當前，瞄準氫能產(chǎn)業(yè)的不只是山西一地，“煤”“氫”互動在更多產(chǎn)煤地展開。氫氣是煤化工產(chǎn)業(yè)重要原料之一，多個煤炭產(chǎn)地正積極推動灰氫轉(zhuǎn)綠、以氫換煤、綠色消碳。
近日，山西省工信廳、呂梁市聯(lián)合舉辦“山西省氫能產(chǎn)業(yè)鏈鏈上企業(yè)協(xié)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(yīng)用等多環(huán)節(jié)。在“煤都”走向“氫都”的路上，產(chǎn)煤大省山西又進一步。
瞄準氫能產(chǎn)業(yè)的不只是山西一地。《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府辦公廳關(guān)于促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》提出，到“十四五”末，形成集制備、存儲、運輸、應(yīng)用于一體的氫能產(chǎn)業(yè)集群，總產(chǎn)值力爭達到1000億元。陜西加快編制《陜西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，擬支持榆林等地建設(shè)規(guī)模化副產(chǎn)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(guī)劃到2030年，全面建成國內(nèi)領(lǐng)先、國際知名的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地……記者了解到，多個煤炭產(chǎn)區(qū)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(chǎn)能，煤炭煉焦過程得到副產(chǎn)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(shù)成熟、成本較低，為布局氫能帶來先發(fā)優(yōu)勢。據(jù)悉，該省已將氫能列為“十四五”規(guī)劃的先導(dǎo)性未來產(chǎn)業(yè)、首批十大重點產(chǎn)業(yè)鏈之一。
作為全國最大的獨立商品焦炭和煤炭生產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)，全年生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)煤地展開。據(jù)寧東能源化工基地管委會氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心主任趙瑞介紹，該基地已形成氫氣產(chǎn)能247萬噸，占全國產(chǎn)氫量的7.5%，其中煤化工產(chǎn)、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(chǎn)基地、現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。氫氣是煤化工產(chǎn)業(yè)重要原料之一，我們積極推動灰氫轉(zhuǎn)綠、以氫換煤、綠色消碳。根據(jù)項目生產(chǎn)實際，使用1噸綠氫替代煤制氫，平均可節(jié)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(lǐng)域，副產(chǎn)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(chǎn)業(yè)大會上，中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長劉峰充分肯定了兩大產(chǎn)業(yè)的互動，“煤炭和氫能起點不同，但作為能源應(yīng)用的目標和功能是相同的。”
現(xiàn)階段可為氫能供應(yīng)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(jīng)轉(zhuǎn)換獲得。貧油少氣的資源稟賦本就困擾著我們，現(xiàn)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(yīng)可能出現(xiàn)無米之炊。”
劉峰列舉了一組數(shù)字：當前，我國氫產(chǎn)量達3500多萬噸，其中僅高溫?zé)捊购偷碗A煤分質(zhì)利用中低溫?zé)峤飧碑a(chǎn)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(shù)百萬輛。“產(chǎn)業(yè)發(fā)展初級階段，氫氣需求量并不大，但便捷、低成本、穩(wěn)定供應(yīng)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(lǐng)域發(fā)揮作用的一個有效窗口時機。”
有前景，也有挑戰(zhàn)。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(zhuǎn)變，已成為急需加強攻關(guān)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(huán)利用。煤制氫價格低廉，為開展碳埋藏和循環(huán)利用騰出了成本空間。現(xiàn)階段技術(shù)還不成熟，處理能力有限，要求我們集中力量聯(lián)合攻關(guān)。”
趙瑞提出，煤化工是氫能產(chǎn)、用量最大的領(lǐng)域，也將成為綠氫應(yīng)用的重要場景。然而，綠氫耦合煤化工全流程的優(yōu)化仍需研究。“要打通綠氫規(guī)模化應(yīng)用于煤化工耦合的成套工藝流程，實現(xiàn)設(shè)備利用、能效提升、降耗減碳水平的最優(yōu)化。目前，理論層面研究較多，尚無足夠的實際操作數(shù)據(jù)驗證綠氫替代變換、綠氧替代空分、酸性氣體凈化等環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗量，從而設(shè)計出各系統(tǒng)的最優(yōu)匹配方案，這是重要技術(shù)需求。”
跳出煤炭走向氫能全產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)鏈延伸。
“不能為做氫能而做，關(guān)鍵是要實現(xiàn)傳統(tǒng)能源領(lǐng)域的碳減排。”兗礦新能源研發(fā)創(chuàng)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(chǔ)原料屬性，是聯(lián)接新能源與化工、冶金等領(lǐng)域的重要媒介。“基于此，我們將以綠電制氫為核心，構(gòu)建可再生能源發(fā)電-綠氫生產(chǎn)-氫能應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈。依托煤化工產(chǎn)業(yè)培育工業(yè)副產(chǎn)氫提純能力，規(guī)劃到2025年，形成10萬噸工業(yè)副產(chǎn)氫規(guī)模。同時，依托風(fēng)光、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展電解水制氫，下游與化工、材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合，發(fā)展氫能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。目前已與東芝能源簽訂技術(shù)合作協(xié)議，共同發(fā)展燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)技術(shù)，重點應(yīng)用于旅游景區(qū)、城市分布式供能等場景。”
國家能源集團氫能科技有限責(zé)任公司科技部主任董斌琦表示，以終端加氫供應(yīng)為切入口，集團逐步向全產(chǎn)業(yè)鏈布局。“我們更多聚焦綠色氫能供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)，以制氫-氫儲運-加氫供應(yīng)為主營業(yè)務(wù)。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(lǐng)域。最終，致力于構(gòu)建氫能供應(yīng)網(wǎng)和應(yīng)用網(wǎng)，以及數(shù)字氫能網(wǎng)絡(luò)。”
董斌琦舉例，依托國家能源集團產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，重點在能源金三角地區(qū)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(yīng)線。在應(yīng)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(yīng)用場景的拓展，推動集團內(nèi)部煤礦、運輸和化工板塊集中減碳。“以寧東可再生氫生態(tài)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(wù)我們在寧夏區(qū)域的煤礦、電廠，約有60%的氫氣將用于寧煤化工裝置脫碳。”
