海上有座“岛”，用风制“黄金”丨科创未来

四川在线记者文露敏

离岸100公里的一座海上漂浮式小岛上，高大的风机将风能源源不断地转换为电能，随后，将海水进行电解制氢，最终产生的“绿色黄金”又被运回岸上——这样的能源利用新范式，将在不久后成为现实。

漂浮式风电耦合海水无淡化原位制氢综合平台示意图。受访者供图

近日，东方电气集团所属东福研究院自主研发的漂浮式风电耦合海水无淡化原位制氢综合平台（以下简称“平台”）成功获得中国船级社颁发的原则性批准证书（AIP），成为全球首个通过该权威认证的漂浮式风电制氢平台，标志着我国在深远海新能源装备领域实现关键技术突破，漂浮式风电制氢平台商业化应用又进一步。

这座神奇的“小岛”背后有何巧思？

挺进“深远海”

探索“风电+制氢”

“海上风电正在加速挺进‘深远海’。”谈到平台的设计初衷，东福研究院海洋能技术研究所负责人张沛解释。

数据显示，我国海上风电累计装机容量已连续四年位居全球第一。在近海风电资源开发利用已趋饱和的情况下，可开发范围更广、风能资源丰富、风速风频更优质的深远海，提供了更大的想象空间。根据国家气候中心的评估结果，我国深远海风能资源技术可开发量超过12亿千瓦，开发潜力巨大。

然而，从近海到深远海，改变的不仅仅是离岸距离，还伴随着技术难度、成本等的增加。谁率先“解题”，谁就掌握了主动权。

作为能源装备研发“国家队”的一员，东福研究院面向这一“无人区”开始了探索之旅。

在深远海上建风机不成问题。关键是，如何把电输回岸上？海底地形复杂，勘测施工难度大，成本巨大，甚至无法铺设电缆。风场周围直接建工厂，不现实。就地消纳形成高价值的产品，成为“解题”的思路。

2022年，一项关键的技术突破，进入了全球视野。四川大学谢和平院士团队在海水直接制氢领域取得重大原创突破，相关成果在国际顶尖学术期刊《Nature》上发表，开创了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢新路径，成功破解了有害腐蚀性这一困扰海水电解制氢领域长达半个世纪的难题，实现了将取之不尽的海水如同纯水般直接用于电解制氢。

“关键是彻底隔绝海水中的‘杂质’对电解系统产生毒性和腐蚀性影响。”谢和平院士团队成员刘涛表示。简单而言，他们在海水与电解液之间引入了一层“膜”，既防水又透气，有效防止两者的相互渗透。同时，利用海水与电解液的蒸气压差作为自然驱动力，“诱导”海水中的纯净水分子进入电解液用于制氢，无需任何额外能耗。

用风发电，海水制氢——一条清晰的技术路径已然形成。“不过，我们面对的是深远海域，同时风机平台和制氢平台叠加，难度翻了好几倍。”张沛说。

但“风浪越大鱼越贵”，深远海上的“捕鱼”行动，必须展开。

强强联手

打造海上“不倒翁”

刘涛介绍，实际上，论文发表未满一月，谢和平院士团队就与东方电气集团签署了全面战略合作协议，共享成果的相关知识产权，协同攻关。

“我们原本是‘旱鸭子’，在游向深海的过程中，遇到了同样来自四川的朋友。”张沛形容。

一边掌握了前沿原创技术，一边是能源装备龙头，这样的“强强联合”，加速了从“实验室到海上”的进程。

2023年6月，在福建兴化湾海上风电场，依托双方共同研制的全球首套与可再生能源相结合的漂浮式海上制氢平台“东福一号”，全球首次“海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术”海上中试获得成功。

半年时间，“从1到10”，方向得以验证。刘涛表示，这样的“加速度”，一方面得益于谢和平院士的战略布局和长远考虑，不仅从技术迭代层面驱动更大规模海水制氢技术与系统的持续升级，更立足氢能全产业链通盘考量，围绕“海洋氢能”产业需求持续创新。“另一方面，东方电气集团依托其强大的技术研发与科技成果转化能力、完备的装备制造能力、深厚的工程积淀以及专业的市场、法务与知识产权保护团队，为示范项目全程保驾护航，显著缩短了技术工程化的探索时间。”

漂浮式海上制氢平台“东福一号”。受访者供图

但挑战还未结束。作为近海的试验样机，“东福一号”采用的是1.2标方的制氢装置，每小时制氢1.2立方米。“要制更多的氢，还要去更远的海。”张沛介绍。

自2023年下半年以来，东福研究院依托自身开发的17兆瓦漂浮式海上风电平台，集成谢和平院士团队技术，开展新一轮平台研发。

要征服大海，并不容易。平台要面对的挑战之一，是海浪的摇晃。

张沛形容，平台就像一个漂在海上的“不倒翁”，上面是2000吨重的风机，加上100吨重的制氢系统，就需要调整整体的重心。他们想到，作浮力和平衡用的立柱存在闲置空间，将制氢系统布置于立柱间新建平台及立柱内部，不仅能够大幅降低额外建设成本，还能最大程度保持“下重上轻”的平衡。

同时，团队设计了先进的增稳装置，进一步提升制氢系统抗风浪能力，确保制氢系统在更复杂海况下持续保持安全和稳定运行状态。简单来说，就像设置了一组智能弹簧，保持系统的相对静止，抵消海浪的冲击。

此外，为了应对海上的潮湿高盐雾环境，平台还增设安全运维管理系统与盐雾监测处理系统；配备储能模块，将波动的风电转化为平稳电力输送给平台等。

此次权威认证的获得，标志着东方电气集团在全球“漂浮式海上风电+海水制氢”这一竞争激烈的新赛道上取得了重大突破，项目团队又向“深远海”前进一步。但要想真正实现平台的商业化应用，他们还面临着可靠性、成本等方面的挑战。

“我们对于新技术有旺盛的探索欲，也有攀登高峰的勇气。”张沛介绍，接下来，项目团队将有序推动平台缩比样机的研制试验，1:1样机的示范应用与迭代升级。在海工装备领域，东福研究院海洋能技术研究所将面向大型海上风电、新型波浪能发电装备以及海岛综合能源利用等多个前沿领域持续攻关，创造更多“海上黄金”。

来源：四川在线