現(xiàn)代煤化工與綠電和綠氫耦合發(fā)展可以促進(jìn)煤化工行業(yè)源頭大幅度減少碳排放,同時(shí)也能為綠電綠氫提供大的應(yīng)用場(chǎng)景,是中國(guó)如期實(shí)行雙碳目標(biāo)的重要路徑。目前,現(xiàn)代煤化工與綠電和綠氫耦合發(fā)展還處于研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范階段,今年國(guó)內(nèi)眾多大型綠氫與煤化工耦合項(xiàng)目開(kāi)工,年制氫產(chǎn)能達(dá)到幾十萬(wàn)噸。
7月27日,國(guó)家發(fā)展改革委等六部門(mén)發(fā)布關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知。
通知提出,鼓勵(lì)建設(shè)大型高效“氣化島”,打造平臺(tái)化原料集中生產(chǎn)、下游產(chǎn)品多頭并進(jìn)發(fā)展模式。在資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的地區(qū),推動(dòng)現(xiàn)代煤化工與可再生能源、綠氫、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)等耦合創(chuàng)新發(fā)展。
現(xiàn)代煤化工是指以煤為原料,采用先進(jìn)技術(shù)和加工手段生產(chǎn)替代石油化工產(chǎn)品和清潔燃料的產(chǎn)業(yè),涉及煤制油、煤制天然氣、低階煤分質(zhì)利用、煤制化學(xué)品以及多種產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)等領(lǐng)域。
相對(duì)傳統(tǒng)煤化工,現(xiàn)代煤化工具有裝置規(guī)模大、技術(shù)含量高、能耗低、環(huán)境友好、產(chǎn)品市場(chǎng)潛力大等特點(diǎn),且煤炭是中國(guó)的主體能源和重要的化工原料,適度發(fā)展現(xiàn)代煤化工是中國(guó)推進(jìn)煤炭清潔高效利用和保障國(guó)家能源安全的重要舉措。
綠電指的是在生產(chǎn)電力的過(guò)程中二氧化碳排放量為零或趨近于零,因相較于其他方式(如火力發(fā)電)所生產(chǎn)之電力,對(duì)于環(huán)境沖擊影響較低。綠電的主要來(lái)源為太陽(yáng)能、風(fēng)力、生物質(zhì)能、地?zé)岬龋袊?guó)主要以太陽(yáng)能及風(fēng)力為主。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于綠氫尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟提出的《低碳?xì)?、清潔氫與可再生能源氫的標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)》,在單位氫氣碳排放量方面,低碳?xì)涞拈撝禐?4.51 kgCO2e/kgH2,清潔氫和可再生氫的閾值為4.9 kgCO2e/kgH2,可再生氫同時(shí)要求制氫能源為可再生能源。
今年,國(guó)內(nèi)多個(gè)綠氫耦合煤化工項(xiàng)目開(kāi)工,從體量、項(xiàng)目投資以及制氫量上,爭(zhēng)當(dāng)“全球第一”。
6月28日,內(nèi)蒙古烏蘭浩特市發(fā)改委就興安盟京能煤化工可再生能源綠氫替代示范項(xiàng)目-制氫部分發(fā)布《項(xiàng)目備案告知書(shū)》。興安盟京能煤化工可再生能源綠氫替代示范項(xiàng)目-制氫部分總投資112770萬(wàn)元。項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模及內(nèi)容:制氫站配套60套1000Nm3/h堿性電解水制氫設(shè)備,最大生產(chǎn)效率為60000Nm3/h,平均生產(chǎn)效率為32400Nm3/h,年制氫2.5萬(wàn)t。
為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并減少棄風(fēng),配套200MW/400MWh儲(chǔ)能,336000Nm3儲(chǔ)氫,風(fēng)電棄風(fēng)率為7%。該項(xiàng)目計(jì)劃開(kāi)工時(shí)間2023年4月,計(jì)劃投產(chǎn)時(shí)間2024年12月。項(xiàng)目所產(chǎn)綠氫將用于興安盟合成氨項(xiàng)目。
2023年5月,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)第三批國(guó)家大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)項(xiàng)目清單,中煤平朔60萬(wàn)千瓦離網(wǎng)式可再生能源制氫項(xiàng)目入列。
