“氫”有獨鐘
——中國石化致力打造中國第一氫能公司

■本刊記者 曲藝/ 編輯 王睿佳

氫能作為一種二次能源，具有來源多樣、終端零排放、用途廣泛、質量能量密度高等優(yōu)點。中國石化銷售公司新能源管理部副經(jīng)理周金廣介紹，在全球關注氣候變化、能源低碳轉型的形勢下，近年來國際能源巨頭不斷加大包括氫能在內的可再生能源與低碳技術相關領域的投資，部分公司對低碳清潔能源業(yè)務設定的投資上限已超過10%，并通過兼并收購加快業(yè)務布局。

中國石化以打造規(guī)模最大、科技領先、管理一流的中國第一氫能公司為目標，按照“加氫引領、綠氫示范、雙輪驅動、助力減碳”的思路，聚焦氫能交通、綠氫煉化兩大領域大力發(fā)展氫能一體化業(yè)務，成效顯著。

氫能交通與綠氫煉化雙輪驅動

2023 年12 月20 日，中國石化發(fā)布消息，其西南地區(qū)的首個供氫中心——3000 標準立方米/小時氫燃料電池供氫加氫項目在重慶正式投運。該項目滿負荷運行條件下每天可向社會供應純度為99.999%的高純氫6400 千克，可滿足260 輛氫燃料物流重卡用氫需求。較常規(guī)氫氣生產(chǎn)，該項目的氫氣生產(chǎn)綜合成本可降低30%以上，為成渝氫走廊和西部氫谷建設提供基礎配套，助力我國氫能產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。

記者了解到，此前，重慶加氫應用場景都是以單個加氫站的形式存在，采用長管拖車轉運氫氣到站的方式，效率較低且成本較高。新項目由中國石化川維化工和重慶石油共同建設，集氫氣提純、加氫為一體。川維化工在廠區(qū)內新建氫氣純化裝置，然后通過500 米的管道輸送到重慶石油長壽經(jīng)開區(qū)綜合能源母站。母站可通過充裝長管拖車進行“批發(fā)”，也可通過“一墻之隔”的加氫站對終端用戶零售，實現(xiàn)了“氫—站—車”一體化應用場景。

值得注意的是，該項目采用中國石化大連石油化工研究院自主知識產(chǎn)權的技術，以天然氣副產(chǎn)氫氣作為原料，具有氫氣純度高、綜合成本低、能耗低和碳排放低等優(yōu)勢，是當前國內技術路線較先進、經(jīng)濟和環(huán)保的一體化制氫加氫項目之一。同時，整個生產(chǎn)過程工藝操作上實現(xiàn)了一鍵控制、即產(chǎn)即用。

重慶石油長壽經(jīng)開區(qū)綜合能源母站是重慶市首座加氫母站，也是西南地區(qū)最大的燃料電池車用氫供應中心。所產(chǎn)高純氫不但能滿足重慶地區(qū)至少10 座加氫站的用氫需求，還能輻射成渝高速和渝萬高速干線，預計每年二氧化碳減排量2.7萬噸。

據(jù)悉，在氫能交通領域，除了加快加氫站布局，中國石化旗下燕山石化、天津石化、齊魯石化、青島煉化、高橋石化、上海石化、廣州石化、海南煉化、茂名石化、鎮(zhèn)海煉化、川維化工在全國先后建成11 個氫燃料電池供氫中心，引領我國氫能產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。

綠氫煉化領域，最新的消息來自新疆庫車。

中國石化新疆庫車綠氫示范項目于2023年6 月30 日順利產(chǎn)氫，截至2023 年12 月21 日，該項目已平穩(wěn)運行4200 小時，累計向用戶端塔河煉化輸送綠氫2236萬立方米。隨著塔河煉化生產(chǎn)裝置完成擴能改造，綠氫輸送量將逐漸增加，預計到2025年四季度，輸氫量將達到2萬噸/年。

