當前,瞄準氫能產業的不只是山西一地,“煤”“氫”互動在更多產煤地展開。氫氣是煤化工產業重要原料之一,多個煤炭產地正積極推動灰氫轉綠、以氫換煤、綠色消碳。
近日,山西省工信廳、呂梁市聯合舉辦“山西省氫能產業鏈鏈上企業協作配套簽約會”,一次性簽約16個項目,涵蓋制、儲、運、加氫及氫能源應用等多環節。在“煤都”走向“氫都”的路上,產煤大省山西又進一步。
瞄準氫能產業的不只是山西一地。《內蒙古自治區人民政府辦公廳關于促進氫能產業高質量發展的意見》提出,到“十四五”末,形成集制備、存儲、運輸、應用于一體的氫能產業集群,總產值力爭達到1000億元。陜西加快編制《陜西省氫能產業發展規劃》,擬支持榆林等地建設規模化副產氫純化項目,形成2個到3個千噸級燃料電池級氫氣工廠。山東規劃到2030年,全面建成國內領先、國際知名的氫能產業發展高地……記者了解到,多個煤炭產區抓住“氫”機遇,正在主動謀突破。
“煤”“氫”互動逐步深入
山西擁有全國最大的焦化產能,煤炭煉焦過程得到副產品——焦爐煤氣的含氫量約為60%,年可提取氫氣140億立方米。加上煤制氫技術成熟、成本較低,為布局氫能帶來先發優勢。據悉,該省已將氫能列為“十四五”規劃的先導性未來產業、首批十大重點產業鏈之一。
作為全國最大的獨立商品焦炭和煤炭生產企業之一,山西美錦能源率先嘗試。“去年7月,我們在制氫端有了新突破,焦爐煤氣變壓吸附制氫項目建成投產,全年生產的高純氫氣可滿足5600臺公交車、8000臺物流車或2200臺重卡滿負荷使用,每年帶動碳減排約18萬噸。在此產量下,還可以擴展氫氣液化裝置,提高氫氣外運能力覆蓋至臨省。”公司副總裁姚錦麗表示。
“煤”“氫”互動在更多產煤地展開。據寧東能源化工基地管委會氫能產業發展中心主任趙瑞介紹,該基地已形成氫氣產能247萬噸,占全國產氫量的7.5%,其中煤化工產、用氫總量達到240萬噸/年。“寧東基地因煤而建、因煤而興,是國家重要的大型煤炭生產基地、現代煤化工產業示范區。氫氣是煤化工產業重要原料之一,我們積極推動灰氫轉綠、以氫換煤、綠色消碳。根據項目生產實際,使用1噸綠氫替代煤制氫,平均可節約11噸-12噸標準煤,減排二氧化碳28噸-30噸。”
“在煤炭深加工綜合利用領域,副產氫氣逐漸被重新認識,為煤炭清潔高效低碳化利用開辟了新方向。能源脫碳、低碳、無碳化成為共識,也帶動煤企積極參與。”在日前舉行的第四屆中國制氫與氫能源產業大會上,中國煤炭工業協會副會長劉峰充分肯定了兩大產業的互動,“煤炭和氫能起點不同,但作為能源應用的目標和功能是相同的。”
現階段可為氫能供應兜底
在劉峰看來,“互動”更有著兜底意義。“氫能是二次能源,依賴電解水或由化石能源經轉換獲得。貧油少氣的資源稟賦本就困擾著我們,現階段仍需依靠資源比較豐富的煤炭制取氫氣,否則氫能供應可能出現無米之炊。”
劉峰列舉了一組數字:當前,我國氫產量達3500多萬噸,其中僅高溫煉焦和低階煤分質利用中低溫熱解副產的氫氣就接近1000萬噸。加工成高純氣供汽車使用,以投用在鄂爾多斯某露天煤礦的氫能重卡估算,每車每年跑10萬公里,可供同類型車100多萬輛;如果是家用小型乘用車,可供數百萬輛。“產業發展初級階段,氫氣需求量并不大,但便捷、低成本、穩定供應非常重要。在綠氫尚不具備條件的階段,不妨將煤制氫作為氫源其中一分支,這也是煤炭深加工領域發揮作用的一個有效窗口時機。”
有前景,也有挑戰。劉峰坦言,通過煤氣化制氫要排碳是事實。把灰氫淡化并逐漸向藍氫、綠氫轉變,已成為急需加強攻關的首要問題。“煤制氫排放的二氧化碳濃度、純度較高,而且集中,有利于無害化處置和碳循環利用。煤制氫價格低廉,為開展碳埋藏和循環利用騰出了成本空間。現階段技術還不成熟,處理能力有限,要求我們集中力量聯合攻關。”
趙瑞提出,煤化工是氫能產、用量最大的領域,也將成為綠氫應用的重要場景。然而,綠氫耦合煤化工全流程的優化仍需研究。“要打通綠氫規模化應用于煤化工耦合的成套工藝流程,實現設備利用、能效提升、降耗減碳水平的最優化。目前,理論層面研究較多,尚無足夠的實際操作數據驗證綠氫替代變換、綠氧替代空分、酸性氣體凈化等環節的節能降耗量,從而設計出各系統的最優匹配方案,這是重要技術需求。”
跳出煤炭走向氫能全產業鏈
立足煤,再跳出煤。記者了解到,部分煤企已在探索綠氫項目,布局進一步向全產業鏈延伸。
“不能為做氫能而做,關鍵是要實現傳統能源領域的碳減排。”兗礦新能源研發創新中心副主任劉濤表示,氫能同時具有能源屬性和化工基礎原料屬性,是聯接新能源與化工、冶金等領域的重要媒介。“基于此,我們將以綠電制氫為核心,構建可再生能源發電-綠氫生產-氫能應用產業鏈。依托煤化工產業培育工業副產氫提純能力,規劃到2025年,形成10萬噸工業副產氫規模。同時,依托風光、高端裝備制造產業發展電解水制氫,下游與化工、材料產業結合,發展氫能在工業領域的應用。目前已與東芝能源簽訂技術合作協議,共同發展燃料電池熱電聯產技術,重點應用于旅游景區、城市分布式供能等場景。”
國家能源集團氫能科技有限責任公司科技部主任董斌琦表示,以終端加氫供應為切入口,集團逐步向全產業鏈布局。“我們更多聚焦綠色氫能供應鏈環節,以制氫-氫儲運-加氫供應為主營業務。利用基金布局下游,參與燃料電池、裝備制造、氫能汽車等長尾領域。最終,致力于構建氫能供應網和應用網,以及數字氫能網絡。”
董斌琦舉例,依托國家能源集團產業優勢,重點在能源金三角地區打造綜合氫能基地,既有豐富的煤炭也有可再生能源資源,還有北部鐵路與管道供應線。在應用布局方面,加快氫能在礦用重卡、物流運輸、港口拖輪、可再生能源制氫代替煤制氫等應用場景的拓展,推動集團內部煤礦、運輸和化工板塊集中減碳。“以寧東可再生氫生態碳中和示范項目為例,今年開工的一期制氫能力2萬標方/小時,建成后可支撐200輛氫能重卡運輸,服務我們在寧夏區域的煤礦、電廠,約有60%的氫氣將用于寧煤化工裝置脫碳。”
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