我国是一个风能资源十分丰富的国家，风电是我国第二大可再生能源电力。但由于风电装机量快速扩张，电网配套设施建设滞后于风电装机量，从2010年我国开始出现明显的弃风限电现象。为应对风电场弃风限电现象，在完善风电规划、健全市场运行机制以降低并网难度之外，提出了风电制氢的新型储能技术，以消纳部分地区的风能资源，提高风能的利用率。近年来，我国开始关注和重视风电制氢技术，已经在多个地方开展风电制氢示范项目。未来随着风电装机规模的不断扩大，以及电解水制氢技术的突破和成本的大幅下降，风电制氢有望实现大规模商业化。
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风电及风电制氢发展现状
1.风电发展现状
我国从上世纪50年代起便开始进行风电的建设和研究工作，到2006年，发布实施《可再生能源法》，标志着风电正式进入大规模开发应用阶段。根据国家能源局发布数据显示，截止2019年，我国的风电新增并网装机2574万千瓦，全国风电累计装机2.1亿千瓦，风电装机占全部发电装机的10.4%。风电有陆上风电和海上风电两种类型，我国的风电类型以陆上风电为主，占总装机量的97%，近年来我国正在加快部署海上风电。
图1 2019年全国风电并网运行情况（万千瓦）
2016年到2019年风力发电量增加了将近70%，占比从4%上升到5.5%，成为除了火电和水电以外的第三大电力来源；装机量也增加了42%。2019年我国风电发电量首次突破4000亿千瓦时，达到4057亿千瓦时。当前风电进入高速发展时期，装机量、发电总量及占比不断攀升，风电发展形势大好。
图2 我国风电发电量及占比情况（2016-2019年）
但另一方面，风电发展速度过快，许多地区的电网投资建设难以跟上风电的发展，导致电力无法并网输送，出现了弃风的现象。2013年，国家能源局下发《关于做好2013年风电并网和消纳相关工作的通知》提出，把风电利用率作为年度安排风电开发规模
和项目布局的重要依据，风电运行情况好的地区可适当加快建设进度，风电利用率很低的地区在解决严重弃风问题之前原则上不再扩大风电建设规模。同时通过提供优惠并网条件、加强配套电网建设、优化并网流程、简化并网手续、提高服务效率等措施，有效缓解我国的弃风问题。2019年我国的弃风电量为168.6亿千瓦时，弃风率为4%，弃风电量和弃风率均大幅下降，弃风问题得到较大程度的缓解。
图3 我国风电弃风情况（亿千瓦时，2016-2019年）
随着风电装机规模的扩大，弃风问题的缓解，风电电价也逐渐变得有竞争性。根据《国家发改委发布关
于完善风电上网电价政策的通知》，2019年Ⅰ-Ⅳ类资源区新核准陆上风电指导价分别调整为每千瓦时0.34元、0.39元、0.43元、0.52元（含税、下同）；2020年指导价分别调整为每千瓦时0.29元、0.34元、0.38元、0.47元，自2021年1月1日开始，新核准的陆上风电项目全面实现平价上网，国家不再补贴。关于海上风电，2019年海上风电指导价分别调整为每千瓦时0.8元，2020年调整为0.75元。据公开电价信息的不完全统计，全国居民生活用电平均电价约为0.5133元/千瓦时。相比之下，风电正逐渐进入&ldquo；平价电价时代。
表1 我国各地区风能资源区划分情况
从风能资源区划分可以看到，我国风能资源主要集中在西北、东北地区，远离东部的用电大省，不利于风能的应用开发，部分地区风能存在并网困难的情况，需要提高风能的就地消纳能力以提高利用率。此外，虽然弃风问题有了较大幅度的缓解，但是局部地区如内蒙古（7.1%）、甘肃（7.6%）和新疆（14.0%）的弃风现象仍然严重，却难以完全解决。
2.风电制氢发展现状
风电制氢技术是一种将风力发电产生的电能通过简单的处理直接应用到电解水制氢的一种制氢技术。产生的氢气经过存储运输，主要应用于氢燃料电池汽车或作为工业原料等。作为一种新型的储能方式，风电制氢有望能缓解风电的弃风难题和提高就地消纳，目前许多地区开始探索利用风电制氢的技术，以提
高当地风能的利用率。
风能汽车我国的风电制氢起步相对较晚。从2009年开始，国家电网率先开展风光电结合海水制氢技术前期研究和氢储能关键技术及其在新能源接入中的应用研究。从2014年至今，中节能、河北建投、国家电投和国家能源相继启动了风电制氢项目。2018年10月，国家发改委、能源局印发《清洁能源消纳计划（2018-2020年）》，提出&ldquo；探
索可再生能源富余电力转化为热能、冷能、氢能，实现可再生能源多途径就近高效利用。随着可再生能源一系列利好政策的发布，风电制氢发展也逐渐得到重视，但由于受制于国内制氢场地需建设在化工园区以及发电过网等因素，风电制氢的审批政策以及经济性均面临较大挑战，总体发展较为缓慢，目前尚无成熟商业运行的风电制氢系统。
表2 部分风电制氢研究及项目
其中，河北建投投资建设的沽源风电制氢示范项目是我国首ge风电制氢工业应用项目，总投资20.3亿元，引进德国风电制氢先进技术及设备，在沽源县建设200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统三部分。项目建成后，可形成4MW制氢生产能力，对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义。
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风电制氢及技术要求
风电制氢系统主要由风力发电机组、电解水装置、储氢装置、燃料电池、电网等组成。如图4为风电制氢系统吸纳风电弃风量示意图，上半部分为弃风制氢部分，下半部分为风电并网部分。在风电并网部分，风电经过低阶滤波单元、AD-DC整流变换单元、逆变和高阶的滤波单元，将风电的谐波滤去，产生达到并网需求的高质量电能，经由升压变压器为电网供电；在弃风制氢部分，风电被滤波后经过AD-DC整流变换单元，将交流电转换为直流电，再经过直流支撑电路接入DC-DC电路，将直流电进行降压或升压处理，使直流电变换为可以制氢的电能，进而制氢。风电并网侧与制氢侧应进行合理的功率分配，在风电满足电网需求的前提下，剩余的风能进行制氢，做到能源的最大利用。
图4 风电制氢电气结构
1.风电制氢技术类型
（1）离/并网型风电制氢
根据风电来源的不同，风电制氢技术分为并网型风电制氢和离网型风电制氢。
—&mdash；并网型风电制氢，是指将风电机组接入电网，从电网取电的制氢方式，比如从风场的 35kV或220kV电网侧取电，进行电解水制氢，主要应用于大规模风电场的弃风消纳和储能。由于与电网相连，
单机容量较大。
—&mdash；离网型风电制氢，是指将单台或多台风机所发的电能，不经过电
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