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。     

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。     

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。     

绿氢产业链安全风险与防控技术研究进展

发展大规模绿氢产业是推动我国能源结构转型和实现“双碳”目标的战略选择。利用可再生能源制备绿氢,将规模性替代化石能源制氢,有效降低能源生产消费过程碳排放,支撑构筑新型能源体系。绿氢产业链主要包括上游绿氢制取、中游绿氢储运和下游绿氢应用。通过分析绿氢制取、储存、运输及应用过程的技术发展现状,总结了绿氢生产各环节存在的安全风险;并基于系统安全及保护层安全防护理念,从技术、标准、政策法规、创新平台等方面提出了相应的风险防控建议,为筑牢大规模绿氢利用安全基础,保障绿氢产业安全高质量发展提供参考思路。     

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。     

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。     

石化低碳转型发展绿氢的挑战与建议

将可再生能源生产的绿氢作为工业原料和替代燃料,用于炼油化工、冶金、建材制造和交通运输等脱碳难度大的行业,能够发挥显著的碳减排作用。国际上一些著名的石油公司在新能源和氢能业务发展方面做出了表率,不少项目展示了良好的示范效应。但是,绿氢生产因太阳能和风能能量密度低,电解水制氢经济性差而面临占地多、成本高等难题。石化转型发展氢能不仅能够巩固交通能源供给的优势地位,而且有助于减少自身的碳排放,建议加强该领域的技术创新开发,提高工艺经济性水平,降低投资和运行管理成本;并充分利用社会资源,创新发展模式,降低发展风险,获得更多发展先机。     

“双碳”目标下基于多能融合的炼化高质量发展路径研究

炼化工业是以化石原料为主的流程工业,能源消耗量大,CO₂排放量多,“双碳”目标下亟需加快推进多能融合发展,高效支撑行业绿色低碳转型。基于炼化生产工艺特点和新能源属性特征,提出我国炼化工业多能融合高质量发展思路,建立以“电、热、氢”为载体的能源属性融合和以“碳、氢、氧”为载体的资源属性融合的两种模式,研究构建炼化新型动热力系统、新型氢气系统和新型生产工艺系统,为我国炼化工业高质量发展、多领域产业融合和技术创新等提供指导。多能融合案例研究结果表明：新能源与炼化企业耦合在助力炼化过程的降碳转型中发挥重要作用,应加快工程技术的开发应用,进一步降低成本,推进绿电绿氢替代,实现降碳减污协同增效目标。     

跨行业联产是煤化工产业发展的高效节能之路

从构建现代煤化工产业的高度，对煤基燃料进行了能效分析，用具体的项目投资数据和技术工艺，阐述了跨行业优化组合发展煤化工，在节能降耗、高效发展方面的种种优势，并对目前发展煤化工产业需注意的问题进行了探讨。     

煤油共炼技术发展现状及产业化前景分析

详细介绍了国内外煤油共炼技术的发展现状,分析了煤油共炼的技术优势及发展前景,并对我国煤油共炼产业化现状进行分析思考。认为:煤油共炼是在煤直接液化技术基础上探索形成的一种新型工艺技术,与煤炭单独液化技术相比具有诸多优势,实现了现代煤化工技术与重(劣)质油加工的耦合,为我国煤制油和重(劣)质油轻质化开辟了一条全新的技术路线,具有良好的产业化前景。目前我国煤油共炼技术正处于工业示范阶段,还有一些技术问题需要解决。为加快推进煤油共炼技术进步,建议煤化工行业与石油炼制行业加强合作、优势互补,共同推动煤油共炼技术创新,早日取得突破,以先进成熟的煤油共炼技术支撑煤化工与石油化工深度融合发展。     

Study on Technology Clusters for Direct Utilization of CO_2-Rich Natural Gas and Construction of Hybrid System for Energy and Chemicals Production

Based on industrial production with an annual capacity of million tons of methanol, ammonia/urea, etc., a platform technology is developed for direct, green, efficient, and high-value mega-size utilization of the CO_2-rich nature gas, which is the technology of CO_2-rich natural gas dry reforming and hydrogen reaction. The following technologies are discussed, such as CO_2-rich natural gas dry reforming integrated with the Fischer-Tropsch synthesis to olefins(FTO) technology for producing high value-added linear alpha olefins(LAO); CO_2-rich natural gas dry reforming integrated with low carbon olefin linear hydroformylation technology to produce higher carbon alcohols; direct methanol production from CO_2 and hydrogen; and the new cutting edge technology of photo-catalytic process. In addition, simple techno-economic evaluations of two technologies mentioned above are discussed. The CO_2-rich natural gas dry reforming integrated with FTO technology can achieve about 30% of internal rate return(IRR), while the low carbon olefin linear hydroformylation technology could have a static payback period of 2.57 years when the capacity of 2-propylhexanol(2-PH) reaches 100 kt/a. Based on the mega-size green and high-efficient CO_2-rich natural gas direct utilization technology, a hybrid energy and chemical production system framework with good prospects is preliminarily designed. A modern industry zone with an annual capacity of more than 10 Mt of CO_2 converted to high value-added products is underway.     

