21世紀經(jīng)濟報道記者 林典馳 赤峰、深圳報道
走進赤峰高新區(qū)元寶山產(chǎn)業(yè)園，一排排管道縱橫交錯，超大型儲氨瓶屹立，與遠處的風力發(fā)電機交相輝映，這是全球最大的綠色氫氨項目。
近期，遠景科技集團綠色氫氨項目首期32萬噸在內(nèi)蒙古赤峰建成投產(chǎn)，這一項目遠期產(chǎn)能規(guī)劃將達到152萬噸。同日，該項目首罐綠氨發(fā)車，首罐綠氨也拿到了必維國際檢驗集團的ISCC可再生氨證明。
無獨有偶，全球范圍內(nèi)多個綠色氫氨項目正逐步邁向規(guī)模化、商業(yè)化新階段。
7月8日，大安吉電綠氫合成氨一體化示范項目披露最新進展，建設(shè)已進入尾聲，正在進行設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，預計7月下旬產(chǎn)出首批綠氨, 該項目總投資額達到59.56億元。
綠色氫氨項目的核心在于利用可再生能源（主要是風能和太陽能）進行電解水制氫，再通過化學反應生成氫氨（NH3），因此可再生能源的整合與項目的運行模式至關(guān)重要。許多大型項目都規(guī)劃了專門配套的可再生能源發(fā)電設(shè)施，以確保氫氣的“綠色”屬性。
例如，沙特NEOM項目將建設(shè)4GW的太陽能和風能發(fā)電場，專門為電解槽供電。遠景科技在內(nèi)蒙古赤峰的項目則采用了完全離網(wǎng)的可再生能源系統(tǒng)，包括風力渦輪機和構(gòu)網(wǎng)型光伏和儲能，實現(xiàn)了能源的自給自足和生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定，不依賴外部電網(wǎng)。
這種離網(wǎng)運行模式對于偏遠地區(qū)或電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的地區(qū)尤為重要，可以最大限度地利用本地可再生能源，降低對電網(wǎng)的沖擊，并提高項目的能源自主性，有助于公司將方案復制到全球各地。
“綠色石油也就是綠色氫氨醇，也是綠色化工、航運、鋼鐵等工業(yè)所需要的主要脫碳形式。”遠景科技集團董事長張雷表示，“新石油”的產(chǎn)業(yè)基地，將會捕捉戈壁灘的風和光，轉(zhuǎn)化成綠色燃料。
遠景赤峰零碳氫能產(chǎn)業(yè)園 林典馳/攝
適應新能源“波動”
以氮氣和氫氣為原料的合成氨是一項成熟技術(shù)，幾代化工人早已攻克煤制合成氨技術(shù)。
化工天然需要穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境，而新能源又是天然波動的，因此合成綠氨的技術(shù)難度集中在了如何針對上游波動的可再生能源進行動態(tài)調(diào)整。
記者在現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，要想穩(wěn)定輸出“綠色石油”， 實現(xiàn)風光儲與氫氨醇生產(chǎn)的動態(tài)耦合，需要智能的新型電力系統(tǒng)。
以赤峰項目為例，在發(fā)電側(cè)，采用的是微電網(wǎng)綠電直連，做到風光儲與氫氨醇生產(chǎn)的動態(tài)耦合。赤峰是內(nèi)蒙古清潔能源大市和距離出海口最近的城市，結(jié)合赤峰地理條件，遠景建造了GW級的新能源電站，自建專線供應綠電，不依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)。
然而，離網(wǎng)運行也帶來了挑戰(zhàn)，主要是如何平衡可再生能源的間歇性和波動性與電解槽及氨合成工藝對穩(wěn)定電力供應的需求。
在用電側(cè)，制氫環(huán)節(jié)采用的是以堿性電解水制氫為主，多種技術(shù)路線并行的方式，并針對不穩(wěn)定的電力環(huán)境進行適應性改造。
此外，智能化的能源管理系統(tǒng)也至關(guān)重要，通過預測可再生能源的發(fā)電量，優(yōu)化電解槽的負荷，并與儲能系統(tǒng)協(xié)同工作，以確保生產(chǎn)的連續(xù)性和經(jīng)濟性。
遠景氫能總工程師張健表示，氫氨合成環(huán)節(jié)則是針對上游波動的可再生能源適配。這一整個環(huán)節(jié)，與傳統(tǒng)工業(yè)和電網(wǎng)完全不同，化工不再是電力的被動消耗者，而是主動參與者與穩(wěn)定器。
