绿氢化工概述
- 化学工业脱碳的必要性和紧迫性：化学工业是全球能耗和碳排放的主要来源之一，中国化学工业煤炭消费占比高，碳排放强度高于国际平均水平。为避免碳锁定效应，亟需提高可再生能源消费占比，降低碳排放。
- 化学工业是氢最有竞争力和比较优势的应用领域：化学工业通过产品结构调整、生物质能、直接电气化等措施减排效果有限，耦合绿氢是实现净零排放的必由之路。
- 绿氢化工的主要方向：
- 存量应用：绿氢替代灰氢，取消制氢环节，减少碳排放。
- 增量应用：长时储能（绿氢及其衍生物替代灰氢）、高温工业过程用热（绿氢替代化石燃料）、系统耦合（提高固碳能力）、分布式热电联产、助力交通行业减排。
国内外绿氢化工进展
- 中国绿氢化工进展：
- 氢产销量：2023年，中国氢产量约2400万吨，其中86%用于化学工业。远期绿氢需求将接近3000万吨。
- 支持政策：国家及地方政府出台多项政策支持绿氢产业发展，包括推动绿氢在石化化工领域的应用、发展绿氨和绿色甲醇等。
- 优势：拥有产销者优势、增量绿电消纳途径、促进产业链发展、安全风险低。
- 代表企业：中国石化在氢的制备、储运、加注和使用环节均有坚实基础，积极布局氢能全产业链。
- 德国、美国绿氢化工进展：
- 德国：化学工业能耗最高，远期绿氢需求将接近350万吨。巴斯夫、陶氏化学等企业积极发展绿氢技术。
- 美国：化学工业能耗最高，远期绿氢需求也将达到3000万吨。陶氏化学等企业加大绿氢投资。
化学工业氢产业链
- 工业副产氢潜力和应用：中国工业副产氢理论产量约1187万吨，主要来自钢铁、烧碱等行业。钢化联产项目可有效利用工业副产氢，实现系统降碳。
- 适合与化学工业耦合的制氢技术：
- 固体氧化物电解水制氢（SOEC）：高效、高纯度，适合与高余热工业场量耦合，但运行寿命和占地面积是挑战。
- 生物质制氢：利用农林牧渔废弃物，实现减污降碳，发展潜力巨大，但原料收储成本和氢效率仍需优化。
- 化学工业氢储运：高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢均存在能耗损耗。化学工业储氢需求较低，可使用中低压气态储氢，或利用现有设施存储氨或甲醇。
绿氢化工项目发展情况
- 项目进展：2023年，中国有104个绿氢项目更新动态，涉及绿氢规划产能218万吨，近80%用于化工生产，预计投资额超过4500亿元。
- 项目类型：
- 离网型：物理隔离，不与公共电网交换功率和电量，适用于电网基础薄弱地区，但初投资和单位制氢成本较高。
- 电网调峰型：依赖公共电网，技术难度低，但减碳效果不足，单位制氢成本较高。
- 电网友好型：配置电化学储能和储氢，减少网电使用，减碳效果好，单位制氢成本最低。
- 绿氢化工重难点分析：绿氢生产波动性与化工合成连续性存在矛盾，需提高电解槽响应能力和负载调节范围。
- 代表项目：中国石化新遥库车绿氢示范项目，设计年产2万吨氢气，每年可减少二氧化碳排放48.5万吨。
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