中煤平朔煤基烯烴新材料及下游深加工一體化項(xiàng)目總投資297.8億元,建設(shè)地點(diǎn)位于山西省朔州市,項(xiàng)目以山西平朔當(dāng)?shù)馗吡?、高灰熔點(diǎn)的煙煤經(jīng)洗選后作為原料煤,采用粉煤加壓氣化,經(jīng)變換、凈化、甲醇合成,制取220萬(wàn)噸/年甲醇(中間產(chǎn)品,100%計(jì))。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括60萬(wàn)千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)及配套供配電系統(tǒng)等。全廠(chǎng)由220萬(wàn)噸/年煤制甲醇、80萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴及烯烴分離、40萬(wàn)噸/年聚乙烯、20萬(wàn)噸/年聚丙烯、20萬(wàn)噸/年雙氧水裝置、30萬(wàn)噸/年HPPO裝置、30萬(wàn)噸/年聚醚多元醇裝置、10萬(wàn)噸/年P(guān)PC裝置等大型化工生產(chǎn)裝置及配套公用工程及輔助設(shè)施組成。
2月16日,中國(guó)石化在內(nèi)蒙古第一個(gè)綠氫示范工程——內(nèi)蒙古鄂爾多斯市風(fēng)光融合綠氫示范項(xiàng)目正式啟動(dòng)開(kāi)工。項(xiàng)目利用鄂爾多斯地區(qū)豐富的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源發(fā)電直接制綠氫,年制綠氫3萬(wàn)噸、綠氧24萬(wàn)噸,就近用于中天合創(chuàng)鄂爾多斯煤炭深加工示范項(xiàng)目降碳減碳。
項(xiàng)目由中國(guó)石化新星公司負(fù)責(zé)實(shí)施,主要包括風(fēng)能及光伏發(fā)電、輸變電、電解水制氫、儲(chǔ)氫、輸氫五部分,其中風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量和光伏發(fā)電裝機(jī)容量分別為450兆瓦和270兆瓦、電解水制氫能力3萬(wàn)噸/年、儲(chǔ)氫能力28.8萬(wàn)標(biāo)立方。項(xiàng)目總投資約57億元,項(xiàng)目投產(chǎn)后,預(yù)計(jì)可減少二氧化碳排放143萬(wàn)噸/年,貢獻(xiàn)GDP近6億元/年、增加稅收近3000萬(wàn)元/年。
綠氫耦合煤化工項(xiàng)目是化工產(chǎn)業(yè)與氫能的良好結(jié)合。作為化工產(chǎn)業(yè)中的重要還原劑,綠氫產(chǎn)量在化工廠(chǎng)中十分客觀(guān)。過(guò)去,由于氫氣在實(shí)際應(yīng)用中較少,以至于化工廠(chǎng)中所生產(chǎn)的氫氣因其無(wú)用武之地而直接被浪費(fèi)。隨著我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,未來(lái),在我國(guó)西北地區(qū),綠氫與煤化工耦合將為綠氫的應(yīng)用帶來(lái)更多可能。
煤化工和綠電綠氫耦合發(fā)展能簡(jiǎn)化煤化工生產(chǎn)流程,理論上可將原料煤中碳都轉(zhuǎn)化到甲醇等后續(xù)產(chǎn)品中,實(shí)現(xiàn)煤化工源頭大幅減碳,同時(shí)又能為綠電綠氫發(fā)展提供巨大應(yīng)用場(chǎng)景,是煤化工企業(yè)和氫能生產(chǎn)企業(yè)生存和發(fā)展的需要。
煤化工和綠電綠氫耦合發(fā)展符合能源低碳發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策,能促進(jìn)煤化工、綠電綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展,具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性可行性,發(fā)展前景廣闊。
煤化工和綠電綠氫耦合發(fā)展還面臨很多問(wèn)題,需要國(guó)家加強(qiáng)對(duì)氫能發(fā)展總體統(tǒng)籌和頂層設(shè)計(jì),出臺(tái)中國(guó)氫能發(fā)展“十四五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃,明確氫能在中國(guó)未來(lái)能源系統(tǒng)中的定位、發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展路線(xiàn)圖和主要任務(wù);制定完整的氫能產(chǎn)業(yè)政策體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管。
為做好煤化工和綠電綠氫耦合發(fā)展產(chǎn)業(yè)示范,煤化工企業(yè)、發(fā)電和電網(wǎng)企業(yè)、制氫企業(yè)等需要聯(lián)合攻關(guān),合作解決煤化工與綠氫耦合發(fā)展中的卡脖子技術(shù),簡(jiǎn)化現(xiàn)代煤化工裝置生產(chǎn)流程,通過(guò)降低物耗、能耗、碳排放,增加煤化工產(chǎn)品產(chǎn)量,探索一種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的煤化工和綠電綠氫耦合發(fā)展模式。