以“氫”代“煤”，大有可為。近日，寧夏寶豐能源集團(tuán)股份有限公司發(fā)布了《關(guān)于內(nèi)蒙古300萬噸/年烯烴項(xiàng)目獲得環(huán)評批復(fù)的公告》，該公告一經(jīng)發(fā)布，一石激起千層浪。公告顯示，該公司位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市的烯烴項(xiàng)目一期正式獲批。該項(xiàng)目采用綠氫與現(xiàn)代煤化工協(xié)同生產(chǎn)工藝，烯烴總產(chǎn)能300萬噸/年，其中40萬噸是通過配套建設(shè)風(fēng)光制氫一體化示范項(xiàng)目，用綠氫替代煤炭進(jìn)行生產(chǎn)，是目前全球單廠規(guī)模最大的煤制烯烴項(xiàng)目。

綠氫作為重要的零碳技術(shù)路線之一，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要潛在支撐，可加速化工、電力、交通、鋼鐵、建筑等行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型。上述全球首個(gè)規(guī)?；镁G氫替代化石能源生產(chǎn)烯烴項(xiàng)目獲批，標(biāo)志著綠氫將向規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用邁出重要的一步——這項(xiàng)“未來能源”正加快走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

“零碳”綠氫是未來發(fā)展方向

氫的不同顏色代表著制氫過程的清潔程度。灰氫是通過化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣，在生產(chǎn)過程中會(huì)有二氧化碳排放。目前，市面上絕大多數(shù)氫氣是灰氫，約占當(dāng)今全球氫氣產(chǎn)量的95%左右。藍(lán)氫是將天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成，其在生產(chǎn)工程中可使用碳捕捉、利用與儲(chǔ)存（CCUS）等先進(jìn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低碳制氫。綠氫則是通過使用再生能源制造的氫氣，生產(chǎn)氫氣過程中實(shí)現(xiàn)零碳排放。

由于制備過程碳排放最少、最清潔，綠氫被認(rèn)為是未來氫能的主要發(fā)展方向。今年3月，國家發(fā)展改革委、工信部等6部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”推動(dòng)石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出加快突破“綠氫”規(guī)?；瘧?yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，合理有序開發(fā)利用“綠氫”，推進(jìn)煉化、煤化工與“綠電”“綠氫”等產(chǎn)業(yè)耦合示范。

本次獲批的內(nèi)蒙古300萬噸/年烯烴項(xiàng)目是國家發(fā)展改革委、工信部規(guī)劃布局的4個(gè)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)中的重點(diǎn)示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目通過風(fēng)光制氫一體化配套項(xiàng)目補(bǔ)入綠氫、綠氧，即用“綠氫”替代原料煤，補(bǔ)入甲醇合成項(xiàng)目裝置，可減少工藝系統(tǒng)二氧化碳的排放量，同時(shí)，將副產(chǎn)的氧氣作為氣化用氧替代燃料煤，補(bǔ)充到氣化裝置中降低空分裝置能耗。相比純煤方案，該項(xiàng)目有望增加甲醇產(chǎn)量122.89萬噸/年，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤253萬噸/年，減少碳排放量631萬噸/年。

西北能源基地是布局潛力區(qū)

“作為大規(guī)模、長周期、跨季節(jié)的儲(chǔ)能方式，可以提高電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)大基地新能源電力集中外送；作為清潔化工原料和還原劑，以‘風(fēng)光氫儲(chǔ)’一體化、‘綠電—綠氫—綠氨’一體化等方式，可以促進(jìn)煤化工、石油化工及相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的深度脫碳，同時(shí)為新能源就地消納提供解決方案?！敝袊鴩H經(jīng)濟(jì)交流中心能源政策研究部部長、研究員景春梅表示。

記者了解到，我國西北地區(qū)是綠氫產(chǎn)業(yè)布局的潛力區(qū)。西北地區(qū)具有豐富的光能風(fēng)能資源，擁有廣闊的荒漠、半荒漠地區(qū)，地形平坦開闊，適宜發(fā)展光伏、風(fēng)電等清潔電力，但是因本地消納能力不足，以及光伏、風(fēng)電的不穩(wěn)定性等原因，導(dǎo)致新增裝機(jī)量和棄電量的矛盾日益凸顯。同時(shí)，作為西電東輸?shù)脑搭^，西北地區(qū)建設(shè)并運(yùn)行著大量的燃煤火電機(jī)組，其在將電力源源不斷地輸送至全國各地的同時(shí)，自身卻承擔(dān)著巨大的降碳壓力。因此，在西北地區(qū)就地制取綠氫，不僅可以替代煤炭燃料實(shí)現(xiàn)減碳，還可大幅促進(jìn)新能源就地消納。

