中韓（長春）國際合作示范區加制氫一體站 （國家電投集團氫能科技發展有限公司供圖）

□ 吳 昊

日前，中國石化首個兆瓦級可再生電力電解水制氫示范項目在中原油田順利中交，項目正式由施工階段進入開車準備階段。該項目投產后，將日產高純度綠氫1.12噸，預計年消耗可再生電力電量2520萬千瓦時，有效助力我國氫能產業發展。

隨著“雙碳”戰略的實施，綠氫正迎來加速發展階段，而綠氫作為主要路徑的“電力多元轉換（Power-to-X）”也成為重要發展方向。中國科學院院士李燦在接受采訪時指出，Power-to-X是實現碳中和的重要方式，目前在國內剛剛起步。中石化新疆庫車項目、寧夏寶豐將綠氫應用在石化領域的項目，以及中煤集團在鄂爾多斯的10萬噸級“液態陽光甲醇”項目，都是在這一領域探索的典型案例。

必由之路

綠氫發展勢頭強勁

在“雙碳”背景下，氫能的作用正在凸顯。“過去我們做氫能，主要是針對燃料電池在交通領域的應用，但是綠氫在工業、能源領域有著更大的作用，尤其對于難減排的行業。”國家電投集團氫能科技發展有限公司技術總監梅武表示，在綠氫技術路線方面，國內堿性電解水制氫裝備成本較低，而PEM電解水制氫雖然過去只有小規模應用，在碳達峰碳中和大背景下，由于其易于與可再生能源結合的技術特點，未來提升空間很大。

據梅武介紹，從規模上看，我國是氫能大國，氫產量位居全球第一，但目前大部分是煤制氫，綠氫占比較小。近年來，綠氫裝備在國內較受關注，尤其是今年3月，《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》明確氫的能源屬性后，在資本市場得到較高的認可。他指出，目前制氫裝備業，大型能源央國企已紛紛入局，光伏、風電行業頭部企業也積極參與，同時，還有康明斯等國外巨頭也正在布局中國市場。

當前，我國電解水制氫技術的布局正在提速。一方面，來自中國石化新聞處的消息稱，中國石化首套質子交換膜（PEM）制氫示范站在所屬燕山石化啟動投用，標志著中國石化自主研發的國產PEM制氫設備打通了從關鍵材料、核心部件到系統集成的整套流程。這是中國石化加快氫能產業發展的創新實踐，為企業利用“綠電”制“綠氫”提供了可復制的工程示范。

另一方面，據預測未來5年~10年，堿性電解水制氫將是制綠氫的主流方向。我國多家電解水制氫公司正在加大力度發展堿水電解制氫技術，規模已經達到1000立方米。在科技部重點研發項目支持下，由中科院大連化物所牽頭研發的高效大功率堿水電解制氫關鍵技術有望達到1500立方米，并沖刺到2000立方米的規模，計劃將應用在鞍鋼集團的氫冶金技術研發中。

在氫能產業加速發展的同時，電力多元轉換模式的價值也受到關注。在李燦看來，Power-to-X是把電力轉變成化學能或者其他的能源形式，而通過電解水制氫是必由之路。他表示，“綠氫可以應用于多個領域，從源頭上阻斷碳排放。當前綠氫的發展勢頭很猛，但是這些項目真正投產，到大規模生產綠氫，仍需要一個過程，預計一兩年之后綠氫產業就會‘風起云涌’，未來的規模將會很大。”

雙重作用

多元轉換意義重大

對于電力多元轉換模式，綠氫是一條必經之路，而由綠氫制備綠氨、綠色甲醇也是重要的方向。“綠氨、綠色甲醇產業的發展，意義非常重大。”梅武認為，綠氨、綠色甲醇的發展，一方面，有助于解決難以通過綠電替代來脫碳的多個行業的碳減排難題，進而促進可再生能源高比例開發利用；另一方面，還有助于解決氫的儲運問題。