新疆庫車綠氫示范項目位于新疆阿克蘇地區(qū)，是中國石化打造中國第一氫能公司的重點綠氫示范工程，由中國石化新星公司負責實施。項目充分利用西部地區(qū)豐富的太陽能資源，采用光伏發(fā)電直接制氫，結合塔河煉化公司用氫需求，建設產(chǎn)、儲、輸、用氫一體化的綠氫煉化項目。項目的全面建成投產(chǎn)，標志著我國首個萬噸級綠氫規(guī)模化工業(yè)應用實現(xiàn)零的突破。據(jù)悉，全球已投產(chǎn)的項目中，僅有新疆庫車綠氫項目電解槽規(guī)模達到260兆瓦。

如何拓寬電解槽運行負荷波動范圍，是電解水制氫行業(yè)面臨的共性難題。新疆庫車綠氫示范項目創(chuàng)新開展了電解制氫系統(tǒng)的集成優(yōu)化和運行，以系統(tǒng)效率有效解決了低負荷運行的難題，較大提升了規(guī)模化堿性電解槽應用時的寬功率波動適配性，使綠氫工廠能夠更加適應功率波動范圍較寬的光伏電力。

據(jù)悉，中國石化按照“氫電一體、綠氫減碳”的發(fā)展方向，依托煉化基地大力開展集中式風電、光伏開發(fā)，布局大型可再生能源發(fā)電—制氫—儲氫—利用項目。

除了新疆庫車綠氫示范項目，2023年2月啟動建設的鄂爾多斯3 萬噸/年綠氫項目將通過風光耦合所制綠氫就地供應中天合創(chuàng)生產(chǎn)高端綠色化工材料，實現(xiàn)綠電綠氫耦合煤化工綠色低碳發(fā)展。規(guī)劃中的烏蘭察布綠氫項目所產(chǎn)綠氫將通過管道輸送至京津冀地區(qū)，市場預計覆蓋北京燕山石化、石家莊煉化、天津石化等京津冀地區(qū)煉化企業(yè)，用于替代現(xiàn)有的化石能源制氫，以及管道沿線的交通、工業(yè)用氫等，助力實現(xiàn)京津冀地區(qū)綠色低碳發(fā)展。

值得一提的是，2023 年12 月9 日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十八次締約方大會（COP28）中國角“風光氫儲”主題邊會也披露了中國石化積極布局發(fā)展新能源，推動綠色低碳發(fā)展的系列舉措及成果。其中，加快培育壯大氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關內容備受矚目。

探索多種技術路線的建站模式

我國交通運輸業(yè)碳排放占比10%左右，交通能源轉型發(fā)展勢在必行。中國石化發(fā)揮現(xiàn)有3萬多座加油站的網(wǎng)絡優(yōu)勢，在向“油氣氫電服”綜合能源服務商轉型方面取得了積極進展。

按照“國家有布局、市場有需求、發(fā)展有效益、戰(zhàn)略有協(xié)同”的總體思路，中國石化圍繞“3+2”氫燃料電池汽車示范城市群及山東、成渝等重點地區(qū)，加快布局后北京冬奧時代的氫能重卡、氫能大客車、氫能物流走廊、港口園區(qū)等應用場景的加氫站網(wǎng)絡建設，目前已累計發(fā)展加氫站超100座，成為全球擁有、運營加氫站數(shù)量最多的企業(yè)。

為服務北京冬奧會，中國石化建成慶園街、王泉營、興隆、西灣子4座加氫站，設計總加氫能力達到5.5 噸/日。北京冬奧會期間累計加注氫氣87 噸，服務涉奧車輛8689 車次，加注量和服務冬奧車輛占比約45%。賽事結束后，169輛氫能大巴經(jīng)過改造作為氫能公交在北京延慶陸續(xù)投入運營，日均加氫量達到2噸。

“中國石化積極探索多種技術路線的建站模式，積極試點和推廣70 兆帕、35 兆帕/70 兆帕混合站、短管道輸氫加氫一體站、制氫加氫一體站等多類型建設方式。”周金廣介紹，目前，中國石化已建成上海青衛(wèi)站、浙江嘉興平湖濱海綜合能源站等5 座70 兆帕加氫站，后續(xù)將根據(jù)場景需求提高建站比例，以滿足如廣州、成都等地區(qū)乘用車發(fā)展的需要，搶占配套服務先機。

