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2023-08-31 16:10:09
我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目全面建成投產
2023-08-31 16:10:09 來源: 央廣網
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。隨著配套的光伏電站實現全容量并網，該項目可以滿負荷生產綠氫，每年生產2萬噸綠氫，用于替代煉油加工中使用的天然氣制氫，實現現代油品加工與綠氫耦合低碳發展，全面建成投產標志著我國綠氫工業化規模應用實現零的突破。“綠氫”究竟是什么，和我們之前常見的制氫方式有什么不同？對我國實現節能降碳、環境改善的目標又將發揮怎樣的重要作用？
(資料圖)
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，實現了全容量并網。利用當地豐富的太陽能資源，每年可發出近6億度綠電。綠電電解水制氫，替代煉油加工傳統的天然氣制氫，中國石化塔河煉化實現煉油產品的綠色化。中石化新星新疆綠氫新能源有限公司副總經理方虎介紹，該項目是國內首次規模化利用光伏發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，輸送到電解槽生產車間進行使用，通過電解槽把堿性電解水進行電解，產生氫氣和氧氣，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生任何碳排放的。”
當前，作為節能降碳領域先鋒的氫能產業逐漸進入發展快車道。我國是世界最大的制氫國，年制氫量約3300萬噸，氫能在多個領域都發揮著舉足輕重的作用，比如在煉油過程中，為了生產高標準的油號汽油，必須要用氫氣加入其中進行化學反應。目前我國生產出的八成氫氣用于石油煉化、合成氨、合成甲醇、現代煤化工等化工領域。
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電直接制取，生產過程中基本不產生溫室氣體，此前由于技術所限，所以占比較低。中國石化塔河煉化公司生產管理部副經理劉子英介紹，項目運行后，能夠完全替代現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，開創了綠氫煉化新發展路徑。
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來進行加工，我們的兩套天然氣制氫設備最終是完全停用，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化結構調整，整個光伏制綠氫還要增加產能，可能要達到7.5萬噸，探索讓老的石化企業實現真正的脫碳。”
據介紹，這是我國首個貫通光伏發電、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利用全流程的典型示范項目，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。作為提供制氫設備的廠家之一，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，并連續穩定供應難題，完成了萬噸級電解水制氫工藝與工程成套技術、智能控制系統研發等創新成果。
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，然后達到重復循環使用的過程，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。”
光伏發電的不穩定，與制氫需要連續穩定的供電形成了矛盾，為了克服這一矛盾，技術人員自主研發的綜合控制系統，使得綠電大規模制綠氫成為可能。據了解，該項目所用的光伏組件、電解槽、儲氫罐、輸氫管線等重大設備及核心材料已經全部實現國產化，有效促進了我國氫能裝備和氫能產業鏈發展。中石化新星新疆綠氫新能源有限公司副總經理方虎說：“目前因為這個項目的規模在國內甚至全球來講是首次，實現這么大規模的同步應用，所以說這套控制系統、控制軟件肯定也是首創的，因為我們這個項目在建設的初期就定了一個目標，我們的項目國產化率不低于99%。”
目前，全國化工行業的碳排放占工業領域總排放的20%、占全國二氧化碳總排放的13%。此外，化工行業也是難減排行業，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實現轉型的重要路徑。
同時，我國可再生資源豐富，綠氫制取潛力巨大，未來發展前景廣闊。以光伏、風電等可再生能源制氫為主的綠氫產業作為戰略性新興產業，其產業發展和技術革新能夠切實保障經濟社會、環境能源等綜合領域的提質增效，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理范林松說：“項目對煉化企業大規模利用綠氫，實現碳減排具有重大的示范效應，為國內可再生能源企業制取綠氫并大規模工業化應用提供了可復制、可推廣的示范案例，對當地經濟社會的發展也必將起到有利的推動作用。”
隨著裝備的升級以及相關政策的落地，依靠綠氫發電，節能降碳也能實現可持續發展。
范林松說：“從長期來看，我們用的是自己建設的光伏發電，隨著發電效率的提升，可以實現成本的降低。另外，隨著我們裝備制造業的不斷更新迭代，電解的效率有提升的空間，直接會能夠導致我們用電能耗的降低，這樣也會帶動綠氫成本的降低。”（張棉棉 卜鵬 王拓 趙士杰）
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