绿氢已经成为推动石化工业深度减碳的关键。
近日，陕西省首个绿氢制绿氨项目及煤化工耦合绿氢/绿醇项目签约落地榆林国家高新技术产业开发区。该项目将建设5万m3/h绿氢、2.5万m3/h绿氧和30万t/a绿色甲醇项目。据了解，“十四五”期间，榆林高新区将依托区内的兰州石化榆林化工有限公司7万t/a副产氢气及丰富的绿电资源优势，大力发展绿氢耦合现代煤化工，推动以氢换煤、绿氢消碳，全力打造氢能全产业链。
“双碳”目标下，化工部门面临巨大减碳压力。业内认为，推广可再生能源制氢替代传统化石能源制氢是加快推进化工部门低碳转型的关键举措。未来，随着绿氢经济性的提升，其在化工领域的应用规模有望持续增加，同时也将为氢能产业带来巨大发展空间。
协同发展是必然趋势
在近日召开的中国电氢耦合与氢化工技术创新大会上，与会专家指出，化工部门是国民生产中的主要碳排放部门之一，也是脱碳难度最高的部门之一。在我国，合成氨、合成甲醇等化工行业每年消费的氢气量高达2000万吨，其上游原料几乎全部源于煤炭、天然气等化石能源。在此背景下，既是工业原料又是清洁燃料的绿氢为化工项目提供了更多可行性。
近年来，利好绿氢及化工项目耦合的政策纷纷出台。2022年4月，工业和信息化部联合六部委印发《“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》，提出“鼓励石化化工企业因地制宜、合理有序开发‘绿氢’，推进炼化、煤化工与‘绿电’‘绿氢’等产业融合示范”；2022年3月，国家发改委、国家能源局印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，提出探索开展可再生能源制氢在合成氨、甲醇、炼化、煤制油气等行业替代化石能源示范。
目前，我国已有20多个省份和60多个地级市制订氢能产业发展规划，已公开发布的可再生能源制氢项目合计产能达到429万吨。
石油和化学工业规划院能源化工处副总工程师温倩指出，此前，传统化石能源和新能源之间是割裂的，化石能源只能直接外运，是一个低价值的产品外输，而新能源又有很大的就地消纳压力。氢可作为二者连接的桥梁，实现新能源与化工产业的融合发展。
以煤化工为例，“煤化工+新能源”一体化发展，可有效降低化石资源消耗和碳排放，同时解决新能源的波动和消纳难题。温倩表示，煤化工消纳潜力巨大，绿氢用作合成氨原料可实现全部替代，用作甲醇原料根据碳氢比1:2可实现部分替代，考虑其他煤化工子行业后，共计可形成约1.6亿千瓦的新能源消纳潜力。
电氢耦合是关键举措
国家发改委能源研究所副研究员刘坚认为，氢能具备能源载体和工业原料的双重属性，电氢协同可促进可再生能源发电与化工行业融合，进而打造基于可再生能源的绿氢化工系统。
“当前我国正处于新型能源体系建设的关键时期，氢能和新型电力体系是未来碳中和能源系统的核心要素，有必要发挥氢能的独特作用，充分挖掘绿氢作为低碳能源与原料的双重价值。”刘坚表示，通过电氢协同将绿氢与化工有机融合，可推动可再生能源对化石能源的全面替代，助力实现“双碳”目标。
另有专家指出，利用绿电和绿氢的能源属性，以绿氢和绿电替代炼化工艺用化石燃料，可有效减少炼化生产用能环节的碳排放，推动石化工业低碳化转型。同时，依靠科技进步，对炼化工艺流程进行适应绿电、绿氢再造，能够实现节能降碳、绿色环保。未来短流程生产特色产品、低碳排放的总流程方案将成为炼化工艺主流。
中国寰球工程公司北京分公司副总经理兼总工程师马明燕提醒，目前国内外的绿氢化工大多为“绿氢替代”模式。需要注意，包括发电与储能的新能源侧和化工用氢侧要分别统筹、规划与管理；发挥绿氢的整合作用，也需新能源发电、储能、制氢、储氢、用氢全产业链一体化考虑。
需树立系统性思维
刘坚指出，绿氢与化工行业具有巨大的协同发展潜力，需以系统性思维开展绿氢化工顶层设计。在生产环节，应充分发挥绿氢灵活储调的特性，促进大规模、高比例新能源消纳；在储运环节，提升可再生能源长距离输送效率，实现输电与输氢优势互补；在消费环节，重点推动绿氢在化工领域的规模化应用，鼓励绿氨、绿醇等绿氢化工试点示范。
“不过，我国绿氢资源与化工产能空间错配问题突出，风电、光伏发电等可再生能源富集地区主要集中在西部的内蒙古、青海等地，本地消纳绿氢空间有限，外送能力不足。而石油化工产能主要分布于中东部沿海地区，绿氢资源相对有限。”刘坚表示，西部地区的可再生能源可通过新建氢气管道或改造天然气管线输送至中东部地区，也可以绿电形式利用特高压输电通道输送至负荷终端，但电氢网络协同运行方式还需进一步研究。
目前我国尚未针对绿氢产业链建立完整的项目管理、并网调度、电价政策与绿色认证标准，这些都为绿氢化工的有序发展带来困难。对此，刘坚建议，在政策层面加大对绿氢产业的扶持力度，重点支持技术创新与成果转化，研究出台针对绿氢的电价补贴和减税政策，加强化工行业能耗“双控”、碳排放“双控”等政策的衔接。在监管层面，建立健全绿氢相关法律法规和监管制度，积极参与绿氢国际标准制定，支持绿氢减排量纳入自愿碳减排市场交易。
