電氫協(xié)同是打造綠氫化工系統(tǒng)的關(guān)鍵舉措

□ 劉 堅

化工部門是國民生產(chǎn)中主要的碳排放部門，也是脫碳難度最高的部門之一。在我國，合成氨、合成甲醇等化工行業(yè)每年消費的氫氣量高達(dá)2000萬噸，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，化工部門面臨著巨大減碳壓力，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)我國化工部門低碳轉(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，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，指出“探索開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”推動石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出“鼓勵石化化工企業(yè)因地制宜、合理有序開發(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，截至目前全國已有20多個省份和60多個地級市制訂了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，已公開發(fā)布的可再生能源制氫項目合計產(chǎn)能達(dá)到429萬噸，其中合成氨、合成甲醇項目成為帶動綠氫需求的關(guān)鍵驅(qū)動因素。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2022年底，國內(nèi)已規(guī)劃綠氨項目產(chǎn)能達(dá)到340萬噸，綠醇項目產(chǎn)能接近450萬噸，合計每年綠氫需求接近120萬噸。

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、運行方式多變，波動可再生能源發(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，從運行安全、設(shè)備壽命、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，需要確?；ば袠I(yè)氫能的連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。如合成氨項目設(shè)計運行時間一般在7000小時/年以上，難以適應(yīng)波動可再生能源制氫特性。

二是供需空間不匹配。我國綠氫資源與化工產(chǎn)能空間錯配問題突出，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)，綠氫資源相對有限。西部可再生能源既可通過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)同運行方式尚待研究。

三是體制機(jī)制不匹配。目前我國尚未針對綠氫產(chǎn)業(yè)鏈建立完整的項目管理、并網(wǎng)調(diào)度、電價政策與綠色認(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)性思維開展綠氫化工頂層設(shè)計。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分發(fā)揮綠氫靈活儲調(diào)特性，促進(jìn)大規(guī)模、高比例新能源消納。在儲運環(huán)節(jié)，深入論證大規(guī)?？稍偕茉赐ㄟ^電氫網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送的可行性，實現(xiàn)輸電與輸氫優(yōu)勢互補(bǔ)，提升可再生能源長距離輸送效率。在消費環(huán)節(jié)，重點推動綠氫在化工領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，鼓勵綠氨、綠醇等綠氫化工試點示范。在政策層面，建議加大對綠氫產(chǎn)業(yè)的扶持力度，重點支持技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，研究出臺針對綠氫的電價補(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，探索鼓勵綠氫消費量在相關(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、儲運、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，積極參與綠氫國際標(biāo)準(zhǔn)制定，支持綠氫減排量納入自愿碳減排市場交易。

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