现代能源体系耦合绿氢化工应用的研究进展

为应对气候变化，开展低碳化变革将成为可持续发展的重要抓手。低成本可再生能源发电与氢能、碳捕集等技术深度耦合，是未来能源技术革命和产业发展的重要方向。绿色低碳发展已成为未来主旋律，通过构建氢电耦合产业发展格局，可充分发挥清洁能源在产业绿色低碳升级中的示范作用，以及在低碳技术创新应用中的主体作用。总结了近年来能源结构优化及工业低碳经济转型的迫切需求；分析了新型的“工业+绿氢”低碳发展模式；探讨了能源承载型绿氢化工产业发展可行方向，以助力低碳乃至零碳产品供给；进一步对低碳技术应用于零碳园区创建进行了展望。     

油气行业可再生能源制氢技术进展与前景展望

利用可再生能源制氢,是油气企业推动能源结构优化升级与深度脱碳的重要途径。油气企业近年通过全产业链技术研究与示范应用,积极推动氢能产业高效益、规模化发展。文章研究对比了碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜制氢（PEM）和固体氧化物电解制氢（SOEC）等技术的优势与挑战,分析了国内外代表性油气公司在制氢产业和项目方面的布局规划。中国石油围绕绿氢产业链与制氢技术链,持续攻关符合自身特色应用场景的可再生能源制氢技术及配套系统,涵盖基础研究到项目示范,在高效率电极催化剂材料、电解槽系统优化、氢电耦合系统、大规模大容量制氢装置、固体氧化物电解制氢技术、太阳能光解水制氢技术等领域取得系列创新成果。结合我国油气企业制氢技术特点、场景特色与项目现状,对未来可再生能源制氢领域发展提出建议和展望。     

碱性水电解制氢装置大型化的研究进展

发展基于水电解制氢的绿色氢能有助于消纳波动的可再生能源“弃光”“弃风”并显著降低氢能成本。碱性水电解制氢技术是未来大规模制备绿氢、连接可再生能源与高碳排放行业、协同实现“双碳”目标的关键性技术。实现绿氢低成本制取的核心是高效大功率碱性水电解制氢装置的高效化、规模化、大型化研制。碱性水电解制氢装置大型化技术攻坚与装备研发的重要方向是高电流密度、大功率和低能耗。电解槽的性能参数决定了整个系统的技术性能。文中从电解槽关键材料的研究、电解槽结构设计优化及相应配套设备大型化面临的挑战等方面描述了实现碱性水电解制氢装置大型化发展的方向。     

煤制天然气发展现状分析及问题思考

全面分析了国内外煤制天然气的技术进展、产业化发展现状、生产成本和经济性,并对我国煤制天然气产业发展中的主要问题进行了分析思考,提出了相关建议。认为我国已经基本掌握了煤制天然气全产业链关键核心技术,产业发展取得显著进步,但也存在一些不容忽视的问题,主要包括：项目规划多、投产少,存在技术、环保、安全等风险和挑战,需要继续推进工业装置示范运行和技术进步;生产成本较高、经济性不强,需要进一步降低成本,提高市场竞争力;资源配置、管网接入、市场准入接受度较低,需要着力推进与传统天然气的协调发展;生产过程CO2排放量较大,需要加强CO₂捕获、利用与封存(CCUS)技术的应用及绿氢的引入,促进碳循环和“零碳”排放,推动煤制天然气产业规模化发展。     

基于平准化成本的绿氢产业经济性研究

该文立足我国经济社会发展全面绿色转型的大背景,针对传统经济性评价方法的不足,借鉴氢气平准化成本指标,完善了适用于绿氢产业的经济性评价方法,并运用新方法开展绿氢产业经济性现状剖析和前景展望。研究发现,现阶段绿氢产业整体欠缺成本竞争力,制取成本约为灰氢2倍,长管拖车在氢气运输环节使用最广但成本最高,加氢成本因缺乏市场规模支撑居高不下;未来,绿氢产业链成本将在技术进步主导、市场规模扩张托举下持续大幅下降,预计绿氢炼化产业链将于2035年前后迎来经济性“拐点”,绿氢交通产业链将在2045年前获得成本竞争力。建议以经济性为基础,科学规划各个阶段绿氢产品定位和产业发展重点;以产业制造为基石,加快关键技术攻关和装备国产化进程;以基础设施建设为抓手,积极培育健康有序的绿氢产业生态。     

