目前中國在建的海上風電多集中于淺海和近海海域,水深多在10米到30米之間,海上風機的基礎多采用單樁、導管架、負壓筒、高樁承臺等結構形式,風機單機功率多在4MW到6MW之間,在將風能轉換為電能后,主要采用交流電的形式通過海底電纜直接輸送到電網。隨著離岸距離越來越遠,傳統的交流電輸送方式已經變得不具經濟性,取而代之的將是直流電的輸送方式,其目的是最大程度地減少在輸送過程中的電量損耗。
在淺海海域,可以在將風資源轉換為電能后通過海底電纜傳輸到岸上,而在近海和深海海域由于離岸距離遠,通過海底電纜以交流電的方式將電能輸送到岸上變得不經濟。這個時候,海上直流傳輸為近海的電能傳輸提供了一種可行的方案。海上直流輸送方式的具體過程就是:風能—轉換為交流電—轉換為直流電—傳送到岸上—轉換為交流電。通過研究表明在離岸50海里甚至到100海里的輸送距離上,將從海域中獲取的風能轉換為電能并進一步通過換流站轉換為直流電,然后再輸送到岸上變得更加切實可行和經濟。

當海上風電向著離岸更遠的海域發展,如離岸距離超過100海里的情況下,即便是將風能轉換為直流電再通過海底電纜傳輸,也已經變得不再經濟和可行。在這種情況下,如何將從深海獲取的風資源帶回陸地,海上風電制氫為其提供了一種解決的方案。
風電制氫,就是通過風能轉換為電能,并且不再通過海底電纜直接傳輸到岸上,而是將得到的電能,直接用來電解水制氫設備,將電能進一步轉化為氫氣進而將電能儲存,通過電解水產生的氫氣便于長期存儲,可以運輸到岸上使用。具體的過程為:風力發電—電解水—制氫制氧—氫氣能源—應用到多種行業,比如運輸業、工業熱加工處理、化工行業等。目前,風電制氫的技術在國外已經有過應用的先例。荷蘭已建成世界上第一個海上風電制氫項目(PosHYdon項目);德國經濟與能源部正在起草的氫能發展戰略提到,德國正在考慮在海上風電競標中,指定部分海上風電場專門用于生產綠色氫氣。國際能源署(IEA)指出,隨著可再生能源成本的下降以及制氫規模的擴大,到2030年,從可再生能源中制氫成本或將下降30%,燃料電池、燃料補給設備和電解槽(用于電解水制氫)都將從大規模制氫中受益。
根據研究顯示,當人類對風資源的開發拓展到離岸距離100海里以外的區域,風電制氫技術將起到決定性的作用。如果風電制氫的成本進一步降低,甚至在離岸50海里到100海里的距離都可以采用風電制氫的技術來進行能源的傳輸。風電制氫可以將從深海獲取的風能轉化為電能,電能用來制氫制氧,然后將得到的氫氣和氧氣運輸到陸地,實現能源的轉移。目前,海上風電制氫沒有得到大規模運用的原因主要是制氫的成本過于昂貴,相信未來隨著制氫行業技術的發展,海上制氫的成本將逐漸下降,深海的海上風電與制氫行業的發展將相得益彰,融合發展。
每一個新興的行業在其蓬勃發展的初期必然會遇到各種各樣的發展瓶頸,而新興的技術將是突破這些瓶頸的主要手段。作為船舶與海洋結構物檢驗主力軍的船級社,其未來的定位依然是面向海洋,為海洋中的結構物保駕護航。隨著面向海洋領域的開發和科技的進步,船舶檢驗將會是各大船級社業務中的一個組成部分,如何為新興的海洋資源開發者服務將是中國船級社面臨的課題。在可持續發展的理念下,新型能源的開發,技術的發展,將成為必然,深海的開發也將越來越頻繁,而在這一進程中,中國船級社只有不斷充實自己在相應領域的技術儲備,才能使得自己的業務多元化發展,以適應新技術、新產業的興起,也才能在未來面向深海的開發中占據一席之地。目前,海上風電直流輸送技術、浮式風電場、海上風電制氫技術等已經來到了我們面前,如何發揮中國船級社的技術優勢,為這些新興的技術或者產業保駕護航,已然成為技術引領的課題。未來,還會有很多新興的面向深海的技術和產業。然而,不管技術如何發展,深海必將是所有新興技術發展和突破的方向。
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