來源:中國能源報(bào)
作為寧夏最大的工業(yè)聚集地,寧東能源化工基地(下稱“寧東基地”)也是該地區(qū)唯一產(chǎn)值過千億元級的開發(fā)區(qū),憑借煤炭資源優(yōu)勢,打造了寧煤400萬噸/年煤制油等多個(gè)知名煤化工項(xiàng)目。鮮為人知的是,這里還是氫能“富集地”。截至去年底,基地氫氣總產(chǎn)能達(dá)到240萬噸左右,占我國氫氣生產(chǎn)總量的12%。
“目前,寧東基地產(chǎn)氫量僅次于山東省,位列全國第二。按照當(dāng)前增速,我們很快就能實(shí)現(xiàn)超越,氫氣產(chǎn)能有望達(dá)到全國第一。”在寧東能源化工基地氫能與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心主任閆新民看來,氫能是解決寧東發(fā)展瓶頸的“制勝之招”,但在氫能領(lǐng)域,寧東還是“新人”。
坐擁豐富的化石能源資源,寧東基地為何另辟蹊徑、瞄準(zhǔn)氫能?其發(fā)展又遇到什么樣的瓶頸?
解決固有排放難題
近年來,寧東能源基地在煤化工領(lǐng)域獲得長足發(fā)展,形成400萬噸煤制油、320萬噸煤基烯烴、600萬噸煤化工下游產(chǎn)品產(chǎn)能,煤化工產(chǎn)業(yè)工業(yè)增加值占全部工業(yè)經(jīng)濟(jì)比重的48%,成為寧夏工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的穩(wěn)定器和動力源,但隨之也帶來了能耗高、碳排放處于高位以及水資源利用不充分等問題。
在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下,現(xiàn)代煤化工需要提前謀劃如何走出高碳產(chǎn)業(yè)低碳排放、二氧化碳循環(huán)利用的新路子,與此同時(shí),面對我國嚴(yán)格的節(jié)能減排、環(huán)境監(jiān)管等政策,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)清潔高效轉(zhuǎn)型壓力也與日俱增。
在閆新民看來,發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是解決寧東資源環(huán)境制約瓶頸和碳排放問題的“制勝之招”。“如果用可再生能源制綠氫耦合煤化工部分替代煤制氫,按現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,寧東基地每年可實(shí)現(xiàn)壓減煤炭消費(fèi)1700萬噸,減排二氧化碳3000余萬噸,降低能耗1200萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。同時(shí),利用綠氫合成氨耦合二氧化碳生產(chǎn)尿素,可以降低煤炭消耗,實(shí)現(xiàn)二氧化碳的綜合利用。”
目前,寧東基地部分企業(yè)已開始加快布局氫能產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。“依托科技創(chuàng)新,寶豐能源近年來引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),建設(shè)了全球單廠規(guī)模最大的太陽能電解水制氫項(xiàng)目,年產(chǎn)量達(dá)2億標(biāo)方,采用1000標(biāo)方/小時(shí)堿性電解槽制取綠氫,我們現(xiàn)有制氫設(shè)備制1標(biāo)方氫氣需5.2度電,用電成本為0.63元,加上折舊、人工等成本,制氫成本可以控制在0.7元/標(biāo)方左右。”寧夏寶豐能源集團(tuán)股份有限公司副總裁姚敏表示。
應(yīng)用場景豐富
截至2020年底,寧東氫氣總產(chǎn)能達(dá)到240萬噸,其中煤制氫235萬噸、甲醇制氫2.17萬噸、化工副產(chǎn)氫3.4萬噸,位居全國第二,占我國氫氣生產(chǎn)總量的12%。
在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于初期,可再生能源制氫成本較高的背景下,化石能源可以提供穩(wěn)定且大量的氫源,為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。未來可再生能源制氫迎來大規(guī)模發(fā)展后,也將為現(xiàn)代煤化工的清潔化轉(zhuǎn)型創(chuàng)造新的突破口。
