1 ·風(fēng)電制氫的必要性和可行性

德國(guó)擁有全球第二大海上風(fēng)電發(fā)電裝機(jī)容量（德國(guó)2019年底為7.7GW，不過(guò)預(yù)計(jì)將在今年被中國(guó)趕超），目標(biāo)到2030年安裝15至20GW海上風(fēng)電。德國(guó)將在2022年前逐步淘汰核電，2038年前逐步淘汰燃煤發(fā)電，并致力于發(fā)展可再生能源，力爭(zhēng)到2030年將可再生能源在德國(guó)發(fā)電結(jié)構(gòu)中的比重提高到65%。

來(lái)源：微信公眾號(hào)“歐洲海上氫能”ID：EU_OffshoreHydrogen

在德國(guó)，大部分風(fēng)電場(chǎng)位于北部，而電力負(fù)荷中心位于南部。由于南北電力輸送能力的限制，德國(guó)積極推進(jìn)所謂的電力轉(zhuǎn)氫氣（PtG）項(xiàng)目，將可再生能源的電力轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣可用于各業(yè)務(wù)領(lǐng)域。由于海上風(fēng)電場(chǎng)也在德國(guó)北方，海上風(fēng)電場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)張將給本已嚴(yán)格的輸電限制帶來(lái)更大壓力。利用海上風(fēng)電制氫是解決電網(wǎng)約束的一種可行方法，越來(lái)越受到人們的重視。

· 2 ·風(fēng)電制氫的項(xiàng)目及規(guī)劃

2019年，煉油商Raffinerie Heide與Thyssenkrupp、EDF（德國(guó)）、Open Grid Europe（OGE）、OGE、Ørsted等合作伙伴在德國(guó)北部在石勒蘇益格-荷爾斯泰因州啟動(dòng)了Westküste 100項(xiàng)目。

該項(xiàng)目目標(biāo)是在工業(yè)規(guī)模上規(guī)劃并實(shí)現(xiàn)區(qū)域性氫商業(yè)化應(yīng)用。這個(gè)項(xiàng)目的條件非常獨(dú)特，尤其是在石勒蘇益格-荷爾斯泰因州西海岸:這里擁有強(qiáng)大的風(fēng)能資源和優(yōu)良的地質(zhì)儲(chǔ)存條件，滿足了那些希望積極塑造未來(lái)并為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)的創(chuàng)新公司。

該項(xiàng)目計(jì)劃用綠色氫和附近一家水泥廠收集的二氧化碳來(lái)生產(chǎn)碳中性合成航空燃料，而綠色氫將由附近海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的多余電力來(lái)生產(chǎn)。這個(gè)真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的特別和創(chuàng)新之處在于，在一個(gè)已經(jīng)存在區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施中，不同的物質(zhì)循環(huán)是相互關(guān)聯(lián)的，通過(guò)綠色能源生產(chǎn)合成碳?xì)浠衔铮瑥亩纬赡茉聪到y(tǒng)脫碳轉(zhuǎn)換可持續(xù)性的商業(yè)模式。

在項(xiàng)目的初期階段，一個(gè)30兆瓦的電解槽系統(tǒng)將在項(xiàng)目5年首期內(nèi)安裝。根據(jù)最初階段的經(jīng)驗(yàn)，電解槽的容量可能進(jìn)一步擴(kuò)大到700兆瓦，綠色氫的更多應(yīng)用也在考慮之中。

由于電力傳輸?shù)南拗坪蛯?duì)無(wú)二氧化碳?xì)涞娜找嬖鲩L(zhǎng)的需求，德國(guó)的海上風(fēng)能制氫預(yù)計(jì)將進(jìn)一步增加。2020年6月發(fā)布的《國(guó)家氫戰(zhàn)略》中提到，將進(jìn)一步改善有效利用可再生能源的框架條件。德國(guó)政府表示，將“研究”取消制氫用電的稅收。

· 3 ·氫氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

在氫氣基礎(chǔ)設(shè)施方面，德國(guó)高度重視利用現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施。德國(guó)允許氫氣以2-10 vol%的比例混合到天然氣管道中（不同地區(qū)有所不同），并且已經(jīng)有許多將氫氣混合到天然氣管道中的示范。利用綠色氫氣和二氧化碳生產(chǎn)碳中性合成燃料（如甲烷和液體燃料）的項(xiàng)目（如上述Westküste 100項(xiàng)目）也正在實(shí)施。碳中性合成燃料不僅有助于減少二氧化碳排放，而且這種燃料的利用不需要對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施或能源設(shè)備進(jìn)行重大改變。

德國(guó)龐大的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施從一開(kāi)始就成為國(guó)家氫戰(zhàn)略的一部分，因?yàn)楝F(xiàn)有資產(chǎn)可以轉(zhuǎn)化為氫，需要建造較少的新項(xiàng)目。德國(guó)將在氫運(yùn)輸和儲(chǔ)存基礎(chǔ)設(shè)施方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，并且德國(guó)在歐洲的鹽洞儲(chǔ)存能力也最大。

為了響應(yīng)這樣的政府政策，德國(guó)的一個(gè)天然氣輸送管道運(yùn)營(yíng)商FNB Gas發(fā)布了一個(gè)氫氣網(wǎng)絡(luò)愿景，包括總長(zhǎng)5900公里的專用氫氣管道。

在氫網(wǎng)絡(luò)愿景中，90%的氫網(wǎng)絡(luò)將是從現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施改造而來(lái)，包括管道或儲(chǔ)存洞穴。2020年5月，F(xiàn)NB Gas宣布了H2 Startnetz 2030計(jì)劃，該計(jì)劃提出到2030年在德國(guó)北部修建1200公里的氫氣管網(wǎng)（其中1100公里由現(xiàn)有天然氣管道改造而成，100公里為新建氫氣管道）。1200公里氫氣網(wǎng)絡(luò)的投資需求估計(jì)約為6.6億歐元。

利用現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)氫氣網(wǎng)絡(luò)的示范已經(jīng)開(kāi)始。其中一項(xiàng)是GET H2 Nukleus項(xiàng)目，該項(xiàng)目由英國(guó)石油BP、萊茵集團(tuán)、化學(xué)制造商Evonic以及天然氣管道運(yùn)營(yíng)商N(yùn)owega和OGE牽頭。該項(xiàng)目計(jì)劃在德國(guó)西北部下薩克森州林根地區(qū)建造一個(gè)綠色制氫設(shè)施（一個(gè)利用風(fēng)力發(fā)電的100兆瓦電解槽系統(tǒng)），并使用一條130公里長(zhǎng)的管道將綠色氫氣輸送到威斯特伐利亞州蓋爾森基興的化工設(shè)施和煉油廠。該管道預(yù)計(jì)將于2022年底開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。大部分管道將從現(xiàn)有的天然氣管道改造（一小部分新建管道），以處理運(yùn)100%含量的氫氣。