新疆库车绿氢示范项目是国内首次规模化利用光伏发电直接制氢的项目,总投资近30亿元,主要包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分。
项目将新建装机容量300兆瓦、年均发电量6.18亿千瓦时的光伏电站,年产能2万吨的电解水制氢厂,储氢规模约21万标立方的储氢球罐,输氢能力每小时2.8万标立方的输氢管线及配套输变电等设施。
项目预计2023年6月建成投产,生产的绿氢将供应中国石化塔河炼化,替代现有天然气化石能源制氢。预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨,将为当地GDP年均贡献1.3亿元、创造税收1800余万元。
氢能是最具发展潜力的清洁能源之一。当前中国石化正加快打造世界领先洁净能源化工公司,构建“一基两翼三新”产业格局,“十四五”期间将大力发展新能源业务,并把氢能作为新能源业务主攻方向。该示范项目充分发挥新疆资源优势,是中国石化打造第一氢能公司的重点工程,也是企地合作新的重大战略成果,对推动能源转型、促进新疆社会经济发展、保障我国能源安全意义重大。公司将抓住机遇将其打造成精品项目、标杆工程,为助力新疆经济社会高质量发展和我国实现“双碳”目标做出积极贡献。
新疆库车绿氢示范项目具有资源丰富、绿色低碳、规模应用、技术突破四大优势,是中国石化第一个贯通风光发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化等绿氢生产-利用全流程的典型示范项目。项目投产后将开创绿氢炼化新发展路径,对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重大示范效应。同时,重大设备机械、核心材料将全部实现国产化,项目所用的光伏组件、电解水制氢“心脏”电解槽、储氢罐、输氢管线等重大设备机械及核心材料全部实现国产化,对促进国内制氢设备产业快速发展具有重大意义。
围绕“双碳”目标,中国石化率先发展绿氢产业,积极推动石化产业绿色低碳发展。中国石化是国内最大的氢气生产企业,目前年生产氢气约390万吨。“十四五”期间,公司将大力发展新能源业务,加快打造“中国第一氢能公司”。
目前,除了在新疆库车启动建设制氢规模达2万吨/年的全球最大绿氢示范项目之外,中国石化正全面推进氢能业务发展。在绿氢交通方面,服务2022北京冬奥会的4座加氢站已经正式投入运营,在全国已累计建成加氢站38座;同时,中国石化有3万座加油站销售网络,具备发展氢能交通的产业基础和先发优势。到2025年,中国石化计划建成油氢合建站、加氢站1000座。
在绿氢科技方面,首套自主开发的质子交换膜(PEM)电解水制氢示范站已投入运营。水电解制氢共有四种途径,分别是碱性水电解(AWE)制氢、固体聚合物PEM水电解,固体聚合物阴离子交换膜(AEM)水电解、固体氧化物(SOE)水电解。相关特性对比见表 1。
AWE 是最早工业化的水电解技术,已有数十年的应用经验,最为成熟;PEM 电解水技术近年来产业化发展迅速,SOE 水电解技术处于初步示范阶段,而 AEM 水电解研究刚起步。
区别于碱性水电解制氢,质子交换膜(PEM)水电解制氢选用具有良好化学稳定性、质子传导性、气体分离性的全氟磺酸质子交换膜作为固体电解质替代石棉膜,能有效阻止电子传递,提高电解槽安全性。PEM水电解槽主要部件由内到外依次是质子交换膜、阴阳极催化层、阴阳极气体扩散层、阴阳极端板等。其中扩散层、催化层与质子交换膜组成膜电极,是整个水电解槽物料传输以及电化学反应的主场所,膜电极特性与结构直接影响PEM水电解槽的性能和寿命。
中国石化新疆库车绿氢示范项目将加快PEM技术的推广,未来PEM技术也将更加完善,高效。
氢能是最具发展潜力的清洁能源之一,对推动能源转型、促进全球经济可持续发展意义重大。绿氢是通过太阳能、风能等可再生能源制取,生产过程中基本不产生温室气体,从源头上杜绝了碳排放,是真正的清洁能源,被称为“零碳氢气”。我国可再生资源丰富,绿氢制取潜力巨大,未来发展前景广阔。
对推动绿氢产业链发展、推进能源产业转型升级、促进新疆地区经济社会发展、保障国家能源安全具有重要意义。
展源
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是科技创新的基础条件和成果产出源泉。十四五以来,国家着力打造战略科技力量,推进国家 建设和国家重点 体系重组,数字化、智能化、自动化赋能生物科技快速发展,掀起了科研领域创新变革的浪潮。
作者:展源
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