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      我國綠氫規?;瘧脤崿F零的突破

      文章出處:科技日報 人氣: 發表時間:2023-09-14 11:30:18

      庫車綠氫示范項目的建成投產,不僅首次貫通了光伏發電、綠電輸送、綠電制氫、氫氣儲存、氫氣輸運和綠氫煉化全產業鏈,而且還形成了具有自主知識產權的大規模電解水制氫工藝與工程成套技術,將為綠電制綠氫產業發展提供可復制、可推廣的示范案例。

        8月30日,中國石化宣布,我國規模最大的光伏發電直接制綠氫項目——新疆庫車綠氫示范項目全面建成投產,這標志著我國綠氫規?;I應用實現零的突破,也被業界認為是我國綠氫產業發展的一個里程碑。

        中國石化新星新疆綠氫新能源有限公司總經理范林松表示,該項目所用的光伏組件、電解槽、儲氫罐、輸氫管線等重大設備及核心材料全部實現了國產化,有效促進了我國氫能裝備和氫能產業鏈發展。

      9700多畝土地上安裝50多萬塊光伏板

        氫能被稱為“21世紀的終極能源”。國際氫能源委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》稱,2050年,全球氫能源需求將增至目前的10倍,產業鏈產值將超過2.5萬億美元。

        另據中國氫能聯盟預計,至2025年,我國氫能產業產值將達到1萬億元。2050年,氫能在我國終端能源體系中占比將超10%,產業鏈年產值將達12萬億元。

        那么何謂綠氫?根據中國氫能聯盟發布的《低碳氫、清潔氫與可再生氫的標準與評價》,氫氣一般分為低碳氫、清潔氫與可再生氫,俗稱灰氫、藍氫和綠氫。

        灰氫指的是通過化石燃料(石油、天然氣和煤)制取的氫,在制取過程中碳排放強度相對較大;藍氫指的是利用化石燃料制取的氫,同時配合碳捕捉和碳封存技術,碳排放強度相對較低;綠氫指的是利用風電、水電、太陽能、核電等可再生能源,通過電解的方式制取的氫,制氫過程完全沒有碳排放。

        國際投資銀行高盛集團此前發布的報告認為,綠氫已成為實現全球凈零排放的關鍵支柱,有助于減少15%的全球溫室氣體排放,是深度去碳化的最終解決方案。

        由光伏電和風電構成的綠電,是生產綠氫最理想的能量來源。光伏發電直接制造綠氫,簡單來說,就是將光伏產生的綠電輸送到制氫廠,通過電解槽等核心裝置,以電解水的形式產生氫氣。由此產生的綠氫將被運送到煉廠、鋼鐵廠等應用端,替代原有的灰氫和藍氫。

        占地9700多畝的庫車綠氫示范項目,安裝了50多萬塊光伏板。當太陽光照射到光伏板表面時,受激發產生的游離電子會在內部電場的作用下定向移動,于是形成了電流。

        項目作業團隊通過專業的輻照計算軟件測算光伏組件的最佳傾角,確保組件全年接受的太陽輻射最大化,并選擇雙玻璃面板增加太陽光利用率。這些光伏板年發電量近6億千瓦時,平均每天發電159萬千瓦時。

        隨后,這些綠電將由23.7公里長的輸電線路輸送至綠氫工廠。在制氫車間的52臺電解槽中,遠道而來的綠電將配置好的堿液電解成氫氣和氧氣。氫氣經過提純后,將被送往10個巨大的球形儲罐,并最終被送往中國石化塔河煉化公司,用于替代過去煉油加工中一直使用的灰氫,實現煉油產品綠色化。

      重大設備及核心材料全部實現國產化

        “這是綠氫煉化首次實現規模應用,對煉化企業大規模利用綠氫實現碳減排具有重大示范效應?!狈读炙杀硎?。

        中國石化塔河煉化公司生產管理部副經理劉子英則表示,這是第一次把綠氫引入煉油企業來進行加工?!拔覀兊膬商滋烊粴庵茪湎到y最終會完全停用,每年大概可以減少天然氣使用量2.4萬噸,這是實現綠色煉油的一個探索?!?/p>

        范林松表示,作為我國首個規?;G電制綠氫項目,庫車綠氫示范項目建設中面臨著工藝技術新、規模大、無成熟工程案例可借鑒等難點。

        中國石化通過聯合攻關、揭榜掛帥等形式,突破性地解決了新能源波動電力場景下柔性制氫并連續穩定向下游煉化企業供應難題。

        舉例來說,光伏等可再生能源發電量具有一定的波動,如果遇上雨天導致發電量減少怎么辦?中國石化通過自主開發綠電制氫配置優化軟件,將電控設備與制氫設備同步響應匹配,實現了“荷隨源動”,大幅提升了設備對波動的適應性。該項目還形成了一套集合了預測光伏發電、電氫耦合自動化控制等的創新性技術,可根據光伏發電情況預測產氫量和外輸量,實現氫氣制、儲、輸的自動計算和控制。

        此外,項目中形成的萬噸級電解水制氫工藝與工程成套技術、綠氫儲運工藝技術、晶閘管整流技術、智能控制系統研發等創新成果,均實現了工業應用。

        值得一提的是,范林松說,庫車綠氫項目所用的光伏組件、電解槽、儲氫罐、輸氫管線等重大設備及核心材料全部實現國產化,有效促進了我國氫能裝備企業發展。以電解槽為例,在該項目啟動之前,國內的1000標準立方米/小時電解槽累計需求量不到30臺,而僅庫車綠氫示范項目就需要52臺,有力促進了國內電解槽產業的規?;a。

      未來10—15年是綠氫產業發展關鍵階段

        庫車綠氫示范項目的建成投產,不僅首次貫通了光伏發電、綠電輸送、綠電制氫、氫氣儲存、氫氣輸運和綠氫煉化全產業鏈,而且還形成了具有自主知識產權的大規模電解水制氫工藝與工程成套技術,將為綠電制綠氫產業發展提供可復制、可推廣的示范案例。

        除了庫車綠氫示范項目外,今年2月,中國石化還啟動建設了鄂爾多斯3萬噸/年綠氫項目。該項目將通過風光耦合所制綠氫就地供應中天合創能源有限責任公司生產高端綠色化工材料。

        但總體而言,范松林認為,綠氫工業還仍處于產業發展初期階段,規?;I應用主要面臨技術、成本、應用場景不完善等問題。

        當前主流綠氫技術路線,主要為堿性水電解制氫技術(AE)和質子交換膜水電解制氫技術(PEM)。業內人士稱,我國AE制氫技術水平與國外相近,擁有完全自主知識產權的設備制造、工藝集成能力。在PEM制氫技術方面,我國尚處于研發走向工業化的前期階段,電解槽的質子交換膜和膜電極等核心技術和裝備目前主要依賴進口。

        其中,電解水制氫系統在制氫站總成本中的占比約為80%,且技術壁壘較高,因此電解槽的成本和技術的進一步革新,是綠氫產能更上一層樓的關鍵。

        業內專家分析,未來10—15年將是綠氫產業從培育期走向商業化初期的關鍵階段,綠電綠氫一體化生產、氫能基礎設施和氫基碳中和解決方案等將逐步走向成熟;再用15年左右時間,綠氫在主要應用領域有望實現規?;渴?。(操秀英)


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