葡萄牙绿氢项目的市场
随着全球对绿色能源需求的不断增加,葡萄牙凭借其丰富的可再生能源资源和先进的技术,在绿氢项目的发展中展现出巨大的市场潜力。葡萄牙拥有丰富的风能和太阳能资源,特别是在海上风电方面取得了显著进展。这些资源为绿氢的生产提供了理想的条件。作为欧盟成员国,葡萄牙还可以利用其地理优势和交通便捷性,将绿氢出口到其他欧洲国家。欧洲对绿氢的需求不断增加,葡萄牙有望成为重要的绿氢供应国。
一、葡萄牙《国家氢能战略》的修订与更新
葡萄牙《国家氢能战略》于2020年8月发布,旨在推动氢能作为未来能源系统的重要组成部分。该战略通过利用葡萄牙丰富的可再生能源资源,特别是风能和太阳能,来生产绿色氢能,支持国家的能源转型和可持续发展目标。随着全球氢能市场的发展和国内外政策环境的变化,进行了若干调整和更新,以适应新形势和新目标。以下是葡萄牙《国家氢能战略》自2020年发布以来的主要修改和更新的要点:
1. 战略目标的调整
在2022年,葡萄牙政府将2030年电解水制氢装机容量的目标从2-2.5吉瓦(GW)提高到3-4吉瓦,之后,生产绿氢的新电解槽产能目标又提高到5.5吉瓦,以更好地满足国内市场需求并增强出口能力。更新后的战略进一步强调氢能在交通、工业和电力领域的应用,并新增了氢能在住宅供热和船舶燃料等新兴领域的应用目标。葡萄牙政府还在2022年启动了多个综合能源基地的建设计划,将风能、太阳能和氢能生产结合起来,形成一体化的清洁能源生产和供应系统。
2. 政策支持的强化
葡萄牙政府在2021年和2023年分别增加了对氢能项目的财政支持,包括更多的补贴、税收优惠和专项基金,例如,政府设立了“国家氢能发展基金”,预计到2030年投入超过10亿欧元,支持氢能项目的研发和基础设施建设,以吸引更多的投资者和企业参与氢能产业。为加快氢能项目的实施,政府简化了项目审批流程,减少了行政障碍,并提供了一站式服务,帮助企业更快地获得项目审批和资金支持,激励氢能产业的发展。
3. 国际合作的深化
葡萄牙积极参与国际氢能合作,与欧盟成员国和全球氢能产业领先国家展开技术交流和合作研发,共同开发跨国氢能项目,以共享技术经验和市场资源。2023年,葡萄牙与德国签署了一项价值5亿欧元的合作协议,共同开发氢能技术和项目。葡萄牙与全球领先的氢能技术国家,如德国、日本和美国,签署了多项合作协议,开展联合研发和技术交流,共同推进氢能技术的创新和市场应用。
4. 基础设施建设的推进
建设覆盖全国的氢能基础设施,包括氢气加注站、储氢设施和输送管道。到2025年,葡萄牙计划建设超过100个氢气加注站,并铺设500公里的氢气输送管道。2023年葡萄牙的新计划提出建设超过150个氢气加注站,比最初的目标增加了50个,以更好地支持氢燃料电池汽车的推广和使用。
二、葡萄牙氢能产业发展现状
葡萄牙政府制定了《国家氢能战略》,旨在利用丰富的可再生能源资源,特别是海上风能,推动绿色氢能的生产和应用。
1. 绿氢制备技术与生产
电解水制氢是目前最为成熟的制氢技术之一。该技术利用电力将水分解为氢气和氧气。海上风电场可以直接利用风电进行电解水制氢,生产出的氢气可以通过管道或船舶运输到岸上,供给各类终端用户。葡萄牙重点发展利用可再生能源(如风能和太阳能)进行电解水制氢,推动绿色氢能的生产。WindFloat Atlantic项目是世界上第一个商业化的漂浮式海上风电项目,位于葡萄牙北部的波尔图附近,总装机容量为25兆瓦,成功展示了葡萄牙在浮动平台设计和海上风电技术方面的领先地位。通过该项目,葡萄牙在海上风电制氢方面积累了宝贵经验。
葡萄牙还支持研发和应用新型制氢技术,如高温电解和生物质制氢等。2023年,葡萄牙的科研机构和企业联合开发了一种新型高效电解槽,将制氢效率提高到70%,显著降低了制氢成本。
为了提高海上风电制氢的效率,近年来出现了一种新型的海上电解制氢装置。这些装置可以直接部署在海上风电场附近,通过海上电缆接入风电场的电力系统,实现就地制氢。这种方式不仅减少了电力传输损耗,还能降低制氢过程中的成本。海上电解制氢装置设计考虑了海洋环境的特殊性,如抗腐蚀、抗风浪和耐久性等。设备通常采用防腐材料和防水设计,以应对海水的侵蚀和恶劣的海洋气候条件,同时还可以与海上风电场结合,形成综合能源利用系统。风电场的电力不仅可以用于制氢,还可以供给海上平台上的其他设备和设施,实现多能互补。