瓶颈不除,氢重不得

正为防止氢能经济"越发展、越耗能、越污染",我国须引导蓝氢高值利用和绿氢大规模发展。中国已做出2060年实现碳中和的庄严承诺。相对于煤碳、石油和天然气,氢能具有能源强度高、能源转化率高、碳排放量低的"两高一低"优势,适合于在未来能源中大力发展,而氢能的低碳和减排效应,可助力实现碳中和目标。然而,氢能也存在技术难度高、生产成本高、储存和运输困难大的"两高一大"问题,在制氢过程中也有"灰氢"(化石能源制氢)、"蓝氢"(工业副产品制氢等)、"绿氢"(可再生能源制氢)之分,特别是目前中国的制氢主要不是利用电解质而是用化石原料如煤炭、天然气,使得制氢过程存在高污染、高排放、     

石化炼厂场景下光伏绿氢技术研究与应用

通过开展氢能关键技术和油田产用氢情况、新能源发电与氢能设备耦合系统容量配置优化研究,结合油田区域新能源资源禀赋和炼厂用氢需求,利用企业闲置场地建设光伏电站、电解水制氢装置及配套设施,直接制取“绿氢”替代炼厂干气“灰氢”。项目实施后,为推进炼化企业与“绿氢”产业耦合示范、建设地区盐碱滩涂绿电制氢产业基地开拓了先导途径。     

氢能开发与利用中的关键问题

通过分析利用化石能源及可再生能源制氢和氢气利用过程的能源效率、三废排放对相关产业的带动作用,强调氢能是一次能源高效利用的有效途径,氢能是最清洁的二次能源,发展氢能将有力推动产业创新与产业转型,氢能开发利用中的安全风险是可以控制的。系统完整的技术支持是氢能开发利用的关键,提出了我国开发利用氢能需要深入研究开发的技术与装备。     

炼化工业碳减排路径与电化工/电供能技术发展综述

炼化工业生产大量的化学品和能源产品,促进经济社会的发展,属于国家支柱性产业,但面临复杂严峻的节能降碳形势。本文围绕炼化工业碳减排路径与电化工/电供能（电气化或再电气化,Electrification）的技术发展进行探讨分析。综述国内炼化工业的行业特征、加工技术路线及能源消费情况,点明炼化工业节能降碳的困境,归纳已基本形成共识的炼化工业绿色低碳转型方向。阐述绿电和绿氢新能源产业发展带来的机遇,分析储能和绿电制绿氢技术的地位作用,重点研析电化工/电供能前沿技术的发展现状。明晰零碳能源耦合是首要前提,能量流集成电供能是优先选择,物质流集成电化工是关键核心,减碳负碳技术是最终保障的炼化工业绿色低碳转型思路,提出炼化工业及相关产业未来技术发展的建议,为国内炼化工业绿色低碳转型指引参考。     

碳中和时代绿氢发展前景与挑战

为达到《巴黎协定》提出的温度控制目标,越来越多的国家提出了碳中和目标,碳中和成为全球的共同愿景和一致行动。在各国家和地区采取的减排措施中,鼓励可再生能源发展成为普遍选择,可再生能源迎来巨大发展机遇。其中氢能因热值高、零排放、利用形式多样,作为化石能源替代品优势突出而受到普遍关注,有望为交通、工业、建筑、电力等重点碳排放领域的减排脱碳发挥作用。“绿氢”则是真正助力碳中和目标实现的重点,是未来制氢的发展方向。“绿氢”要在碳中和路径中充分发挥作用,必须要实现大规模、经济地商业化应用。目前从技术角度还面临电解水制氢经济性瓶颈、储运难题等方面的挑战。     

