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。     

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、     

“双碳”目标下传统炼厂氢气的优化思考与建议

氢能被誉为“人类的终极能源”,是21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢能具有来源多样、洁净环保、可储存和可再生等特点,是实现“碳中和”的重要抓手。当前传统炼油厂主要有制氢装置生产、炼油重整副产、乙烯生产副产等三种主要产氢方式,绝大多数属于灰氢范畴;为实现国家“碳中和”目标,优化炼厂氢气资源势在必行,并且要逐步经“蓝氢”过渡、朝“绿氢”方向发展。该文介绍对传统炼厂氢气资源的优化思考,提出通过回收火炬气氢资源、煤制氢等产氢装置碳回收、淘汰落后产氢工艺、制备燃料电池氢等措施,为炼厂的氢气绿色发展提供借鉴思路。     

大规模光伏制氢光-氢协调控制研究

绿氢利用是碳中和的有效途径，大规模绿电制氢是氢能生产的主要方式之一。新能源出力具有波动性，会降低绿氢制备稳定性。光伏、制氢系统具有调节潜力，可以在安全运行前提下，为系统提供调节资源。为满足石化企业新能源发电-绿氢制备多种控制方式要求，探索光伏、制氢联合调节方法，实现源-网-荷协同控制。通过改进光伏最大功率点跟踪方法，提出光伏非最大功率点运行方法，增加光伏调节能力；提出制氢系统压力/功率切换控制方法，提高制氢电源响应速度。对光伏-制氢系统最大量绿氢制备、增加发电能力、减少发电量、光照等条件变化情况下出力调节进行模拟计算，验证了控制方式的可行性，提高了系统调节能力。     

油气产业氢能利用的经济性与CO2减排效益分析

中国在实现“双碳”目标和新型能源体系的构建过程中，油气产业发展中氢能利用具备独特的地域、技术和基础设施等优势。为此，总结了氢能产业的技术特点和油气产业发展氢能的优势，提出了4种典型的油气产业氢能发展路径，并运用蒙特卡罗模拟方法，从平准化成本和CO₂减排效益2个方面分析了各路径在不同资源禀赋条件下的发展趋势。研究结果表明：(1)蓝氢路径中，煤制氢耦合碳捕获与封存技术可以凭借其成本和CO₂减排优势作为油气产业氢气清洁化生产的过渡路径；绿氢路径的CO₂减排效益优于蓝氢路径，可以作为中长期的发展路径。(2)在天然气资源丰富、价格低于1.38元/m³的地区，天然气制氢耦合CCS技术具有较好的经济性和CO₂减排效果。(3)年光照有效发电小时数大于1 390 h的油气田布局光伏制氢向加氢站供应清洁氢气将具有一定的经济可行性。(4) 2030年，油气产业布局海上漂浮式风电制氢+天然气掺氢混合使用的业务在风力条件优越、年有效发电小时数大于2 900 h的资源区将具备可行性。(5)其他资源区氢能利...     

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...     

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。     

LNG产业视角下不同天然气制氢模式的终端氢气成本分析

氢能的快速发展为LNG产业延伸产业链、提高附加值提供了宝贵的战略机遇。站在LNG产业视角,给出了三种融合发展氢能的路径,并基于这三种路径设想了六种最贴近实际、最可能得到实施的发展模式。分别对六种发展模式的制氢、储运和加注三个环节的氢气成本,以及出加氢枪终端的氢气总成本进行了分析,并与副产氢模式进行对比。结果表明LNG产业发展氢能在成本上具有一定的竞争力,城市周边的大、中规模天然气制氢模式和站内小型天然气制氢模式是重点发展的方向。国际氢供应链目前的氢气成本较高,液态有机物氢载体(LOHC)的整体氢气成本低于液氢,未来随着氢气国际贸易的成熟和规模的扩大,成本有望大幅降低,成为与LNG产业平行的进口氢气新产业。     

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。     

支持绿氢产业快速发展——专访全国人大代表，中国石化中原油田执行董事、党委书记张庆生

<正>破除经济性、技术、政策等方面的制约因素,进一步提升我国绿氢产业的发展速度。“双碳”背景下,发展氢能、太阳能、地热能、风能等新能源产业,成为应对气候变化、推动绿色低碳发展的战略选择。而有“最环保能源”美誉的氢能在新能源产业中占据了重要地位。加快氢能产业发展被写入了2024年政府工作报告,成为今年培育新兴产业和未来产业的重点工作之一。     

