新疆庫車綠氫示范項目制氫廠,?！?中國石化供圖

庫車綠氫示范項目的建成投產(chǎn)，不僅首次貫通了光伏發(fā)電,、綠電輸送,、綠電制氫、氫氣儲存,、氫氣輸運和綠氫煉化全產(chǎn)業(yè)鏈,，而且還形成了具有自主知識產(chǎn)權的大規(guī)模電解水制氫工藝與工程成套技術，將為綠電制綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)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(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),，這標志著我國綠氫規(guī)?；I(yè)應用實現(xiàn)零的突破，也被業(yè)界認為是我國綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)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(jīng)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(xiàn)了國產(chǎn)化，有效促進了我國氫能裝備和氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,。

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(fā)布的《氫能源未來發(fā)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(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過2.5萬億美元。

另據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計,，至2025年,，我國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值將達12萬億元。

那么何謂綠氫,？根據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)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(fā)布的報告認為,，綠氫已成為實現(xiàn)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(chǎn)綠氫最理想的能量來源。光伏發(fā)電直接制造綠氫,，簡單來說,，就是將光伏產(chǎn)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(chǎn)生氫氣。由此產(chǎn)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(fā)產(chǎn)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(yè)團隊通過專業(yè)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(fā)電量近6億千瓦時，平均每天發(fā)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(jīng)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(xiàn)煉油產(chǎn)品綠色化,。

重大設備及核心材料全部實現(xiàn)國產(chǎn)化

“這是綠氫煉化首次實現(xiàn)規(guī)模應用,，對煉化企業(yè)大規(guī)模利用綠氫實現(xiàn)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(chǎn)管理部副經(jīng)理劉子英則表示，這是第一次把綠氫引入煉油企業(yè)來進行加工?！拔覀兊膬商滋烊粴庵茪湎到y(tǒng)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(xiàn)綠色煉油的一個探索,?！?/p>

范林松表示，作為我國首個規(guī)?；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(guī)模大,、無成熟工程案例可借鑒等難點,。

中國石化通過聯(lián)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(xù)穩(wěn)定向下游煉化企業(yè)供應難題,。

舉例來說，光伏等可再生能源發(fā)電量具有一定的波動,，如果遇上雨天導致發(fā)電量減少怎么辦,？中國石化通過自主開發(fā)綠電制氫配置優(yōu)化軟件，將電控設備與制氫設備同步響應匹配,，實現(xiàn)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(fā)電,、電氫耦合自動化控制等的創(chuàng)新性技術,，可根據(jù)光伏發(fā)電情況預測產(chǎn)氫量和外輸量，實現(xiàn)氫氣制,、儲,、輸?shù)淖詣佑嬎愫涂刂啤?/p>

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(tǒng)研發(fā)等創(chuàng)新成果,，均實現(xiàn)了工業(yè)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(xiàn)國產(chǎn)化,，有效促進了我國氫能裝備企業(yè)發(fā)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(chǎn)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn),。

未來10~15年是綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展關鍵階段

庫車綠氫示范項目的建成投產(chǎn)，不僅首次貫通了光伏發(fā)電,、綠電輸送,、綠電制氫、氫氣儲存,、氫氣輸運和綠氫煉化全產(chǎn)業(yè)鏈,，而且還形成了具有自主知識產(chǎn)權的大規(guī)模電解水制氫工藝與工程成套技術，將為綠電制綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)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(chuàng)能源有限責任公司生產(chǎn)高端綠色化工材料,。

但總體而言,，范松林認為，綠氫工業(yè)還仍處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期階段,，規(guī)?；I(yè)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(yè)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(chǎn)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(fā)走向工業(yè)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(tǒng)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(chǎn)能更上一層樓的關鍵。

業(yè)內專家分析,，未來10~15年將是綠氫產(chǎn)業(yè)從培育期走向商業(yè)化初期的關鍵階段,，綠電綠氫一體化生產(chǎn)、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(xiàn)規(guī)模化部署,。