近日，陜西省首個綠氫制綠氨項目及煤化工耦合綠氫/綠醇項目簽約落地榆林國家高新技術產業開發區。該項目將建設5萬m3/h綠氫、2.5萬m3/h綠氧和30萬t/a綠色甲醇項目。據了解，“十四五”期間，榆林高新區將依托區內的蘭州石化榆林化工有限公司7萬t/a副產氫氣及豐富的綠電資源優勢，大力發展綠氫耦合現代煤化工，推動以氫換煤、綠氫消碳，全力打造氫能全產業鏈。
“雙碳”目標下，化工部門面臨巨大減碳壓力。業內認為，推廣可再生能源制氫替代傳統化石能源制氫是加快推進化工部門低碳轉型的關鍵舉措。未來，隨著綠氫經濟性的提升，其在化工領域的應用規模有望持續增加，同時也將為氫能產業帶來巨大發展空間。
■■ 協同發展是必然趨勢
在近日召開的中國電氫耦合與氫化工技術創新大會上，與會專家指出，化工部門是國民生產中的主要碳排放部門之一，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每年消費的氫氣量高達2000萬噸，其上游原料幾乎全部源于煤炭、天然氣等化石能源。在此背景下，既是工業原料又是清潔燃料的綠氫為化工項目提供了更多可行性。
近年來，利好綠氫及化工項目耦合的政策紛紛出臺。2022年4月，工業和信息化部聯合六部委印發《“十四五”推動石化化工行業高質量發展的指導意見》，提出“鼓勵石化化工企業因地制宜、合理有序開發‘綠氫’，推進煉化、煤化工與‘綠電’‘綠氫’等產業融合示范”；2022年3月，國家發改委、國家能源局印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，提出探索開展可再生能源制氫在合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等行業替代化石能源示范。
目前，我國已有20多個省份和60多個地級市制訂氫能產業發展規劃，已公開發布的可再生能源制氫項目合計產能達到429萬噸。
石油和化學工業規劃院能源化工處副總工程師溫倩指出，此前，傳統化石能源和新能源之間是割裂的，化石能源只能直接外運，是一個低價值的產品外輸，而新能源又有很大的就地消納壓力。氫可作為二者連接的橋梁，實現新能源與化工產業的融合發展。
以煤化工為例，“煤化工+新能源”一體化發展，可有效降低化石資源消耗和碳排放，同時解決新能源的波動和消納難題。溫倩表示，煤化工消納潛力巨大，綠氫用作合成氨原料可實現全部替代，用作甲醇原料根據碳氫比1:2可實現部分替代，考慮其他煤化工子行業后，共計可形成約1.6億千瓦的新能源消納潛力。
■■ 電氫耦合是關鍵舉措
國家發改委能源研究所副研究員劉堅認為，氫能具備能源載體和工業原料的雙重屬性，電氫協同可促進可再生能源發電與化工行業融合，進而打造基于可再生能源的綠氫化工系統。
“當前我國正處于新型能源體系建設的關鍵時期，氫能和新型電力體系是未來碳中和能源系統的核心要素，有必要發揮氫能的獨特作用，充分挖掘綠氫作為低碳能源與原料的雙重價值。”劉堅表示，通過電氫協同將綠氫與化工有機融合，可推動可再生能源對化石能源的全面替代，助力實現“雙碳”目標。
另有專家指出，利用綠電和綠氫的能源屬性，以綠氫和綠電替代煉化工藝用化石燃料，可有效減少煉化生產用能環節的碳排放，推動石化工業低碳化轉型。同時，依靠科技進步，對煉化工藝流程進行適應綠電、綠氫再造，能夠實現節能降碳、綠色環保。未來短流程生產特色產品、低碳排放的總流程方案將成為煉化工藝主流。
中國寰球工程公司北京分公司副總經理兼總工程師馬明燕提醒，目前國內外的綠氫化工大多為“綠氫替代”模式。需要注意，包括發電與儲能的新能源側和化工用氫側要分別統籌、規劃與管理；發揮綠氫的整合作用，也需新能源發電、儲能、制氫、儲氫、用氫全產業鏈一體化考慮。
■■ 需樹立系統性思維
劉堅指出，綠氫與化工行業具有巨大的協同發展潛力，需以系統性思維開展綠氫化工頂層設計。在生產環節，應充分發揮綠氫靈活儲調的特性，促進大規模、高比例新能源消納；在儲運環節，提升可再生能源長距離輸送效率，實現輸電與輸氫優勢互補；在消費環節，重點推動綠氫在化工領域的規模化應用，鼓勵綠氨、綠醇等綠氫化工試點示范。
“不過，我國綠氫資源與化工產能空間錯配問題突出，風電、光伏發電等可再生能源富集地區主要集中在西部的內蒙古、青海等地，本地消納綠氫空間有限，外送能力不足。而石油化工產能主要分布于中東部沿海地區，綠氫資源相對有限。”劉堅表示，西部地區的可再生能源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，也可以綠電形式利用特高壓輸電通道輸送至負荷終端，但電氫網絡協同運行方式還需進一步研究。
目前我國尚未針對綠氫產業鏈建立完整的項目管理、并網調度、電價政策與綠色認證標準，這些都為綠氫化工的有序發展帶來困難。對此，劉堅建議，在政策層面加大對綠氫產業的扶持力度，重點支持技術創新與成果轉化，研究出臺針對綠氫的電價補貼和減稅政策，加強化工行業能耗“雙控”、碳排放“雙控”等政策的銜接。在監管層面，建立健全綠氫相關法律法規和監管制度，積極參與綠氫國際標準制定，支持綠氫減排量納入自愿碳減排市場交易。