梅武進一步指出，目前被視為綠氫大規模推廣應用瓶頸的儲運環節，從中長遠來看，需要通過建設管網等基礎設施從根本上徹底解決。而在當下，通過綠氨和綠色甲醇等綠氫衍生物可以利用現有的成熟產業鏈，促進大規模綠氫消納，也有著廣闊的應用場景。比如，在大型遠洋船方面，可以使用綠色甲醇作為燃料；在打通高性能氨-氫轉換技術之后，綠氨將有更加廣闊的應用前景。

在綠氫制備的Power-to-X的產品中，綠色甲醇也被稱作“液態陽光”，未來應用前景十分廣泛。李燦認為，“液態陽光”能夠大規模地消納電力，把光伏和風能生產的綠電變成綠氫，再做成便于運輸和儲存的甲醇，這樣就可以讓棄風、棄光得到利用，并可大規模儲存波動的可再生能源電力。他強調，“液態陽光”甲醇作為Power-to-X的一種產品，可以解決氫能的儲存和應用兩方面的問題，同時可解決剛性排碳工業領域（如水泥、電石冶金等）的碳中和難題。

李燦表示，Power-to-X用綠電制備綠氫，可儲存電力，但由于氫的密度很小，所以必須要有一種方便運輸和儲存的方式，“我們將其與二氧化碳反應生成甲醇，而甲醇在常溫、常壓下是液體，跟汽油相似，便于儲運，這就是‘液態陽光’的原理，相當于將太陽能存儲在容器里，它是Power-to-X最具代表性的一個路徑。”他指出，作為氫能的載體，甲醇的優勢在于，氫容易釋放出來，同時便于存儲和運輸。

在應用方面，綠氫未來的主要應用場景是工業領域的減碳。“交通領域二氧化碳排放占比不大，更大量的二氧化碳排放在工業領域，而工業的大規模減排離不開綠氫。因此，我們要把氫能作用的視野放開。”李燦表示，通過氫與二氧化碳結合生成甲醇，進而生產下游的材料，比如生產烯烴，進而聚合成高分子材料，把二氧化碳固化到材料中，最終實現二氧化碳的資源化利用。

聚焦痛點

推動全產業鏈攻關

隨著一批大型央企國企的布局，電力多元轉換的構想正逐漸成為現實。今年年初，中煤鄂爾多斯能源化工有限公司10萬噸/年液態陽光甲醇，即二氧化碳加綠氫制甲醇技術示范項目啟動。該項目規劃風電225兆瓦、光伏400兆瓦、制氫約2.1萬噸/年、10萬噸/年二氧化碳加綠氫制甲醇，將凈減排14萬噸二氧化碳。目前已完成項目選址、顛覆性因素核查及申報方案編制。

“通過綠電、Power-to-X生產綠氫，制造綠色甲醇等產品，從而推動工業領域減排，這一前景非常廣闊。”李燦表示，甲醇還可以用來制備高端的酸、醛、脂等各種材料單體，應用非常廣泛，未來將帶動數十萬億量級的投資和市場。在“雙碳”任務背景下，Power-to-X將有助于經濟和產業轉型，提供一條新的賽道。他強調，到2030年，我國可再生能源裝機總量將突破12億千瓦，可能達到20億千瓦，大規模的新增可再生能源發電量，將更加凸顯Power-to-X消納清潔電力的功能和重要性。

對于綠氫和電力多元轉換的長期前景，業內普遍看好。梅武預計，到2050年，全球氫氣需求或將達到2億噸～5億噸，其中很大一部分將來自綠氫。他指出，國家電投集團氫能科技發展有限公司聚焦國內氫能產業鏈發展痛點，在PEM制氫技術方面開展催化劑、電解質膜、高性能膜電極與大型電解槽等全環節關鍵技術攻關，開發的兆瓦級電解槽和電解系統已經通過第三方驗證，主要指標已達國際先進水平，同時積極布局高性能氨-氫轉化等技術領域，力爭早日實現綠氫及相關裝備的自主化、高端化。

其中，于今年10月啟動的“大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目”是一次打造“電-氫-氨”全產業鏈的積極探索。據梅武介紹，該項目位于吉林省大安市，總投資65.36億元，配套建設80萬千瓦新能源裝機為綠電制氫、制氨提供能源，年產氨量18萬噸，年制氫量3.2萬噸。該項目是全球體量最大的應用PEM電解水制氫設備的綠氫項目。