位于毛烏素沙地邊緣的寧夏寧東能源化工基地（簡稱“寧東基地”）是我國最大的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。近年來，在這里崛起了大批現(xiàn)代煤化工項目。為了擺脫對煤基產(chǎn)業(yè)的依賴，減輕大規(guī)模碳排放造成的環(huán)境壓力，寧東基地瞄準(zhǔn)氫能這一全新的產(chǎn)業(yè)方向，從煤化工“領(lǐng)跑者”向氫能“領(lǐng)跑者”轉(zhuǎn)型。
探尋“第二燃料”
400萬噸煤制油、320萬噸煤基烯烴、600萬噸煤化工下游產(chǎn)品……多年來，寧東基地在現(xiàn)代煤化工領(lǐng)域獲得長足發(fā)展，在煤炭清潔高效利用上取得顯著成效。
然而，一個不可忽視的問題是，在成為我國最大的煤制油、煤基烯烴生產(chǎn)基地之后，資源環(huán)境約束日趨嚴(yán)峻。能耗高、水耗高、工業(yè)固廢利用率低，特別是萬元工業(yè)增加值碳排放處于高位，已成為懸在寧東基地頭頂?shù)?/font>“達摩克利斯之劍”。
“必須探尋煤以外的‘第二燃料’‘第二原料’，開辟全新的安全、綠色、創(chuàng)新發(fā)展之路。”寧東基地黨工委常務(wù)副書記、管委會副主任陶少華說，清潔能源是增強能源結(jié)構(gòu)彈性、提高能源效率的主攻方向。
寧東基地瞄準(zhǔn)的是氫。氫能作為清潔、高效、可持續(xù)的二次能源，具有來源豐富、熱值高、無排放、用途廣泛等特點。氫能產(chǎn)業(yè)在我國已處于導(dǎo)入期向成長期的推進階段，氫氣是煤化工產(chǎn)業(yè)的命脈原料之一，但因煤炭碳多氫少，煤制氫必須通過“以碳換氫”的方式制備，副生大量二氧化碳外排。
“如果使用綠氫替代灰氫耦合煤化工，按現(xiàn)有產(chǎn)能核算，寧東基地煤化工產(chǎn)業(yè)可實現(xiàn)年壓減煤炭消費1700萬噸、節(jié)約能源消耗1200萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、相應(yīng)減排二氧化碳3000萬噸。”陶少華說。
目前，寧東基地部分企業(yè)已開始加快布局氫能產(chǎn)業(yè)項目。“我們規(guī)劃投資14億元建設(shè)了太陽能電解水制氫儲能與應(yīng)用示范基地，項目采用20萬千瓦太陽能發(fā)電裝置和單臺每小時1000標(biāo)方的高效堿性電解槽制氫裝置，年產(chǎn)氫氣1億立方，制氫成本控制在每標(biāo)方1.54元左右。”寧夏寶豐電力運營管理公司總裁石錦軒說，“十四五”期間，寶豐還將繼續(xù)擴大“太陽能發(fā)電+電解水制氫”產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
無碳綠氫“一箭雙雕”
按照規(guī)劃，我國要采取更有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，2060年前實現(xiàn)碳中和。隨著這一愿景的實施，能源領(lǐng)域?qū)⒂瓉硪淮胃拘哉{(diào)整，現(xiàn)代煤化工加快綠色轉(zhuǎn)型已成當(dāng)務(wù)之急。
目前，我國更多依賴化石能源制氫，但化石能源制氫最大的弊端是會伴生大量二氧化碳。煤制氫的大規(guī)模、低成本來源只能是與水發(fā)生反應(yīng)，不可避免增加能耗水耗和排放大量二氧化碳。只有從可再生能源出發(fā)進行電解水氫能制備，才能形成全生命周期綠色清潔、去碳化的綠氫。
“由化石能源制取的氫氣稱為灰氫，灰氫是不可取的，雖然通過碳捕獲與封存技術(shù)后，可使灰氫變?yōu)樗{氫，但藍氫也只可作為過渡。長遠來看，還是要通過可再生能源也就是電解水制取無碳綠氫。”中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中在日前召開的寧東基地氫能產(chǎn)業(yè)與能源轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇上說。
而用可再生能源制備綠氫耦合煤化工，部分替代煤制灰氫，正是寧東基地優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、破解能源資源和環(huán)境約束瓶頸，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑。
“我們正在布局光伏發(fā)電、電解水制氫、煤化工補氫、加儲氫設(shè)施、產(chǎn)業(yè)和重卡應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈氫能項目。”陶少華說，預(yù)計到2025年，綠氫產(chǎn)能將達20萬噸，耦合煤化工產(chǎn)業(yè)綠氫用量達到7.5萬噸，減少煤炭消費總量60萬噸，減排利用二氧化碳100萬噸以上。