油气与新能源融合发展路径思考与建议

“双碳”背景下油气田企业加快油气业务与新能源业务融合发展。实施路径上需推动“油、气、热、电、氢”综合能源开发利用和能源供应结构转型升级,利用低成本绿电支撑油气供给增长,大力发展地热清洁供暖以减轻冬季天然气保供压力,规模化开发光伏与风电,在风光资源丰富地区探索发展绿氢产业。同时,加大生产用能清洁替代,推动油气能源清洁低碳开发,具体包括：油气生产系统优化瘦身,推动节能提效;实施清洁电力替代,以绿电替代网电并不断提高绿电占比;实施清洁热力替代,构建低碳化、电气化工艺流程,探索利用光热、余热和低温空气热,实现对自用天然气的替代;实施生产系统再造,打造与清洁能源特性相耦合的低碳化油气生产系统。为保障油气与新能源深度融合发展,提出了四方面建议：一是推进油气产能与清洁能源同步规划、同步建设,实现“建设融合”;二是加强节能提效和新能源消纳,实现“生产融合”;三是通过一体化建设、运行和评价,实现“管理融合”;四是深化能源生产技术创新,实现“技术融合”。     

川渝地区天然气产业与氢工业融合发展路径

“双碳”背景下,天然气产业与氢工业融合发展将势在必行,天然气与氢气同属气体能源,两者在产业链及生产制备—储运—利用等相关技术上存在交集,产业融合发展具有较强的理论和实践可行性。为此,通过研究天然气和氢气的制备及储运基础技术、储存—运输—加注等环节技术革新和管制放松的产业融合理论,构建了产业融合模型,结合川渝地区产业基础优势,提出了天然气产业与氢工业融合协调发展实施路径。研究结果表明：(1)依托川渝地区丰富的天然气资源,积极发展天然气制氢业务;(2)依托该区天然气管网优势,重点突破天然气管网掺氢运输,适应后期规模化用氢需求,降低终端成本,逐步“西氢东输”;(3)依托天然气装备制造优势,转型升级,大力发展超高压及低温液氢储运装备;(4)依托该区庞大的加油、加气站群,改扩建站点,合理布局具有加氢功能的综合能源补给站;(5)依托该区巨大的天然气消费需求,稳步推进混氢天然气在交通、民用和工业领域的示范应用。结论认为,川渝地区天然气产业与氢工业融合协调发展将助力低碳清洁能源体系的构建和能源结构的转型升级,能够为中国的天然气产业与氢工业高质量融合发展提供川渝实践样板。     

现代煤化工与绿电和绿氢耦合发展现状及展望

现代煤化工与绿电和绿氢耦合发展可以促进煤化工行业源头大幅度减少碳排放,同时也能为绿电绿氢提供大的应用场景,是中国如期实行双碳目标的重要路径。目前,现代煤化工与绿电和绿氢耦合发展还处于研发和产业化示范阶段,为促进相关产业示范,尽快形成产业优势和经济优势,介绍了现代煤化工、绿电绿氢产业发展现状,分析了二者耦合发展的必要性、发展潜力及存在的问题,并就如何耦合发展提出合理的建议。     

水电解技术发展及在绿氢生产中的应用

利用风电和光伏电等可再生电力生产的绿氢符合新时代能源发展的要求.可再生电力具有突出的间歇性、波动性、随机性特点,对水电解技术提出了更高的要求.电解水技术发展关键在于材料,本课题从析氧电催化剂、电解质、膜材料、扩散层材料等方面回顾了碱水电解和质子交换膜纯水电解制氢技术的发展;介绍了可再生电力制氢技术应用开发现状,分析了存...     

氢能工业现状、技术进展、挑战及前景

在中国实现“碳达峰、碳中和”战略目标的要求下,作为一种可再生清洁高效二次能源,氢气能源得益于资源丰富、来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样、可作为储能介质及安全性好等优点,将成为助力能源、交通、石化等多个领域实现深度脱碳的现实途径,也将成为我国构建现代清洁能源体系重要的接替能源,加快氢能发展步伐已成为全球共识。为了给氢能相关产业加快发展和能源公司加速转型提供理论支持,并为构建“氢能中国”提供依据和参考,阐述了氢产业链中制备、储运、应用等重点环节主要关键技术进展,分析了氢能工业化现状与发展趋势,探讨了氢工业发展所面临的挑战,展望了氢能产业的发展与未来。综合研究认为：(1)我国的氢能技术将走向成熟并进入产业化之路,氢能工业全产业链体系正在逐步形成,将逐渐实现由灰氢、蓝氢到绿氢的跨越式发展;(2)加快推进制氢、储氢、运氢、氢燃料电池、加氢站及其他用氢场景等氢能全产业链整体发展,注重与油气工业深入融合协同,将有效推进氢气工业体系快速高质量发展;(3)推进和实施“北氢东输”“西氢东输”“海氢上岸”等重大工程,利用加油气站等基础设施,可以在产氢、加氢等产业链节点发挥油气公司的先天优势,实...     

