近日，陜西省首個綠氫制綠氨項目及煤化工耦合綠氫/綠醇項目簽約落地榆林國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。該項目將建設(shè)5萬m3/h綠氫、2.5萬m3/h綠氧和30萬t/a綠色甲醇項目。據(jù)了解，“十四五”期間，榆林高新區(qū)將依托區(qū)內(nèi)的蘭州石化榆林化工有限公司7萬t/a副產(chǎn)氫氣及豐富的綠電資源優(yōu)勢，大力發(fā)展綠氫耦合現(xiàn)代煤化工，推動以氫換煤、綠氫消碳，全力打造氫能全產(chǎn)業(yè)鏈。
“雙碳”目標(biāo)下，化工部門面臨巨大減碳壓力。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，推廣可再生能源制氫替代傳統(tǒng)化石能源制氫是加快推進(jìn)化工部門低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵舉措。未來，隨著綠氫經(jīng)濟(jì)性的提升，其在化工領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模有望持續(xù)增加，同時也將為氫能產(chǎn)業(yè)帶來巨大發(fā)展空間。
■■ 協(xié)同發(fā)展是必然趨勢
在近日召開的中國電氫耦合與氫化工技術(shù)創(chuàng)新大會上，與會專家指出，化工部門是國民生產(chǎn)中的主要碳排放部門之一，也是脫碳難度最高的部門之一。在我國，合成氨、合成甲醇等化工行業(yè)每年消費(fèi)的氫氣量高達(dá)2000萬噸，其上游原料幾乎全部源于煤炭、天然氣等化石能源。在此背景下，既是工業(yè)原料又是清潔燃料的綠氫為化工項目提供了更多可行性。
近年來，利好綠氫及化工項目耦合的政策紛紛出臺。2022年4月，工業(yè)和信息化部聯(lián)合六部委印發(fā)《“十四五”推動石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出“鼓勵石化化工企業(yè)因地制宜、合理有序開發(fā)‘綠氫’，推進(jìn)煉化、煤化工與‘綠電’‘綠氫’等產(chǎn)業(yè)融合示范”；2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，提出探索開展可再生能源制氫在合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等行業(yè)替代化石能源示范。
目前，我國已有20多個省份和60多個地級市制訂氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，已公開發(fā)布的可再生能源制氫項目合計產(chǎn)能達(dá)到429萬噸。
石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院能源化工處副總工程師溫倩指出，此前，傳統(tǒng)化石能源和新能源之間是割裂的，化石能源只能直接外運(yùn)，是一個低價值的產(chǎn)品外輸，而新能源又有很大的就地消納壓力。氫可作為二者連接的橋梁，實(shí)現(xiàn)新能源與化工產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展。
以煤化工為例，“煤化工+新能源”一體化發(fā)展，可有效降低化石資源消耗和碳排放，同時解決新能源的波動和消納難題。溫倩表示，煤化工消納潛力巨大，綠氫用作合成氨原料可實(shí)現(xiàn)全部替代，用作甲醇原料根據(jù)碳?xì)浔?:2可實(shí)現(xiàn)部分替代，考慮其他煤化工子行業(yè)后，共計可形成約1.6億千瓦的新能源消納潛力。
■■ 電氫耦合是關(guān)鍵舉措
國家發(fā)改委能源研究所副研究員劉堅認(rèn)為，氫能具備能源載體和工業(yè)原料的雙重屬性，電氫協(xié)同可促進(jìn)可再生能源發(fā)電與化工行業(yè)融合，進(jìn)而打造基于可再生能源的綠氫化工系統(tǒng)。
“當(dāng)前我國正處于新型能源體系建設(shè)的關(guān)鍵時期，氫能和新型電力體系是未來碳中和能源系統(tǒng)的核心要素，有必要發(fā)揮氫能的獨(dú)特作用，充分挖掘綠氫作為低碳能源與原料的雙重價值。”劉堅表示，通過電氫協(xié)同將綠氫與化工有機(jī)融合，可推動可再生能源對化石能源的全面替代，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
另有專家指出，利用綠電和綠氫的能源屬性，以綠氫和綠電替代煉化工藝用化石燃料，可有效減少煉化生產(chǎn)用能環(huán)節(jié)的碳排放，推動石化工業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。同時，依靠科技進(jìn)步，對煉化工藝流程進(jìn)行適應(yīng)綠電、綠氫再造，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降碳、綠色環(huán)保。未來短流程生產(chǎn)特色產(chǎn)品、低碳排放的總流程方案將成為煉化工藝主流。
中國寰球工程公司北京分公司副總經(jīng)理兼總工程師馬明燕提醒，目前國內(nèi)外的綠氫化工大多為“綠氫替代”模式。需要注意，包括發(fā)電與儲能的新能源側(cè)和化工用氫側(cè)要分別統(tǒng)籌、規(guī)劃與管理；發(fā)揮綠氫的整合作用，也需新能源發(fā)電、儲能、制氫、儲氫、用氫全產(chǎn)業(yè)鏈一體化考慮?！?/p>
■■ 需樹立系統(tǒng)性思維
劉堅指出，綠氫與化工行業(yè)具有巨大的協(xié)同發(fā)展?jié)摿Γ枰韵到y(tǒng)性思維開展綠氫化工頂層設(shè)計。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分發(fā)揮綠氫靈活儲調(diào)的特性，促進(jìn)大規(guī)模、高比例新能源消納；在儲運(yùn)環(huán)節(jié)，提升可再生能源長距離輸送效率，實(shí)現(xiàn)輸電與輸氫優(yōu)勢互補(bǔ)；在消費(fèi)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)推動綠氫在化工領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，鼓勵綠氨、綠醇等綠氫化工試點(diǎn)示范。
“不過，我國綠氫資源與化工產(chǎn)能空間錯配問題突出，風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源富集地區(qū)主要集中在西部的內(nèi)蒙古、青海等地，本地消納綠氫空間有限，外送能力不足。而石油化工產(chǎn)能主要分布于中東部沿海地區(qū)，綠氫資源相對有限。”劉堅表示，西部地區(qū)的可再生能源可通過新建氫氣管道或改造天然氣管線輸送至中東部地區(qū)，也可以綠電形式利用特高壓輸電通道輸送至負(fù)荷終端，但電氫網(wǎng)絡(luò)協(xié)同運(yùn)行方式還需進(jìn)一步研究。
目前我國尚未針對綠氫產(chǎn)業(yè)鏈建立完整的項目管理、并網(wǎng)調(diào)度、電價政策與綠色認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，這些都為綠氫化工的有序發(fā)展帶來困難。對此，劉堅建議，在政策層面加大對綠氫產(chǎn)業(yè)的扶持力度，重點(diǎn)支持技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，研究出臺針對綠氫的電價補(bǔ)貼和減稅政策，加強(qiáng)化工行業(yè)能耗“雙控”、碳排放“雙控”等政策的銜接。在監(jiān)管層面，建立健全綠氫相關(guān)法律法規(guī)和監(jiān)管制度，積極參與綠氫國際標(biāo)準(zhǔn)制定，支持綠氫減排量納入自愿碳減排市場交易。