寧東基地有發(fā)展無碳綠氫得天獨厚的條件。作為中國接受太陽能輻射量一類地區(qū)，寧東地區(qū)年日照時間達3000小時以上，太陽能發(fā)電時間長達1700小時，光伏發(fā)電成本低至每度0.23元，制備綠氫成本不足每公斤20元。此外，寧東基地還有近300平方公里的煤炭壓覆區(qū)以及采煤后的沉陷區(qū)，均可布局分布式光伏。
“因為氫是二次能源，可由可再生的一次能源制得，因此綠氫可成為可再生能源新的輸出路徑。”國際氫能協(xié)會副主席、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強說，西北地區(qū)太陽能、風(fēng)能資源豐沛，是生產(chǎn)綠氫、使用綠氫的便利之地。
打造綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈條
目前，全球氫能產(chǎn)業(yè)很熱門，話題層出不窮，氫經(jīng)濟已經(jīng)箭在弦上。但是，氫能作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，制儲運等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)化尚存未突破的瓶頸，開發(fā)新產(chǎn)品、謀劃新場景、探索新模式等還有待進一步探索。
“我國氫產(chǎn)能嚴(yán)重不足，預(yù)計2050年需求量將達到每年6000萬噸，而缺口達到每年2500萬噸。”中科院院士、中國石油大學(xué)教授徐春明說，要高度重視氫能與燃料電池的發(fā)展，形成國家引領(lǐng)、企業(yè)合作、產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)的發(fā)展路線，在氫制備和儲運技術(shù)上實現(xiàn)突破，推動能源低碳化和氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
記者了解到，寧夏已制定了《關(guān)于加快培育氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，通過構(gòu)建政策支撐體系，大力培育發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，促進全區(qū)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，助推經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。與此同時，寧東基地也正在以其區(qū)位資源優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)完備、創(chuàng)新動力強勁等特點，著力打造以“綠氫”為主、多種制氫方式并存、上下游緊密銜接的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、人才、環(huán)境齊頭并進的氫能生態(tài)圈。
“重點是打造綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈條，引導(dǎo)社會資本共同參與合作，在煤化工耦合、綠氫制氨、精細(xì)化工用氫、氫儲能、氫能消碳、氫能交通、天然氣摻氫、氫能民用等領(lǐng)域重點發(fā)力，創(chuàng)造創(chuàng)新商業(yè)模式。”寧東基地管委會氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心副主任趙瑞說。
如今，寧東基地正在大力發(fā)展可再生能源制氫，重點建設(shè)總裝機規(guī)模達到1000萬千瓦的寧東光伏產(chǎn)業(yè)園，并支持企業(yè)利用這些光伏布局可再生能源制氫項目，持續(xù)降低綠氫成本。
此外，寧東基地還持續(xù)加快建設(shè)綠氫儲運的基礎(chǔ)配套設(shè)施，利用現(xiàn)有管廊以點帶面地把輸氫管網(wǎng)布局起來，把所有的制氫站和制氫項目形成循環(huán)，并利用煤化工中試基地，組建研究中心，成立創(chuàng)新聯(lián)盟，提升氫能技術(shù)創(chuàng)新水平，開展關(guān)鍵共性技術(shù)的攻關(guān)。同時，探索建立氫能標(biāo)準(zhǔn)體系，圍繞不同氫能應(yīng)用領(lǐng)域，參與制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，推動健全完善不同層級的標(biāo)準(zhǔn)體系。
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