煤干馏生产半焦煤焦油及干馏炉煤气的发展前景

通过对国内半焦的发展现状、市场需求及综合效益对比分析,指出半焦产业已成为带动我国晋、陕、蒙、宁等地煤炭、冶金、化工、电力等行业健康发展的引擎,地方经济的支柱产业。通过对半焦各项技术指标与铁合金专用焦的对比及半焦生产与煤制甲醇、煤制油、煤制化肥及煤电一体化等煤化工项目投资、消耗、定员等的对比分析,预测半焦产业具有广阔的发展前景,并提出了合理化建议。     

天然气在构建清洁低碳能源体系中的地位与作用

全球天然气消费持续保持快速增长,2040年有望成为第一大能源。欧美典型国家碳达峰后,天然气成为推动能源绿色低碳转型的主力能源,国际石油公司将天然气业务作为能源转型的发力点。我国在构建清洁能源体系中,天然气将发挥不可替代的重要作用：天然气代煤是我国2030年前实现碳达峰的重要抓手,天然气发电是电力系统灵活调峰的最佳选择,天然气是推动新能源发展的“最佳伙伴”,将为我国新能源规模化发展提供有力支撑。结合专家分析与能源系统建模预测,我国天然气消费将在2035—2040年达峰,峰值约为6500×10⁸m³,此后缓慢下降,2060年消费量约为5200×10⁸m³,工业燃料和天然气发电是增长主力。为构建有韧性的清洁低碳高效能源体系,提出4点建议：一是充分利用国内外“两种资源、两个市场”,加大天然气勘探开发力度,夯实国产天然气“压舱石”地位,强化与资源国多方式合作,构建多元化进口气格局;二是统筹天然气与可再生能源融合发展,打造“气风光水”一体化示范基地;三是加强天然气调峰储备体系建设,提高调峰和应急储备能力;四是推进气价、电价和碳税相关价格体制机制创新,提高天然气竞争力。     

“双碳”目标下中国建设现代能源体系的思考与建议

研究国内外典型机构对中国2030—2050年能源消费总量及结构的预测,分析中国当前和未来能源消费发展。考虑中国能源消费总量大、能耗高现状,围绕碳达峰碳中和目标,提出构建现代能源体系的科学内涵,即“绿电为核心”是现代能源体系的特征,发展综合能源是现代能源体系的路径。针对保证能源安全性与经济性的突出问题,提出了构建现代能源体系的关键举措和现实路径：制定减碳阶段目标,能源消费侧多措并举强化节能增效,能源生产侧建成多元清洁能源供应体系;保障能源安全,推动能源高质量发展;推动多领域电能替代,提高电气化水平;推广应用碳捕集利用与封存技术,打造负碳经济新引擎,提升生态系统碳汇能力。     

中型炼油厂碳排放评估与碳减排措施

针对某中型炼油厂，依照SH/T 5000—2011和SH/T 3110—2001核算其碳排放量，考察了不同生产工艺和不同碳捕集技术对碳减排的作用效果。结果表明:该炼油厂碳排放量列前3位的装置依次为煤制氢装置、催化裂化装置和延迟焦化装置，占比分别为21.37%，16.00%，11.96%；制氢装置的主要碳排放源为工艺排放CO2，约占装置总排放量的95.0%以上，采用膜法回收制氢解吸气中H2与CO2的耦合工艺，可实现直接碳排放减排量为152.86 kmol/h，回收CO2为5 380 t/a；通过减少以电力和蒸汽为主的公用工程消耗，可降低CO2的间接排放；新型悬浮床渣油加氢工艺装置较传统焦化装置具有显著降低碳排放的作用。     

车用燃料电池的燃料选择及燃料转化制氢研究进展

做为新型能源利用方式,燃料电池以其高效、洁净、低噪音、使用方便及供电连续稳定的特点,日益引起人们的关注。燃料电池的燃料范围广泛,氢气、天然气、甲醇、轻油等均可做其原料。本文分别分析了氢气、甲醇、天然气、轻油作为燃料电池燃料的优缺点,介绍了甲醇、天然气、轻油转化制氢的研究现状,分析了未来燃料电池汽车的应用可能给炼油及天然气化工工业带来的影响。     

煤炭地下气化是我国化石原料供给侧创新方向

中国能源需求量巨大,在富煤、贫油、少气、可再生能源总量有限且增速较慢的能源格局下,如何安全、清洁、高效开采和利用煤炭已成为讨论的焦点。为此,剖析了当前煤化工及整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)等煤炭利用方式所面临的问题,提出煤炭地下气化技术是一种符合现实需求的选择。研究结果认为,煤炭地下气化技术在安全与环境、优势资源综合利用、经济可行性等多个方面都具有优势,可作为煤化工和IGCC的前端支撑和保障。在当前的发展形势下,应从以下几个环节入手,推动煤炭地下气化技术的发展:(1)加强技术产品的研发,建立可行性研究综合评价体系,制订产业化行业的相关标准;(2)给予煤炭地下气化产品精准的市场定位,关注产品全流程综合经济指标,先技术可行,后经济优化;(3)建立完善的运作及管理模式,严格把控高效、环保、安全、和谐、简洁的产业链目标。结论认为,实现煤炭地下气化的规模化将有力推动我国化石原料供给侧的优化创新。     

发展谷电制氢提高可再生能源部署能力的探讨

介绍了谷电制氢的必要性,并进行了谷电制氢的经济性分析。制氢装置可根据电网需求调节负荷,提高可再生能源部署能力,同时保障国家能源安全,并有效减排二氧化碳。所制氢气可用于氢气储能,注入天然气作为燃料气,用于炼油厂油品精制或炼钢,以及用于燃料电池汽车等。谷电制氢具有一定的经济性。应加大低成本、高能效电解槽的研发投入,开展管道掺氢输送的相关研究,以及可再生能源制氢在炼化企业应用的方案研究。