事實(shí)上,得益于寧東化工園區(qū)的特點(diǎn)和已有產(chǎn)能,氫能在寧東的應(yīng)用場景豐富。據(jù)閆新民介紹,化工用氫是寧東氫能產(chǎn)業(yè)的主力軍,寧東煤化工上下游用氫總量達(dá)240萬噸/年,用綠氫部分替代煤制氫,理論可替代量達(dá)120萬噸左右。精細(xì)化工、新材料產(chǎn)業(yè)目前用氫量約1萬噸,且價(jià)格承受能力強(qiáng),還能減少耗時(shí)費(fèi)力的物流運(yùn)輸,符合園區(qū)低成本化發(fā)展需求。
此外,還可推廣氫能交通。閆新民表示,寧東基地對運(yùn)力的需求量大,每年約產(chǎn)生4000萬噸煤炭、2450萬噸化工原料和產(chǎn)品,以及1900萬噸固廢灰渣,需要重卡物流車約7000輛。“上述需求,每年形成30億-35億元規(guī)模的運(yùn)輸市場。由于運(yùn)行區(qū)域和路線相對固定集中,很適合采用氫能重卡實(shí)現(xiàn)短倒運(yùn)輸。”
閆新民強(qiáng)調(diào),未來5年,寧東基地將發(fā)揮氫能“第二資源”優(yōu)勢,做好可再生能源發(fā)電、電解水制氫,在氫能耦合化工、精細(xì)化工用氫、氫儲能、氫能交通等領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)力,創(chuàng)造創(chuàng)新的商業(yè)模式。“如今,寧東已成立氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心、節(jié)能與碳減排促進(jìn)中心作為專業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”
具有經(jīng)濟(jì)性前景
據(jù)介紹,寧東基地在發(fā)展綠氫方面也具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,可在讓氫能更具經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)為化工園區(qū)帶來更多經(jīng)濟(jì)效益。
作為光伏發(fā)電一類資源區(qū),寧東年日照時(shí)間達(dá)3000小時(shí)以上,光伏年發(fā)電時(shí)長達(dá)1700小時(shí)。同時(shí),寧東煤炭壓覆區(qū)面積較大,“在煤炭壓覆區(qū)上布局光伏,可以大幅度降低土地成本,同時(shí)加上光伏組件價(jià)格的降低,按光伏發(fā)電成本每度0.23元/度進(jìn)行測算,寧東制備綠氫的成本可以控制在15.6元/公斤。理論上說,寧東發(fā)展氫能在經(jīng)濟(jì)性上已具備競爭力。”閆新民表示。
在此基礎(chǔ)上,寧東基地仍在不斷尋求更經(jīng)濟(jì)性、高質(zhì)量的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。閆新民表示:“光伏、氫能、區(qū)域自愿交易是拉動寧東新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的‘三駕馬車’,電價(jià)決定氫價(jià),如果要把氫價(jià)降下來,就要把電價(jià)降下來,因此,我們將持續(xù)致力于在光伏發(fā)電方面做減法,把電價(jià)降下來。”
據(jù)了解,寧東基地將逐步構(gòu)建和完善氫能全產(chǎn)業(yè)鏈,聚焦綠氫替代灰氫等工程。“化工產(chǎn)生的問題,還需通過化工的辦法來解決。在煤化工項(xiàng)目反應(yīng)過程中,若能用可再生能源發(fā)電制氫來替代原有的灰氫,對降低能耗、減少排放將呈指數(shù)級效果。”閆新民透露,以綠氫耦合煤化工為切入點(diǎn),一批項(xiàng)目先試先行,“例如,由寶豐能源集團(tuán)打造的儀器6000標(biāo)方/小時(shí)綠氫制備現(xiàn)已投產(chǎn),用于耦合煤制烯烴生產(chǎn)。”
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