2. 氢能储存与运输
葡萄牙致力于发展高压气态储氢、液态储氢和化学储氢等多种储氢技术,以满足不同应用场景的需求。目前,葡萄牙已经建成了欧洲最大的高压储氢设施,储存容量达到5000公斤。随着技术的不断进步,氢气的储存和运输成本将逐步降低,为大规模推广应用奠定基础。同时加快建设氢能输送管道、氢气加注站和储氢设施,构建覆盖全国的氢能基础设施网络。到2025年,葡萄牙计划建设超过150个氢气加注站,并铺设500公里的氢气输送管道。
3. 氢能应用推广
在交通领域,推动氢燃料电池汽车、公交车和货运车辆的发展。葡萄牙政府已与主要汽车制造商合作,计划到2030年在全国推广1万辆氢燃料电池汽车,并建设完善的加氢站网络。在工业领域,支持钢铁、化工、炼油等高耗能工业企业采用氢能替代传统化石燃料。2023年,葡萄牙南部的一家钢铁厂成功使用绿色氢能进行生产,每年可减少约50万吨二氧化碳排放。在电力与储能领域,推动氢能在电力储能和调峰中的应用,利用氢气作为储能介质,实现可再生能源的稳定供电。2024年,葡萄牙将在里斯本附近启动一个大型氢能储能项目,储能容量达到100兆瓦时,帮助平衡电网供需。
4. 主要代表性的项目
(1)WindFloat Atlantic扩展项目
WindFloat Atlantic是全球首个商业化的漂浮式海上风电场,已经取得显著成果。为了进一步利用风电资源,项目扩展计划在现有基础上增加新的漂浮式风电平台,并建设电解水制氢装置,利用风电直接电解海水制氢,采用高效电解槽技术,通过海底管道将氢气输送到岸上储存设施,扩展后总装机容量为50兆瓦,每年生产数万吨绿色氢气。项目位于葡萄牙北部沿海的波尔图。预计2025年投运,目前仍正在进行可行性研究和环境评估。项目主要参与方主要有EDP Renováveis, Repsol, Principle Power等公司。
(2)Sines绿氢中心
项目位于葡萄牙南部的Sines地区,Sines地区是葡萄牙重要的工业中心,拥有丰富的可再生能源资源。Sines绿氢中心项目旨在利用当地的海上风电和太阳能资源,生产并供应绿色氢气,推动工业和交通的脱碳。装机容量为100兆瓦。这一大型电解水制氢装置采用高效电解水制氢技术,并结合先进的储氢技术,显著提升葡萄牙的绿氢生产能力,未来还有可能向欧洲其他国家出口绿氢,预计2027年投运,目前正在进行工程设计和基础设施建设,项目参与方主要有Galp Energia, EDP Renováveis, REN等公司。
(3)HEVO-SOLAR项目
Fusion Fuel开发的HEVO-SOLAR项目结合了太阳能光伏系统和高效电解水技术,将电解槽直接集成到光伏系统中,旨在实现低成本、高效的绿色氢能生产。项目采用Fusion Fuel开发的HEVO电解槽技术,计划在葡萄牙多个地区推广应用。初期为20兆瓦,未来扩展至50兆瓦。目前已完成初期安装和测试,预计2024年投运,项目主要参与方为Fusion Fuel, local municipalities等。
(4)Green Flamingo项目
Green Flamingo项目是葡萄牙与荷兰合作的跨国项目,旨在通过利用葡萄牙的海上风电和太阳能生产绿氢,并通过专用海底管道输送氢气到荷兰。为开拓欧洲氢能市场,该项目采用大规模电解水制氢技术,装机容量为300兆瓦,预计2030年投运,目前正在项目规划和设计阶段,主要参与方为EDP Renováveis, Shell, Dutch partners等。
(5)H2Sines项目
H2Sines项目是一个专注于氢能产业发展的联合项目,汇集了多家葡萄牙和国际企业,形成了氢能产业集群。项目目标是在Sines地区建立一个综合性的氢能生产和分配中心。装机容量为200兆瓦,利用风能和太阳能制氢,采用先进电解水技术,结合储氢和运输解决方案,应用于工业、交通和电力储能的场景。目前工程设计和初步建设,预计2028年投运,主要参与方包括Martifer Group, Galp Energia, REN等。
葡萄牙在绿氢领域的多个重大项目展示了其在全球氢能市场中的巨大潜力和市场机会。这些项目不仅利用了丰富的可再生能源资源,还结合了先进的技术和国际合作,推动葡萄牙在氢能产业中的快速发展。随着这些项目的实施和扩展,葡萄牙有望成为全球绿氢生产和供应的重要中心。但是,葡萄牙氢能产业也是面临技术创新和成本控制的挑战,必须通过加大研发投入和规模化生产,推动技术进步和成本下降,提高氢能的市场竞争力。
