海上风电竞标中,指定部分海上风电场专门用于生产绿色氢气。国际能源署(IEA)指出,随着可再生能源成本的下降以及制氢规模的扩大,到2030年,从可再生能源中制氢成本或将下降30%,燃料电池、燃料补给设备和电解槽(用于电解水制氢)都将从大规模制氢中受益。

根据研究显示,当人类对风资源的开发拓展到离岸距离100海里以外的区域,风电制氢技术将起到决定性的作用。如果风电制氢的成本进一步降低,甚至在离岸50海里到100海里的距离都可以采用风电制氢的技术来进行能源的传输。风电制氢可以将从深海获取的风能转化为电能,电能用来制氢制氧,然后将得到的氢气和氧气运输到陆地,实现能源的转移。目前,海上风电制氢没有得到大规模运用的原因主要是制氢的成本过于昂贵,相信未来随着制氢行业技术的发展,海上制氢的成本将逐渐下降,深海的海上风电与制氢行业的发展将相得益彰,融合发展。

每一个新兴的行业在其蓬勃发展的初期必然会遇到各种各样的发展瓶颈,而新兴的技术将是突破这些瓶颈的主要手段。作为船舶与海洋结构物检验主力军的船级社,其未来的定位依然是面向海洋,为海洋中的结构物保驾护航。随着面向海洋领域的开发和科技的进步,船舶检验将会是各大船级社业务中的一个组成部分,如何为新兴的海洋资源开发者服务将是中国船级社面临的课题。在可持续发展的理念下,新型能源的开发,技术的发展,将成为必然,深海的开发也将越来越频繁,而在这一进程中,中国船级社只有不断充实自己在相应领域的技术储备,才能使得自己的业务多元化发展,以适应新技术、新产业的兴起,也才能在未来面向深海的开发中占据一席之地。目前,海上风电直流输送技术、浮式风电场、海上风电制氢技术等已经来到了我们面前,如何发挥中国船级社的技术优势,为这些新兴的技术或者产业保驾护航,已然成为技术引领的课题。未来,还会有很多新兴的面向深海的技术和产业。然而,不管技术如何发展,深海必将是所有新兴技术发展和突破的方向。

来源:中国船检

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