電氫協(xié)同是打造綠氫化工系統(tǒng)的關(guān)鍵舉措

□ 劉 堅(jiān)

化工部門(mén)是國(guó)民生產(chǎn)中主要的碳排放部門(mén)，也是脫碳難度最高的部門(mén)之一。在我國(guó)，合成氨、合成甲醇等化工行業(yè)每年消費(fèi)的氫氣量高達(dá)2000萬(wàn)噸，其上游原料幾乎全部源于煤炭、天然氣等化石能源。在“雙碳”目標(biāo)背景下，化工部門(mén)面臨著巨大減碳?jí)毫?，推廣可再生能源制氫替代傳統(tǒng)化石能源制氫是加快推進(jìn)我國(guó)化工部門(mén)低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵舉措。

氫能具備能源載體和工業(yè)原料的雙重屬性，電氫協(xié)同可促進(jìn)可再生能源發(fā)電與化工行業(yè)彼此融合，進(jìn)而打造基于可再生能源的綠氫化工系統(tǒng)。2022年3月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，指出“探索開(kāi)展可再生能源制氫在合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等行業(yè)替代化石能源示范”。2022年4月，工信部聯(lián)合六部委印發(fā)了《“十四五”推動(dòng)石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出“鼓勵(lì)石化化工企業(yè)因地制宜、合理有序開(kāi)發(fā)‘綠氫’，推進(jìn)煉化、煤化工與‘綠電’‘綠氫’等產(chǎn)業(yè)融合示范”。地方層面，截至目前全國(guó)已有20多個(gè)省份和60多個(gè)地級(jí)市制訂了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，已公開(kāi)發(fā)布的可再生能源制氫項(xiàng)目合計(jì)產(chǎn)能達(dá)到429萬(wàn)噸，其中合成氨、合成甲醇項(xiàng)目成為帶動(dòng)綠氫需求的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，國(guó)內(nèi)已規(guī)劃綠氨項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到340萬(wàn)噸，綠醇項(xiàng)目產(chǎn)能接近450萬(wàn)噸，合計(jì)每年綠氫需求接近120萬(wàn)噸。

然而基于電氫協(xié)同的綠氫化工還存在生產(chǎn)工藝、基礎(chǔ)設(shè)施及體制機(jī)制方面的挑戰(zhàn)：

一是上下游工段不連續(xù)。綠氫化工鏈條長(zhǎng)、運(yùn)行方式多變，波動(dòng)可再生能源發(fā)電與下游化工連續(xù)工序之間的耦合需要權(quán)衡各工段技術(shù)選型和容量配置。目前堿性和質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置都存在一定負(fù)載波動(dòng)約束，難以保證規(guī)?；?、連續(xù)穩(wěn)定的氫能供應(yīng)。在用氫端，從運(yùn)行安全、設(shè)備壽命、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，需要確保化工行業(yè)氫能的連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。如合成氨項(xiàng)目設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間一般在7000小時(shí)/年以上，難以適應(yīng)波動(dòng)可再生能源制氫特性。

二是供需空間不匹配。我國(guó)綠氫資源與化工產(chǎn)能空間錯(cuò)配問(wèn)題突出，風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源富集地區(qū)主要集中在西部的內(nèi)蒙古、甘肅、青海、新疆、四川、云南等地，本地消納綠氫空間有限，外送能力不足。而石油化工產(chǎn)能主要分布于中東部沿海地區(qū)，綠氫資源相對(duì)有限。西部可再生能源既可通過(guò)新建氫氣管道或改造天然氣管線輸送至中東部地區(qū)，又可以綠電形式利用特高壓輸電通道輸送至負(fù)荷終端，但電氫網(wǎng)絡(luò)協(xié)同運(yùn)行方式尚待研究。

三是體制機(jī)制不匹配。目前我國(guó)尚未針對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈建立完整的項(xiàng)目管理、并網(wǎng)調(diào)度、電價(jià)政策與綠色認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，這些都給綠氫化工的有序發(fā)展帶來(lái)困難。

綠氫與化工行業(yè)具有巨大協(xié)同發(fā)展?jié)摿?，需以系統(tǒng)性思維開(kāi)展綠氫化工頂層設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分發(fā)揮綠氫靈活儲(chǔ)調(diào)特性，促進(jìn)大規(guī)模、高比例新能源消納。在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，深入論證大規(guī)?？稍偕茉赐ㄟ^(guò)電氫網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送的可行性，實(shí)現(xiàn)輸電與輸氫優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升可再生能源長(zhǎng)距離輸送效率。在消費(fèi)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)推動(dòng)綠氫在化工領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，鼓勵(lì)綠氨、綠醇等綠氫化工試點(diǎn)示范。在政策層面，建議加大對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)的扶持力度，重點(diǎn)支持技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，研究出臺(tái)針對(duì)綠氫的電價(jià)補(bǔ)貼和減稅政策，加強(qiáng)化工行業(yè)能耗“雙控”、碳排放“雙控”等政策的銜接，探索鼓勵(lì)綠氫消費(fèi)量在相關(guān)考核中予以抵扣。在監(jiān)管層面，建議加強(qiáng)覆蓋氫能制備、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用全供應(yīng)鏈碳足跡核算的標(biāo)準(zhǔn)體系研究，研究制定綠氫行業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，建立健全綠氫相關(guān)法律法規(guī)和監(jiān)管制度，積極參與綠氫國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，支持綠氫減排量納入自愿碳減排市場(chǎng)交易。

當(dāng)前我國(guó)正處于新型能源體系建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，氫能與新型電力體系是未來(lái)碳中和能源系統(tǒng)的核心要素，有必要發(fā)揮氫能在新型能源體系建設(shè)中的獨(dú)特作用，充分挖掘綠氫低碳能源與原料的雙重價(jià)值，通過(guò)電氫協(xié)同將綠氫與化工有機(jī)融合，推動(dòng)可再生能源對(duì)化石能源的全面替代，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。