具體來看，在甲醇制氫方面，中國石化在大連盛港加氫站建設站內甲醇橇裝制氫系統(tǒng)，裝置占地面積60 平方米，制氫能力500 標準立方米/小時，于2023 年2 月投入運營。該制氫裝置采用中國石化自主研發(fā)的甲醇重整與催化氧化耦合技術，研制出高活性、高穩(wěn)定性催化劑，利用過程強化實現(xiàn)了設備的高效和小型化，推動地方政府出臺了制氫加氫一體站技術規(guī)范。

氨是高效儲氫介質，具有能量密度高、儲運容易、儲運成本低、安全性高、用戶終端無碳排放等優(yōu)勢，全球范圍內綠色合成氨和低溫氨分解制氫技術日益受到重視。在氨分解制氫方面，2022 年8 月，中國石化在福建雪人內部站打造了全國首座氨現(xiàn)場制氫加氫一體站示范項目。該項目以氨作為氫氣的儲能載體，通過氨在線低溫制氫、分離純化、升壓加注等實現(xiàn)車用氫氣制備，制氫能力為50 標準立方米/小時，滿負荷運轉每日可制氫100千克，解決了氨—氫轉化關鍵技術難題。

在電解水制氫方面，中國石化青海石油分公司通過對接政府和物流企業(yè)打造了可再生能源制氫加氫一體化應用場景。該場景包含2 兆瓦的光伏發(fā)電項目、500 標準立方米/小時的電解水制氫項目、綜合加能站項目及300輛氫燃料電池商用車。

在微網(wǎng)短管道輸氫加氫方面，中國石化第一座短管道輸氫站——嘉興平湖濱海綜合能源站全部實現(xiàn)管道進氫，管道1.7千米，壓力1.2兆帕，同時可以作為加氫母站具備氫氣充裝批發(fā)功能，每天可為五六臺管束車提供氫氣充裝。“微網(wǎng)短管道輸氫可以滿足大規(guī)模運輸和用氫需求，進一步降低氫氣運輸成本和風險。”周金廣稱。

在儲氫井建設方面，中國石化在重慶石油半山環(huán)道加氫站建成全國首座采用儲氫井儲氫的加氫站，共設置3 口高壓儲氫井，設計壓力50兆帕、深度150 米，解決了半山環(huán)道加氣站增加加氫功能面積不足的問題。高壓儲氫井自投入使用后運行平穩(wěn)，具有儲氫安全性高、占地面積小、使用年限長、綜合使用成本低等優(yōu)點，有望在加氫站規(guī)模化推廣。

在氫能走廊建設方面，中國石化通過燃料電池重卡將上海的ABS 非危化品運送至寧波，打通了上海—寧波氫能走廊，開啟了滬浙線化工產(chǎn)品零碳物流新模式。

另據(jù)周金廣透露，為引領氫能產(chǎn)業(yè)科學化、規(guī)范化、標準化發(fā)展，中國石化還積極制定氫能標準體系。參編國家標準《汽車加油加氣加氫站技術標準GB50156》；牽頭編寫《制氫加氫一體站技術規(guī)范》《加氫站、油氫合建站安全技術規(guī)范》《加氫站氫運輸及配送安全技術規(guī)范》等地方標準、團體標準；《加氫站、油氣氫合建站工程技術規(guī)范》《加氫站、油氣氫合建站安全技術規(guī)范》《加氫站氫運輸及配送安全技術規(guī)范》《車用氫氣質量管理指導意見》等企業(yè)標準。

首發(fā)《中國氫能產(chǎn)業(yè)展望報告》

自身發(fā)展之余，中國石化同時為我國氫能產(chǎn)業(yè)科學謀劃轉型路徑提供新思路和新視角——2023 年12 月28 日，中國石化首次發(fā)布《中國氫能產(chǎn)業(yè)展望報告》（以下簡稱《報告》）。

國務院國資委研究中心副主任鄭東華表示，《報告》從央企智庫視角為“雙碳”目標下我國能源行業(yè)科學謀劃轉型發(fā)展路徑提供了具有啟發(fā)性和建設性的探討，為我國能源央企高質量規(guī)劃布局能源業(yè)務提供了重要借鑒。

