8月30日，中國(guó)石化宣布，我國(guó)規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項(xiàng)目——新疆庫(kù)車(chē)綠氫示范項(xiàng)目全面建成投產(chǎn)。隨著配套的光伏電站實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)，該項(xiàng)目可以滿負(fù)荷生產(chǎn)綠氫，每年生產(chǎn)2萬(wàn)噸綠氫，用于替代煉油加工中使用的天然氣制氫，實(shí)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(biāo)志著我國(guó)綠氫工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用實(shí)現(xiàn)零的突破。“綠氫”究竟是什么，和我們之前常見(jiàn)的制氫方式有什么不同？對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳、環(huán)境改善的目標(biāo)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(kù)車(chē)市，隨著最后一塊光伏板的安裝完成，相當(dāng)于900多個(gè)足球場(chǎng)大小的光伏電站，實(shí)現(xiàn)了全容量并網(wǎng)。利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽(yáng)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(guó)石化塔河煉化實(shí)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(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首次規(guī)模化利用光伏發(fā)電直接制綠氫的項(xiàng)目，電解水制氫能力2萬(wàn)噸/年、儲(chǔ)氫能力21萬(wàn)標(biāo)立方、輸氫能力2.8萬(wàn)標(biāo)立方每小時(shí)。

方虎說(shuō)：“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(chē)間進(jìn)行使用，通過(guò)電解槽把堿性電解水進(jìn)行電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，氫氣這部分在進(jìn)一步純化以后，達(dá)到了我們的3個(gè)9以上的純度以后，達(dá)到滿足下游使用條件，全流程過(guò)程中是沒(méi)有產(chǎn)生任何碳排放的。”

當(dāng)前，作為節(jié)能降碳領(lǐng)域先鋒的氫能產(chǎn)業(yè)逐漸進(jìn)入發(fā)展快車(chē)道。我國(guó)是世界最大的制氫國(guó)，年制氫量約3300萬(wàn)噸，氫能在多個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著舉足輕重的作用，比如在煉油過(guò)程中，為了生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)的油號(hào)汽油，必須要用氫氣加入其中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。目前我國(guó)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(guó)大部分制氫的途徑來(lái)自化石能源，屬于“灰氫”，這部分氫氣主要通過(guò)煤炭、天然氣等化石原料制取，制取每公斤氫氣的碳排放強(qiáng)度約為10—20公斤。綠氫是通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電直接制取，生產(chǎn)過(guò)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(guó)石化塔河煉化公司生產(chǎn)管理部副經(jīng)理劉子英介紹，項(xiàng)目運(yùn)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(wàn)噸，開(kāi)創(chuàng)了綠氫煉化新發(fā)展路徑。

劉子英說(shuō)：“萬(wàn)噸級(jí)的光伏制氫是第一次把綠氫引入煉油企業(yè)來(lái)進(jìn)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(wàn)噸，這也是實(shí)現(xiàn)綠色煉油的探索。下一步正在積極推動(dòng)百萬(wàn)噸乙烯和煉油轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)調(diào)整，整個(gè)光伏制綠氫還要增加產(chǎn)能，可能要達(dá)到7.5萬(wàn)噸，探索讓老的石化企業(yè)實(shí)現(xiàn)真正的脫碳。”

據(jù)介紹，這是我國(guó)首個(gè)貫通光伏發(fā)電、綠電輸送、綠電制氫、氫氣儲(chǔ)存、氫氣輸運(yùn)、綠氫煉化等綠氫生產(chǎn)利用全流程的典型示范項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)中面臨著工藝技術(shù)新、規(guī)模大、無(wú)成熟工程案例可借鑒等難點(diǎn)。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(jí)工程師王祥龍介紹，團(tuán)隊(duì)突破性解決了新能源波動(dòng)電力場(chǎng)景下柔性制氫，并連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)難題，完成了萬(wàn)噸級(jí)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(shuō)：“我們的工藝是就是4臺(tái)電解槽對(duì)一套分離框架，再對(duì)一套純化裝置，這套工藝是在國(guó)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(dá)到重力分離，氣體往上走液體往下走，然后達(dá)到重復(fù)循環(huán)使用的過(guò)程，從分離框架出來(lái)的氫氣，我們可以達(dá)到99.5，然后再通過(guò)我們的純化裝置可以達(dá)到5個(gè)9。”

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(xiàng)目所用的光伏組件、電解槽、儲(chǔ)氫罐、輸氫管線等重大設(shè)備及核心材料已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，有效促進(jìn)了我國(guó)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(shuō)：“目前因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模在國(guó)內(nèi)甚至全球來(lái)講是首次，實(shí)現(xiàn)這么大規(guī)模的同步應(yīng)用，所以說(shuō)這套控制系統(tǒng)、控制軟件肯定也是首創(chuàng)的，因?yàn)槲覀冞@個(gè)項(xiàng)目在建設(shè)的初期就定了一個(gè)目標(biāo)，我們的項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化率不低于99%。”

目前，全國(guó)化工行業(yè)的碳排放占工業(yè)領(lǐng)域總排放的20%、占全國(guó)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的重要路徑。

同時(shí)，我國(guó)可再生資源豐富，綠氫制取潛力巨大，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。以光伏、風(fēng)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(shí)保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)、環(huán)境能源等綜合領(lǐng)域的提質(zhì)增效，成為落實(shí)“雙碳”目標(biāo)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(shuō)：“項(xiàng)目對(duì)煉化企業(yè)大規(guī)模利用綠氫，實(shí)現(xiàn)碳減排具有重大的示范效應(yīng)，為國(guó)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(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展也必將起到有利的推動(dòng)作用。”

隨著裝備的升級(jí)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(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

范林松說(shuō)：“從長(zhǎng)期來(lái)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(shí)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(huì)能夠?qū)е挛覀冇秒娔芎牡慕档停@樣也會(huì)帶動(dòng)綠氫成本的降低。”（張棉棉 卜鵬 王拓 趙士杰）