除內(nèi)蒙古外，寧夏布局綠氫的決心也很大。目前，寧夏立項(xiàng)并建設(shè)了寧夏電力投資集團(tuán)有限公司氨氫燃料替代煤炭的火電碳中和示范項(xiàng)目、寶豐能源的制取綠氨項(xiàng)目，規(guī)劃了以吳忠市為中心的“中國氨氫谷”示范基地項(xiàng)目。其中，“中國氨氫谷”示范基地項(xiàng)目，以吳忠太陽山開發(fā)區(qū)新建的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，將建設(shè)光伏綠氫項(xiàng)目、綠氫耦合油化工、綠氫耦合煤化工、綠氫冶金、氫能交通、綠氫耦合精細(xì)化工、氫能重卡、綠氫合成氨、火電鍋爐摻氨減煤降碳、碳捕捉利用等十大類工程，探索全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍需破解成本難題

綠氫熱度正高，引入局者無數(shù)。使用可再生能源電力的電解水制氫，被認(rèn)為將成為氫氣生產(chǎn)的主要途徑。2021年以來，國內(nèi)電解水制氫領(lǐng)域動(dòng)作不斷，入局電解水制氫的企業(yè)數(shù)量快速增加，其中不乏光伏、風(fēng)電、電力、鋼鐵、石化、燃料電池等跨界者。

中國石化將氫能作為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要著力點(diǎn)，2021年，啟動(dòng)我國首個(gè)萬噸級光伏綠氫示范項(xiàng)目——中國石化新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目；建設(shè)首套質(zhì)子交換膜（PEM）制氫示范站，應(yīng)用自主開發(fā)的國產(chǎn)PEM制氫設(shè)備；今年4月，正式啟動(dòng)建設(shè)中國石化中原油田風(fēng)光電兆瓦級質(zhì)子膜電解水制氫項(xiàng)目。

中國華電作為五大央企發(fā)電集團(tuán)之一，在開發(fā)新能源項(xiàng)目的同時(shí)，同步開展可再生能源制氫項(xiàng)目。今年7月，由中國華電自主獨(dú)立設(shè)計(jì)并生產(chǎn)制造的1200立方米/小時(shí)堿性電解槽產(chǎn)品下線，標(biāo)志著中國華電在電解水制氫裝備的道路上邁出了關(guān)鍵一步。

作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，大量重量級企業(yè)入局，助推綠氫產(chǎn)業(yè)在技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目建設(shè)方面取得迅速發(fā)展，但綠氫產(chǎn)業(yè)離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還有較長一段路要走，仍需破解核心技術(shù)研發(fā)、經(jīng)濟(jì)性提升、高效安全運(yùn)輸?shù)纫幌盗须y題。

其中，成本和經(jīng)濟(jì)性問題是核心難點(diǎn)。當(dāng)前，大規(guī)模低成本可再生能源制氫的技術(shù)路線并不明確。業(yè)內(nèi)專家介紹，堿性電解水（ALK）制氫缺少規(guī)?；瘧?yīng)用；質(zhì)子交換膜（PEM）制氫成本高、關(guān)鍵技術(shù)和核心部件受制于人；陰離子交換膜（AEM）、固體氧化物電解水（SOEC）、光解水制氫、熱化學(xué)循環(huán)水解制氫技術(shù)等還處于基礎(chǔ)研發(fā)或試點(diǎn)示范階段……

“當(dāng)前，電解水制氫的成本為化石能源制氫的2~3倍，如果是可再生能源發(fā)的電制氫，成本會(huì)更高?！本按好方榻B。而根據(jù)記者在采訪中獲得的信息估算，當(dāng)制氫成本降至20元/千克以下時(shí)，電解制氫相比于化石能源制氫具有一定的競爭優(yōu)勢。