深遠海風電消納難題有解
福大團隊提出海上集中制綠氨新方案
隨著近海風電資源開發日趨飽和,中國海上風電正向更深的遠海、更大規模發展。但遠海風電有兩個大難題:海纜拉到岸上成本高,發的電也難併入電網供使用。
日前,福州大學研究團隊聯合福大紫金氫能科技股份有限公司,在《中國海上油氣》發表了新研究成果,提出讓深遠海風電在海上集中平臺制氨模式,構建了“海上風電制—儲—運綠氨”的經濟測算模型,為破解深遠海風電用電難題提供了關鍵技術路徑和經濟性指南。
據了解,深遠海風電綠氨産業鏈的核心動力是深遠海的風電。氨能夠高效和安全地儲存氫能源,且成本低,因此整個産業鏈能實現從綠色制氨、安全運氨到海陸各處用氨的無碳清潔能源模式。
研究團隊介紹,海上制氨的流程能利用海洋資源,一步步做好海水淡化、電解海水制氫、分離空氣制氮、合成綠氨等步驟,最後把氨儲存好、運輸走。目前制氨主要有三種模式:陸上集中制、海上集中制、海上分散制。綜合來看,海上集中制最適合深遠海風電。
研究團隊還用“氨平準化成本”作為核心指標建了經濟模型,摸清了成本構成和關鍵影響因素——
從成本結構看,花在風電場和平臺上的錢最多。海上風電場的投入佔總資本成本的66%,制氨平臺佔24.8%,兩樣加起來超過九成。這反映了當前在建深遠海風機和浮式平臺的成本還很高。而在制氨裝置內部,電解制氫設備和綠氨合成裝置的成本佔比分別是53.9%和44.1%,是降本增效的關鍵突破點。
氨的産量是決定性因素,産量越大成本越低。如果每天産氨不到100噸,成本就比在陸上制綠氨、傳統制灰氨都高;但如果每天能産氨300噸以上,成本就會明顯下降,介於陸上綠氨和傳統灰氨之間,展現出良好的經濟性。
此外,風場離海岸的距離越遠,成本越高。不過,只要氨産量能達到每天300噸以上,離岸距離再增加,對成本的影響也會慢慢變小。
“風場海域的水深同樣會推高成本,尤其是水深150米至200米時,成本會大幅上漲。這是因為平臺需要從自升式換成半潛式。因此我們建議優先選水淺的海域,或者利用現成的島嶼、廢棄平臺等建設風場。”研究團隊表示。
運輸方式方面,用管道運氨,成本會隨距離增加而穩步上升;用船運氨,受距離影響小,但固定投入高。兩者有個臨界點:如果離岸距離不到800公里,用管道運更划算;超過800公里,用船運更合適。
深遠海風電制綠氨,不光能解決風電消納難題,還能打開海上氫能經濟的大門。福大團隊的研究顯示,每天産氨300噸以上的規模化生産是保證經濟性的核心,選對平臺類型、做好運輸規劃則是降低成本的關鍵。隨著風機、電解槽、合成氨技術不斷進步,成本持續下降,深遠海風電制綠氨的産業前景會更廣闊。(記者 李珂)
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