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。     

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。     

氢风劲吹正当时

氢能,近期正受到前所未有的广泛关注。由于处于产业发展初期,还需加强调研、科学论证,做好战略支撑工作,保障氢能在我国的高质量发展。氢能在我国的高质量发展,需要考虑和解决三个问题,即氢从哪来?用到哪去?是否有商业化的可能性?氢从哪来,是指煤制氢、工业副产氢需考虑是否有富余氢用于氢能产业发展,可再生能源制氢需考虑当地是否存在合适来源。     

中国氢能产业技术发展现状及未来展望

氢能具有来源丰富、应用广泛、燃烧热值高、清洁绿色等特点,是目前最有潜力替代传统化石能源的“未来”能源之一。在国家政策的大力支持下,中国氢能产业发展正步入快车道。为聚焦中国氢能产业发展现状和未来发展方向,研究了近年来各国政府制定的氢能相关政策和战略发展目标,从产业发展和科研成果角度分析了中国氢能产业的发展现状,并对未来的发展方向进行了分析。研究结果表明：(1)世界主要发达国家都在积极制定政策,推动氢燃料电池和汽车的发展,实现能源绿色化;(2)中国氢能产业发展迅速,相关产业方兴未艾,但其发展能否达到预期尚需观望;(3)中国绿色制氢技术科研成果数量世界第一,氢燃料电池销量呈指数型增长,但仍需以安全经济为核心,从政策上大力扶持,从技术上纵向挖深,从资金上加强监管。最后,指出了中国氢能产业下一步的发展方向：(1)降低绿色制氢成本,促进氢能由“灰”转“蓝”转“绿”;(2)与CCUS技术协同发展,积极建设中国的P2X系统;(3)克服“短板效应”,加强顶层设计与产业配套,以消费促生产,全面发展氢能相关产业;(4)加强国际交流与合作,打造氢能出口大国;(5)发挥传统能源公司优势,推动天然气掺氢商业化。     

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。     

下一站,氢

<正>人类社会的能源列车正在疾驰。氢,因清洁低碳、优势显著脱颖而出。如果能解决来源和成本等问题,氢将足以与油、气相争。氢能产业的发展,则取决于国家政策规划、技术难关破解和产业链生态圈形成。不忘初心,氢能产业方能可持续发展。氢能一出,谁与争锋?     

海上风电制氢技术现状与发展趋势

氢能应用广泛,具有能源与脱碳“双载体”属性,被认为能源转型、工业及交通领域深度脱碳的关键路径。海上风电制氢靠近氢气消费中心,是支撑海上风电走向深远海的重要技术,也是重要的绿氢来源。本文围绕海上风电制氢各环节的技术、方式、产品方案以及成本,对比了碱性、质子交换膜、固体氧化物和固体聚合物阴离子交换膜4种电解水制氢技术,认为质子交换膜电解水技术更适合海上风电制氢;对比分析了海上风电制氢模式,认为海上风电并网陆上制氢是主流的电解槽布置方式,而离网海上中心平台制氢具有较大发展潜力;天然气管道掺氢是更具可行性的海上氢气储运方式但也存在挑战;电耗和电解槽投资是海上风电制氢的主要成本构成,预测海上风电发电成本、电解槽制造成本以及碳价格将共同推动海上风电制氢成本的逐步下降。本文研究成果可为海上风电制氢技术开发与示范应用提供思路和参考。     

集中式制氢技术进展及成本分析

氢能具有质量能量密度大、来源多样化、应用场景丰富、终端零排放等特点,在保障国家能源安全、应对气候变化、推动产业升级、实现高质量发展等方面具有重要意义。本文重点介绍集中式制氢的主要类型,包括天然气制氢、煤制氢、工业副产氢和电解水制氢,并分析其制氢成本。对于煤制氢和天然气制氢,技术比较成熟,全球范围内应用广泛,原料价格对成本影响较大;对于工业副产氢,现阶段最具市场竞争力;对于电解水制氢,发展潜力最大,若与可再生能源结合,生产的氢气属于“绿氢”,更符合未来绿色能源需求。     

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。     

重新认识氢能源——解读《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》

<正>《规划》首次将氢定义为一种绿色低碳的二次能源,明确氢是能源转型的重要载体。我国的氢能产业在碳达峰碳中和目标下方兴未艾,已进入快速发展的窗口期,制定出台《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》（以下简称《规划》）正当其时,将对我国氢能产业持续健康发展起到关键引领作用。《规划》首次将氢定义为一种绿色低碳的二次能源,明确氢是能源转型的重要载体,是具有革命意义的里程碑,