新能源制氢技术发展现状及前景分析

介绍了化学链制氢、生物质制氢、利用弃风/弃光电解水制氢、太阳能光催化分解水制氢等新型清洁能源制氢技术的研究与应用现状,对各种制氢技术的产业发展前景进行了分析。在氢燃料电池汽车产业发展过程中,化石原料制氢(包括工业副产氢气及化合物热分解制氢)仍将是制氢技术中的主流工艺路线,而生物质制氢、"绿电"电解水制氢、太阳能光催化分解水制氢等新能源制氢是化石原料制氢的重要补充,未来的氢气生产将呈现化石原料路线和可再生原料路线优势互补、多元化并存发展的格局。为推动新型清洁制氢技术的快速发展,建议我国政府应从国家层面持续做好顶层设计,对新能源制氢产业化项目给予产业政策扶持;国内科研院所应加强与企业的技术研发合作,加大开发绿色、低碳、低成本制氢技术,推动制氢技术进步和氢燃料电池汽车产业快速成长。     

国内外氢能产业政策与技术经济性分析

氢能作为21世纪人类可持续发展最具潜力的二次清洁能源,受到全球范围的高度重视。分析了国内外氢能产业政策、技术与经济性等发展现状：当前国外主要发达国家结合自身禀赋,形成了深度脱碳、能源独立和资源出口等“氢经济”战略模式,并加速电解水制氢、高密度气液固储氢、大规模地下储氢和长寿命氢燃料电池等氢能核心技术的布局;我国氢能产业发展尚处于初期阶段,上游制氢以灰氢为主,中游的氢储运技术与经济性存在瓶颈,下游氢能应用产业刚刚起步,需要结合不同地区资源状况与产业特点推动氢能差异化和多元化发展,通过研究机构与龙头企业联手引领突破技术与经济壁垒和政府出台政策引导扶持,加快构建具有中国特色的氢能“制-储-运-加-用”产业链与规模化发展。     

世界氢能产业与技术发展现状及趋势分析

氢作为一种来源广、零污染、零碳排的绿色能源,是推动传统化石能源清洁利用和促进可再生能源规模发展的理想能源载体。美国、欧洲和日本等发达国家和地区十分重视氢能产业与技术创新发展,纷纷出台政策和投入资金,加快氢能产业与技术研发布局,重点推动燃料电池汽车量产和加氢站基础设施建设。世界氢能技术创新十分活跃,氢气绿色制取、高效储运进展显著,氢能产业已进入商业化发展前期。中国氢能技术研发和产业发展布局近年取得积极进展,氢能上中下游产业集群已具雏形。石油公司具有较好的产业基础和资源市场等优势,应谋划产业布局,加快推进氢能发展战略研究和试验示范;通过构建创新联合体、构筑产业联盟,加快氢能科技创新,推进氢能与传统油气业务一体化融合发展,积极培育氢能新兴产业,坚定迈向综合性能源公司。     

氢气储运技术的发展现状与展望

随着世界能源危机和环境污染的不断加剧,推动清洁能源革命已成为世界能源产业未来发展的重要趋势。近年来,中国对新能源产业的发展日益重视,尤其是对氢能产业的开发力度日益增大。在未来,氢能有望在推动中国能源结构改革、保障国家能源安全等方面扮演越来越重要的角色,并可能在能源、化工、交通等领域引起一系列变革。在氢能产业发展过程中,高效、低成本的氢气储运技术是实现大规模用氢的必要保障。目前,氢气的典型储运方式主要包括高压气态储运、低温液态储运、有机液态储运和固态储运技术等。综述了各储氢技术的研究现状,并在对不同氢气储运技术进行综合对比分析的基础上,对中国未来氢气储运技术的发展方向做出展望。     

化工过程本质安全技术研究进展

化工过程本质安全化是遏制化工行业安全生产事故的有效手段。总结了本质安全化理念的基本策略,阐述了基于风险的化工过程本质安全技术体系内涵及相互间逻辑关系,从基于过程强化的工艺本质安全化、风险感知与监测预警、风险管控与处置等方面系统介绍了化工过程本质安全技术最新进展和发展趋势,分析了未来化工产业安全发展面临的形势,展望了本质安全技术研发方向。