探尋“第二燃料”
400萬(wàn)噸煤制油、320萬(wàn)噸煤基烯烴、600萬(wàn)噸煤化工下游產(chǎn)品……多年來(lái)，寧東基地在現代煤化工領(lǐng)域獲得長(cháng)足發(fā)展，在煤炭清潔高效利用上取得顯著(zhù)成效。
然而，一個(gè)不可忽視的問(wèn)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)境約束日趨嚴峻。能耗高、水耗高、工業(yè)固廢利用率低，特別是萬(wàn)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的“達摩克利斯之劍”。
“必須探尋煤以外的‘第二燃料’‘第二原料’，開(kāi)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(shū)記、管委會(huì )副主任陶少華說(shuō)，清潔能源是增強能源結構彈性、提高能源效率的主攻方向。
寧東基地瞄準的是氫。氫能作為清潔、高效、可持續的二次能源，具有來(lái)源豐富、熱值高、無(wú)排放、用途廣泛等特點(diǎn)。氫能產(chǎn)業(yè)在我國已處于導入期向成長(cháng)期的推進(jìn)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(guò)“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，按現有產(chǎn)能核算，寧東基地煤化工產(chǎn)業(yè)可實(shí)現年壓減煤炭消費1700萬(wàn)噸、節約能源消耗1200萬(wàn)噸標準煤、相應減排二氧化碳3000萬(wàn)噸。”陶少華說(shuō)。
目前，寧東基地部分企業(yè)已開(kāi)始加快布局氫能產(chǎn)業(yè)項目。“我們規劃投資14億元建設了太陽(yáng)能電解水制氫儲能與應用示范基地，項目采用20萬(wàn)千瓦太陽(yáng)能發(fā)電裝置和單臺每小時(shí)1000標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方1.54元左右。”寧夏寶豐電力運營(yíng)管理公司總裁石錦軒說(shuō)，“十四五”期間，寶豐還將繼續擴大“太陽(yáng)能發(fā)電+電解水制氫”產(chǎn)業(yè)規模。
無(wú)碳綠氫“一箭雙雕”
按照規劃，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(shí)現碳中和。隨著(zhù)這一愿景的實(shí)施，能源領(lǐng)域將迎來(lái)一次根本性調整，現代煤化工加快綠色轉型已成當務(wù)之急。
目前，我國更多依賴(lài)化石能源制氫，但化石能源制氫最大的弊端是會(huì )伴生大量二氧化碳。煤制氫的大規模、低成本來(lái)源只能是與水發(fā)生反應，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(jìn)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(chēng)為灰氫，灰氫是不可取的，雖然通過(guò)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(guò)渡。長(cháng)遠來(lái)看，還是要通過(guò)可再生能源也就是電解水制取無(wú)碳綠氫。”中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會(huì )會(huì )長(cháng)李毅中在日前召開(kāi)的寧東基地氫能產(chǎn)業(yè)與能源轉型發(fā)展論壇上說(shuō)。
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)結構、破解能源資源和環(huán)境約束瓶頸，實(shí)現高質(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、加儲氫設施、產(chǎn)業(yè)和重卡應用等全產(chǎn)業(yè)鏈氫能項目。”陶少華說(shuō)，預計到2025年，綠氫產(chǎn)能將達20萬(wàn)噸，耦合煤化工產(chǎn)業(yè)綠氫用量達到7.5萬(wàn)噸，減少煤炭消費總量60萬(wàn)噸，減排利用二氧化碳100萬(wàn)噸以上。
寧東基地有發(fā)展無(wú)碳綠氫得天獨厚的條件。作為中國接受太陽(yáng)能輻射量一類(lèi)地區，寧東地區年日照時(shí)間達3000小時(shí)以上，太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)間長(cháng)達1700小時(shí)，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以及采煤后的沉陷區，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(huì )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(shuō)，西北地區太陽(yáng)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(mén)，話(huà)題層出不窮，氫經(jīng)濟已經(jīng)箭在弦上。但是，氫能作為戰略性新興產(chǎn)業(yè)，制儲運等關(guān)鍵環(huán)節的產(chǎn)業(yè)化尚存未突破的瓶頸，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、謀劃新場(chǎng)景、探索新模式等還有待進(jìn)一步探索。
“我國氫產(chǎn)能?chē)乐夭蛔?，預計2050年需求量將達到每年6000萬(wàn)噸，而缺口達到每年2500萬(wàn)噸。”中科院院士、中國石油大學(xué)教授徐春明說(shuō)，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)調的發(fā)展路線(xiàn)，在氫制備和儲運技術(shù)上實(shí)現突破，推動(dòng)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)展的指導意見(jiàn)》，通過(guò)構建政策支撐體系，大力培育發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)全區能源產(chǎn)業(yè)轉型升級，助推經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。與此同時(shí)，寧東基地也正在以其區位資源優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)基礎完備、創(chuàng )新動(dòng)力強勁等特點(diǎn)，著(zhù)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，構建產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、人才、環(huán)境齊頭并進(jìn)的氫能生態(tài)圈。
“重點(diǎn)是打造綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈條，引導社會(huì )資本共同參與合作，在煤化工耦合、綠氫制氨、精細化工用氫、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(diǎn)發(fā)力，創(chuàng )造創(chuàng )新商業(yè)模式。”寧東基地管委會(huì )氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心副主任趙瑞說(shuō)。
如今，寧東基地正在大力發(fā)展可再生能源制氫，重點(diǎn)建設總裝機規模達到1000萬(wàn)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，持續降低綠氫成本。
此外，寧東基地還持續加快建設綠氫儲運的基礎配套設施，利用現有管廊以點(diǎn)帶面地把輸氫管網(wǎng)布局起來(lái)，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(kāi)展關(guān)鍵共性技術(shù)的攻關(guān)。同時(shí)，探索建立氫能標準體系，圍繞不同氫能應用領(lǐng)域，參與制定相關(guān)標準，推動(dòng)健全完善不同層級的標準體系。
