8月30日，中國石化宣布，我國規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項目——新疆庫車綠氫示范項目全面建成投產(chǎn)。隨著配套的光伏電站實現(xiàn)全容量并網(wǎng)，該項目可以滿負荷生產(chǎn)綠氫，每年生產(chǎn)2萬噸綠氫，用于替代煉油加工中使用的天然氣制氫，實現(xiàn)現(xiàn)代油品加工與綠氫耦合低碳發(fā)展，全面建成投產(chǎn)標志著我國綠氫工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用實現(xiàn)零的突破?！熬G氫”究竟是什么，和我們之前常見的制氫方式有什么不同？對我國實現(xiàn)節(jié)能降碳、環(huán)境改善的目標又將發(fā)揮怎樣的重要作用？
天山腳下，塔克拉瑪干沙漠北緣的庫車市，隨著最后一塊光伏板的安裝完成，相當于900多個足球場大小的光伏電站，實現(xiàn)了全容量并網(wǎng)。利用當?shù)刎S富的太陽能資源，每年可發(fā)出近6億度綠電。綠電電解水制氫，替代煉油加工傳統(tǒng)的天然氣制氫，中國石化塔河煉化實現(xiàn)煉油產(chǎn)品的綠色化。中石化新星新疆綠氫新能源有限公司副總經(jīng)理方虎介紹，該項目是國內(nèi)首次規(guī)?；霉夥l(fā)電直接制綠氫的項目，電解水制氫能力2萬噸/年、儲氫能力21萬標立方、輸氫能力2.8萬標立方每小時。
方虎說：“我們先由300兆瓦光伏發(fā)電，把電從光伏廠送到制氫廠，制氫廠降壓以后，輸送到電解槽生產(chǎn)車間進行使用，通過電解槽把堿性電解水進行電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，氫氣這部分在進一步純化以后，達到了我們的3個9以上的純度以后，達到滿足下游使用條件，全流程過程中是沒有產(chǎn)生任何碳排放的。”
(資料圖片僅供參考)
當前，作為節(jié)能降碳領(lǐng)域先鋒的氫能產(chǎn)業(yè)逐漸進入發(fā)展快車道。我國是世界最大的制氫國，年制氫量約3300萬噸，氫能在多個領(lǐng)域都發(fā)揮著舉足輕重的作用，比如在煉油過程中，為了生產(chǎn)高標準的油號汽油，必須要用氫氣加入其中進行化學(xué)反應(yīng)。目前我國生產(chǎn)出的八成氫氣用于石油煉化、合成氨、合成甲醇、現(xiàn)代煤化工等化工領(lǐng)域。
然而此前我國大部分制氫的途徑來自化石能源，屬于“灰氫”，這部分氫氣主要通過煤炭、天然氣等化石原料制取，制取每公斤氫氣的碳排放強度約為10—20公斤。綠氫是通過太陽能、風能等可再生能源發(fā)電直接制取，生產(chǎn)過程中基本不產(chǎn)生溫室氣體，此前由于技術(shù)所限，所以占比較低。中國石化塔河煉化公司生產(chǎn)管理部副經(jīng)理劉子英介紹，項目運行后，能夠完全替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫，每年可減少二氧化碳排放48.5萬噸，開創(chuàng)了綠氫煉化新發(fā)展路徑。
劉子英說：“萬噸級的光伏制氫是第一次把綠氫引入煉油企業(yè)來進行加工，我們的兩套天然氣制氫設(shè)備最終是完全停用，每年大概可以減少天然氣的使用量是2.4萬噸，這也是實現(xiàn)綠色煉油的探索。下一步正在積極推動百萬噸乙烯和煉油轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)調(diào)整，整個光伏制綠氫還要增加產(chǎn)能，可能要達到7.5萬噸，探索讓老的石化企業(yè)實現(xiàn)真正的脫碳?！?/p>
據(jù)介紹，這是我國首個貫通光伏發(fā)電、綠電輸送、綠電制氫、氫氣儲存、氫氣輸運、綠氫煉化等綠氫生產(chǎn)利用全流程的典型示范項目，項目建設(shè)中面臨著工藝技術(shù)新、規(guī)模大、無成熟工程案例可借鑒等難點。作為提供制氫設(shè)備的廠家之一，西安隆基氫能科技有限公司高級工程師王祥龍介紹，團隊突破性解決了新能源波動電力場景下柔性制氫，并連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)難題，完成了萬噸級電解水制氫工藝與工程成套技術(shù)、智能控制系統(tǒng)研發(fā)等創(chuàng)新成果。
王祥龍說：“我們的工藝是就是4臺電解槽對一套分離框架，再對一套純化裝置，這套工藝是在國內(nèi)首次示范使用，分離框架的作用主要是讓氣液混合物在分離罐的作用下達到重力分離，氣體往上走液體往下走，然后達到重復(fù)循環(huán)使用的過程，從分離框架出來的氫氣，我們可以達到99.5，然后再通過我們的純化裝置可以達到5個9?！?/p>
光伏發(fā)電的不穩(wěn)定，與制氫需要連續(xù)穩(wěn)定的供電形成了矛盾，為了克服這一矛盾，技術(shù)人員自主研發(fā)的綜合控制系統(tǒng)，使得綠電大規(guī)模制綠氫成為可能。據(jù)了解，該項目所用的光伏組件、電解槽、儲氫罐、輸氫管線等重大設(shè)備及核心材料已經(jīng)全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，有效促進了我國氫能裝備和氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。中石化新星新疆綠氫新能源有限公司副總經(jīng)理方虎說：“目前因為這個項目的規(guī)模在國內(nèi)甚至全球來講是首次，實現(xiàn)這么大規(guī)模的同步應(yīng)用，所以說這套控制系統(tǒng)、控制軟件肯定也是首創(chuàng)的，因為我們這個項目在建設(shè)的初期就定了一個目標，我們的項目國產(chǎn)化率不低于99%?！?/p>
目前，全國化工行業(yè)的碳排放占工業(yè)領(lǐng)域總排放的20%、占全國二氧化碳總排放的13%。此外，化工行業(yè)也是難減排行業(yè)，其能源和原料難以被電氣化完全替代。因此，綠氫煉化被視為化工行業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的重要路徑。
同時，我國可再生資源豐富，綠氫制取潛力巨大，未來發(fā)展前景廣闊。以光伏、風電等可再生能源制氫為主的綠氫產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)革新能夠切實保障經(jīng)濟社會、環(huán)境能源等綜合領(lǐng)域的提質(zhì)增效，成為落實“雙碳”目標的重要舉措。中石化新星新疆綠氫新能源有限公司總經(jīng)理范林松說：“項目對煉化企業(yè)大規(guī)模利用綠氫，實現(xiàn)碳減排具有重大的示范效應(yīng)，為國內(nèi)可再生能源企業(yè)制取綠氫并大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用提供了可復(fù)制、可推廣的示范案例，對當?shù)亟?jīng)濟社會的發(fā)展也必將起到有利的推動作用。”
隨著裝備的升級以及相關(guān)政策的落地，依靠綠氫發(fā)電，節(jié)能降碳也能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
范林松說：“從長期來看，我們用的是自己建設(shè)的光伏發(fā)電，隨著發(fā)電效率的提升，可以實現(xiàn)成本的降低。另外，隨著我們裝備制造業(yè)的不斷更新迭代，電解的效率有提升的空間，直接會能夠?qū)е挛覀冇秒娔芎牡慕档?，這樣也會帶動綠氫成本的降低?！?/p>
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