公開信息顯示，也有一些項目則選擇并網(wǎng)運行，通過電網(wǎng)購買可再生能源電力，或者將項目接入電網(wǎng)，在可再生能源發(fā)電不足時從電網(wǎng)購電，在發(fā)電過剩時向電網(wǎng)售電。這種模式對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可再生能源的消納能力提出了更高要求。無論是離網(wǎng)還是并網(wǎng)，高效整合可再生能源，并確保綠色氫氣的穩(wěn)定生產(chǎn)是綠色氫氨項目成功的關(guān)鍵。
為了平抑可再生能源的波動性，確保生產(chǎn)的連續(xù)性，一些創(chuàng)新的儲能技術(shù)也開始在綠色氫氨項目中得到應用。
遠景赤峰項目采用了“液氮儲能”技術(shù)。在該方案中，在電力充沛時，生產(chǎn)氮氣的“動態(tài)儲能空分裝置”會自動提高負荷，將富余的綠電轉(zhuǎn)化為液態(tài)氮氣儲存起來。
另一方面，通過電解槽生產(chǎn)的氫氣可以儲存起來，在需要時再用于合成氨或直接作為能源使用。鹽穴儲氫是未來大規(guī)模儲氫的一種方式，例如美國得克薩斯州的Hydrogen City項目就計劃利用當?shù)氐柠}穴進行氫氣儲存。
選擇合適的儲能技術(shù)并優(yōu)化其與可再生能源發(fā)電、電解制氫及氨合成系統(tǒng)的集成，同樣是綠色氫氨項目成功的關(guān)鍵因素之一。
商業(yè)化處于探索階段
盡管綠色氫氨制備技術(shù)已經(jīng)在實踐中證明可行性，但在全球范圍內(nèi)，綠氨商業(yè)化還處于早期探索階段，下一步是要解決場景應用和成本問題。
據(jù)記者了解，綠氨大致有四個應用方向，首先是用于農(nóng)業(yè)，如遠景赤峰零碳氫氨產(chǎn)業(yè)園內(nèi)就有專門做化肥的企業(yè)，附近還有很多類似企業(yè)。第二個是化工，氨是全世界最重要的化工品。全世界對氨的需求在增長，帶動糧食和化肥，包括尼龍服裝等產(chǎn)業(yè)的增長。
綠氨更大的想象空間在于能源，氨在常壓下冷卻或加壓常溫下為液態(tài)，方便長距離運輸，氨燃燒后可推動內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，釋放熱量的同時，排放出水和氮氣，被認為是未來的零碳燃料，有望對遠洋航運、重型工業(yè)等最難脫碳的領(lǐng)域提供清潔動力，因此也被視為新的“綠色石油”。
今天綠色能源發(fā)電成本已經(jīng)超越了化石燃料的成本，為何不直接采用電力，為什么還需要“綠色石油”？
遠景科技集團董事長張雷稱，在能量的形態(tài)中電力和油是兩種非常重要的形態(tài)。但油今天還是能源長時間儲存的最低成本，如果要把赤峰項目的儲罐裝滿氨，它折合的能量大致是1億度電，容積達2萬多方液氨。而1億度電的儲能成本將會需要投資600億元。赤峰項目的氨罐建造只花了1.5億元，能夠儲存將近1億度電的能量，所以油的形態(tài)永遠會成為能源世界一個重要的形態(tài)。
儲氨罐 受訪者供圖
而在能源領(lǐng)域的應用主要集中在航運側(cè)和發(fā)電側(cè)，在航運領(lǐng)域，全球多數(shù)國家對碳中和都有要求，船需要使用氨和甲醇等低碳燃料。在發(fā)電領(lǐng)域，國家發(fā)展改革委就曾發(fā)文鼓勵燃煤電廠摻燒綠氨發(fā)電，減少煤的消耗和降低碳排放的強度。
“2022年初，遠景選擇在赤峰建造綠氨項目，這三年里最難的是找到承購人，經(jīng)過三年多的發(fā)展，遠景在航運業(yè)、在發(fā)電領(lǐng)域、在化工企業(yè)的脫碳、鋼鐵行業(yè)脫碳，找到了市場應用。”遠景能源高級副總裁、遠景氫能市場產(chǎn)品線總裁郁峰在接受記者采訪時表示。
事實證明，綠氨是有經(jīng)濟性的，在沒有任何的政策補貼，完全市場化運作的情況下，是有可能實現(xiàn)商業(yè)目的的。
郁峰談到，商業(yè)化的東西離不開成本，遠景從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)全流程降本增效，目前全球所有的正在推進的氫氨項目，遠景在成本上具備競爭力。
赤峰項目投產(chǎn)后，遠景將以該基地為基礎(chǔ)，研究高效電解水技術(shù)、動態(tài)合成氨技術(shù)、綠甲醇工藝、氨裂解制氫及氨透平發(fā)電等有關(guān)技術(shù)，逐步形成以綠氫為中心的氨醇聯(lián)產(chǎn)大型生產(chǎn)基地。
本文鏈接：全球綠色氫氨加速商業(yè)化 多個項目即將投產(chǎn)http://m.sq15.cn/show-1-46205-0.html
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