在中國國際經(jīng)濟交流中心科研信息部部長景春梅看來，《報告》系統(tǒng)前瞻研究了氫能在不同部門應用的比較競爭力和碳減排潛力，對謀劃產(chǎn)業(yè)路徑、促進行業(yè)交流、廓清行業(yè)認識具有重要意義。

“全球氫能發(fā)展動因主要源自產(chǎn)業(yè)變遷、經(jīng)濟驅動和技術突破的協(xié)同牽引。”中國石化經(jīng)濟技術研究院副總經(jīng)理、黨委委員羅大清在解讀《報告》時稱，近年來，世界主要經(jīng)濟體相繼發(fā)布國家層面的氫能戰(zhàn)略，推動低碳氫能發(fā)展。不同經(jīng)濟體能源體系演進、能源資源稟賦、能源轉型壓力和國內市場存在差異，氫能戰(zhàn)略重心各有所不同。

例如，歐盟是能源轉型先行者，將氫能視為碳中和解決方案；美國是氫能科技大國，將氫能視為未來產(chǎn)業(yè)儲備；日本屬于資源匱乏工業(yè)國，側重氫能科技創(chuàng)新；沙特是資源富足國，側重氫能出口貿易。

聚焦國內，“我國氫能產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷起步、拓展，已進入轉型發(fā)展的關鍵期。”羅大清分析，“雙碳”目標下，氫能將成為推動新型能源體系實現(xiàn)“三角動態(tài)平衡”的關鍵角色。可再生能源制氫、低碳氫能替代和氫電耦合轉換，將在推進能源體系、電力系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)體系轉型升級進程中發(fā)揮關鍵作用。

“雙碳”目標催生電力革命、能源革命和產(chǎn)業(yè)變革，重塑氫能發(fā)展底層邏輯和戰(zhàn)略路徑，而氫能的原料、燃料和儲能介質等多重屬性，支撐其應用場景和發(fā)展空間。

《報告》顯示，我國氫能消費規(guī)模將從2022年的3500萬噸增至2060年的近8600萬噸，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將從2022年的4600億元增至4.6萬億元，對我國2060年前實現(xiàn)碳中和目標的貢獻度達到10%。

在此過程中，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大特征將是供給側的制氫低碳化和消費側的應用多元化。一方面，我國專門制氫的用能結構將從2022年的化石和非化石能源分別占比99%和1%，到2060年轉變?yōu)榉謩e占比7%和93%，其中風能和太陽能制氫用能占比達2/3，我國氫源結構將發(fā)生根本性轉變；另一方面，氫能應用的消費結構將從2022 年的工業(yè)和非工業(yè)部門分別占比94%和6%，到2060年轉變?yōu)楣I(yè)部門占比57%，交通部門占比28%，建筑、電力等其他部門占比15%。

以電力部門為例。“電氫耦合轉換將在遠期為電力系統(tǒng)提供靈活性、穩(wěn)定性和安全性。”羅大清分析稱，碳達峰階段，發(fā)電用氫以焦爐煤氣副產(chǎn)氫為主，年均用氫100萬噸；到2040年，在摻氨發(fā)電、摻氫發(fā)電和氫燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)帶動下，用氫規(guī)模將超過200 萬噸；到2060 年，進一步突破800萬噸，在供電應急保障方面發(fā)揮重要作用。

羅大清指出，源頭減碳和終端替代是實現(xiàn)氫能減碳的兩大路徑。《報告》預計，到2045 年，以灰氫減退、源頭降碳為主，可實現(xiàn)減碳5億噸；到2060 年，以綠氫替代、終端降碳為主，可再實現(xiàn)減碳6億噸，兩者合計10億噸以上。

《報告》總結認為，過去50年，氫能在新興領域的應用雖然掀起數(shù)次熱潮，但仍需解決制氫、儲運、應用等多個環(huán)節(jié)的難題，其中經(jīng)濟性是最關鍵的指標之一。氫能產(chǎn)業(yè)要在未來真正發(fā)展成為終端用能難減排領域的關鍵降碳力量，仍需更多技術沉淀、創(chuàng)新突破和政策支持。■