Summary of Differences Between Hydrogen Production From Offshore Wind Power and Direct Outward Transmission of Electric Energy

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22095

Abstract

Abstract:

In order to achieve the goals of the proposal of carbon peaking and carbon neutrality, the government is vigorously developing clean energy such as wind power. The large-capacity offshore wind power development is an important direction for the future development of wind power. However, the electrical energy transmission and grid connection of large-capacity offshore wind power has become the main bottleneck restricting the rapid development of offshore wind power. A strategy was proposed to use hydrogen energy instead of wind power for offshore energy transmission, where the electrical energy was converted into hydrogen energy on-site through electrolytic hydrogen production technology and the hydrogen transmission pipelines were constructed to transport hydrogen to land. The technical routes and application status of the traditional transmission method and hydrogen transmission method were introduced, respectively. Comparing the economic and technical differences between the power transmission method and the hydrogen transmission method, the pipeline hydrogen delivery greatly reduces the construction difficulty and construction cost compared with the offshore power transmission. Three application prospects of offshore wind power electrolysis for hydrogen production were analyzed to help achieve the carbon peaking and carbon neutrality goals as soon as possible.

Key words: offshore wind power, electrical energy transmission, pipeline hydrogen delivery, electrolytic hydrogen production

CLC Number:

TK 91

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Figures/Tables 8

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项目	能源输送形式
	电能输送方式			氢气输送方式
	高压交流输电	高压直流输电	柔性直流输电	高压气态输氢	低温液态输氢	管道输氢
主要设备	海上升压站、无功补偿设备、陆上变电站等	海上升压站、海上换流站、滤波装置、陆上换流站等	海上升压站、海上换流站、陆上换流站等	电解水设备、高压泵/氢气压缩机、储氢罐等	电解水设备、氢气液化机、储氢罐等	电解水设备、高压泵等
运输通路	交流海底电缆	直流海底电缆	直流海底电缆	轮船	轮船	输氢管道
能量运输成本	887万元/km	550万元/km	550万元/km	百千米2.02元/kg	百千米12.25元/kg	百千米0.3元/kg
维护情况	维护检修成本高，易造成生态破坏	年检修时间通常小于1%	年检修时间通常小于0.5%	需常检测储氢罐的密闭性	需保证储氢罐的保温箱	检修次数少，检修成本较高
海上平台规模	最小	最大	中等	小	小	小
典型输送容量	400 MW(220 kV)； 800 MW(400 kV)	>1 200 MW	350~1 000 MW	460 kg/次	170 t/次	11 t/h
典型输送距离	离岸100 km	>100 km	>100 km	<150 km	>500 km	>500 km
技术成熟度	高	高	较低	高	较低	低
工程应用情况	近海风电场	无示范工程	远海大功率风电场	中短距离运输	远距离运输，国外应用较多	远距离运输，国外应用较多

项目	能源输送形式
	电能输送方式			氢气输送方式
	高压交流输电	高压直流输电	柔性直流输电	高压气态输氢	低温液态输氢	管道输氢
主要设备	海上升压站、无功补偿设备、陆上变电站等	海上升压站、海上换流站、滤波装置、陆上换流站等	海上升压站、海上换流站、陆上换流站等	电解水设备、高压泵/氢气压缩机、储氢罐等	电解水设备、氢气液化机、储氢罐等	电解水设备、高压泵等
运输通路	交流海底电缆	直流海底电缆	直流海底电缆	轮船	轮船	输氢管道
能量运输成本	887万元/km	550万元/km	550万元/km	百千米2.02元/kg	百千米12.25元/kg	百千米0.3元/kg
维护情况	维护检修成本高，易造成生态破坏	年检修时间通常小于1%	年检修时间通常小于0.5%	需常检测储氢罐的密闭性	需保证储氢罐的保温箱	检修次数少，检修成本较高
海上平台规模	最小	最大	中等	小	小	小
典型输送容量	400 MW(220 kV)； 800 MW(400 kV)	>1 200 MW	350~1 000 MW	460 kg/次	170 t/次	11 t/h
典型输送距离	离岸100 km	>100 km	>100 km	<150 km	>500 km	>500 km
技术成熟度	高	高	较低	高	较低	低
工程应用情况	近海风电场	无示范工程	远海大功率风电场	中短距离运输	远距离运输，国外应用较多	远距离运输，国外应用较多

项目	高压交流输电	高压直流输电	柔性直流输电	3种输氢方式
主要设备成本	72	300	322	80
安装成本	38	77	77	28
总成本	110	377	399	108

项目	高压交流输电	高压直流输电	柔性直流输电	3种输氢方式
主要设备成本	72	300	322	80
安装成本	38	77	77	28
总成本	110	377	399	108

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