三、葡萄牙的海上风电制氢平台建设
海上制氢平台是结合海上风电和氢能技术的创新解决方案,通过在海上直接利用风电进行制氢,有效解决了风电消纳和电力储存的问题。葡萄牙拥有丰富的海上风能资源,特别是在大西洋沿岸,风力条件非常理想。通过在海上建设制氢平台,可以直接将风电转化为氢气,实现绿色制氢的目标。葡萄牙已经开始探索海上风电制氢的可行性。葡萄牙能源巨头EDP Renováveis (EDPR)正在开展多个海上制氢试点项目,旨在探索海上风电制氢的可行性。这些试点项目将在现有风电场附近建设小型制氢装置,验证技术的可靠性和经济性,为大规模应用奠定基础。
1. 技术路线与特点
海上制氢平台采用浮动平台设计,可以安装在深海区域,适应各种海洋环境。浮动平台设计的关键在于保证其稳定性和抗风浪能力。目前,葡萄牙的WindFloat技术在这一领域取得了显著进展,成功应用于多个海上风电项目。平台上安装电解水制氢系统,利用风电场产生的电力将海水电解成氢气和氧气。该系统需要具备高效、耐腐蚀和抗海洋环境的特性。葡萄牙在电解槽材料和结构设计方面进行了大量研究,以提高系统效率和耐用性。制氢平台上配备了氢气储存装置,采用高压气态储氢或液态储氢技术。为保证安全性和经济性,储氢装置需要具备高强度和防腐蚀性能。氢气储存后,通过海底管道或专用运输船舶将氢气输送至陆地,供给终端用户。为了确保平台的高效运行,采用智能监控和维护系统。通过物联网和大数据技术,对制氢装置和平台的运行状态进行实时监控,预测故障并进行预防性维护,提升系统的可靠性和运行效率。
2. 制氢效率与成本
目前,电解水制氢技术的效率约为60-70%。未来几年,随着技术的进步和电解槽的改进,制氢效率有望提升至75-80%。当前电解水制氢的成本约为4-6美元/千克(kg)。通过技术进步和规模化生产,预计到2030年,制氢成本有望降至2-3美元/千克。
3. 海上制氢项目的投资与经济性
建设海上制氢平台的初始投资包括浮动平台、电解水设备、储氢装置和基础设施建设等,预计总成本约为5000-7000美元/千瓦(kW)。与传统电网输电相比,直接在海上制氢并运输氢气,可以减少电力传输损耗和基础设施投资。考虑到氢气的市场需求和价格,海上制氢项目的内部收益率(IRR)有望达到10-15%。
4.氢气储存与运输
储氢方式:一是高压气态储氢,使用高压容器储存氢气,常见的压力等级为350-700巴(bar)。二是液态储氢,通过冷却将氢气液化,储存密度更高,但成本和能耗也较高。
运输方式:一是海底管道,适用于短距离、大规模氢气运输,初始投资较高,但运营成本低。二是氢气运输船:适用于长距离运输,灵活性高,但需要专用船舶和液化技术。
成本分析:高压气态储氢成本约为2-3美元/千克;液态储氢成本约为4-6美元/千克;海底管道运输成本约为1-2美元/千克(根据运输距离和规模);氢气运输船成本约为3-5美元/千克(根据运输距离和规模)。
葡萄牙在海上制氢平台建设方面展现出巨大的发展潜力。通过充分利用丰富的海上风能资源和先进的技术创新,葡萄牙正在积极推动绿色制氢技术的发展。尽管面临技术和经济挑战,但随着技术的不断进步和国际合作的加强,海上制氢平台有望成为实现能源转型和碳中和目标的重要组成部分。通过上述数据分析,可以看出葡萄牙在这一领域的巨大潜力和未来发展的光明前景。
四、葡萄牙的主要氢能企业
葡萄牙在氢能产业的发展中,有多家领先企业在技术研发、生产和应用方面取得了显著进展。这些企业不仅推动了葡萄牙氢能产业的快速发展,还为全球氢能技术的创新和应用提供了重要支持。以下是葡萄牙的氢能头部企业:
1. EDP Renováveis (EDPR)
EDP Renováveis (EDPR) 是葡萄牙最大的可再生能源公司,也是全球领先的可再生能源开发商之一。作为EDP集团的子公司,EDPR专注于风能和太阳能项目的开发、建设和运营。EDPR在氢能领域积极探索,通过其风电场项目开发绿色氢能。EDPR参与了多个海上风电制氢项目,如WindFloat Atlantic项目,并计划在未来扩大其在氢能领域的投资和技术研发。代表性项目是WindFloat Atlantic,EDPR在该项目中不仅推动了漂浮式海上风电技术的发展,还计划利用风电场的电力进行电解水制氢,生产绿色氢气。
2. Galp Energia
Galp Energia是葡萄牙最大的能源公司之一,传统上以石油和天然气业务为主。近年来,Galp大力投资可再生能源和氢能项目,逐步转型为综合能源服务提供商。Galp Energia积极参与氢能技术的研发和项目实施,特别是在绿色氢能的生产和应用方面。Galp与多家国际企业和研究机构合作,推动氢能技术的商业化应用。代表性项目是Sines氢能项目,Galp计划在葡萄牙南部的Sines建设一个大型绿色氢能生产设施,利用可再生能源进行电解水制氢,并计划将氢气用于工业和交通领域。
3. REN (Redes Energéticas Nacionais)
REN是葡萄牙国家电网公司,负责全国电力和天然气的传输。虽然REN主要业务集中在电力传输和电网管理,但随着氢能的发展,公司也在积极布局氢能的电网连接和输送领域。REN在氢能领域的主要贡献在于基础设施建设和技术支持,特别是氢能与电网的整合。REN参与了多个氢能输送和储存项目,确保氢能的高效传输和使用。代表性项目是氢能输送管道项目,REN计划建设覆盖全国的氢能输送管道网络,支持氢能在各个领域的应用,并促进氢能的稳定供应。
4. Fusion Fuel
Fusion Fuel是一家专注于氢能技术研发的公司,总部位于葡萄牙。公司致力于开发高效的绿色氢能生产技术,通过创新的太阳能和电解水技术,实现低成本的氢气生产。Fusion Fuel开发了一种名为HEVO的高效电解水技术,结合太阳能光伏系统,提高了制氢效率和经济性。公司积极推进其技术在全球范围内的应用,计划在葡萄牙建设多个氢能生产设施。代表性项目是HEVO-SOLAR项目,Fusion Fuel在葡萄牙开发的HEVO-SOLAR项目,通过结合太阳能光伏和电解水技术,实现低成本、高效的绿色氢能生产。
5. Martifer Group
Martifer Group是一家多元化的工业集团,总部位于葡萄牙,业务涵盖钢结构、能源、农业等领域。近年来,Martifer Group积极布局氢能产业,推动氢能技术的研发和项目实施。Martifer Group在氢能领域的贡献主要体现在氢能基础设施建设和技术研发方面。公司与多家国际企业和研究机构合作,推进氢能项目的实施和商业化应用。代表性项目是H2V Portugal项目,Martifer Group参与的H2V Portugal项目,旨在建设一个大型的氢能生产和分配网络,支持葡萄牙氢能市场的发展。
6. H2Sines
H2Sines是一个专注于氢能产业发展的联合项目,汇集了多家葡萄牙和国际企业。该项目的目标是在葡萄牙南部的Sines地区建立一个氢能生产和分配中心,利用当地的可再生能源资源进行绿色氢能生产。H2Sines项目旨在推动葡萄牙氢能产业的发展,通过大规模生产绿色氢能,满足国内市场需求,并出口到其他欧洲国家。项目还包括建设氢能基础设施和技术研发中心。代表性项目是Sines绿色氢能中心,H2Sines项目计划在Sines地区建设一个综合性的氢能生产和分配中心,利用当地的风能和太阳能资源进行绿色氢能生产,并建立相关的基础设施和技术研发设施。
五、结论
海上风电制氢是实现能源转型和碳中和目标的重要路径之一。海上制氢是一个全球性的技术和市场,各国需要加强合作,共同推动技术研发和市场应用。通过国际合作,分享技术经验和市场资源,海上制氢将迎来更加广阔的发展空间。为此,第十届国际清洁能源论坛设立了“绿氢生产与储运分论坛”,组织中外著名氢能企业共同探讨绿氢面临的挑战与解决方案。主要讨论的议题:一是技术与经济成本问题。尽管海上制氢技术前景广阔,但其技术和经济成本仍然较高,探讨如何通过技术创新和规模化生产,逐步降低电解水设备、浮动平台和氢气储运装置的成本;二是环境与安全问题。海上制氢平台需要应对复杂的海洋环境和安全挑战,探讨海上风电制氢的技术路径,例如采用耐腐蚀、高强度的材料,设计可靠的安全监控系统,定期的维护和检修也是确保平台长期安全运行的关键。三是基础设施配套问题。海上制氢项目需要完善的基础设施支持,包括氢气储存设备和运输管道等,因此需要政府和企业共同投资建设,推动项目的顺利实施。
信息来源:国际清洁能源论坛
作者:GCNR