中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)

記者 劉加軍 報道

 

　　“鋼鐵工業(yè)是我國二氧化碳排放的重點(diǎn)行業(yè)，綠氫是促進(jìn)流程工業(yè)低碳發(fā)展的關(guān)鍵，晉南鋼鐵發(fā)展模式實(shí)現(xiàn)了以氫能促進(jìn)流程工業(yè)降碳的目標(biāo)。” 11月18日至19日，第十四屆全國人大常委會常務(wù)委員、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長包信和在“鋼—焦—化—?dú)?”一體化高質(zhì)量發(fā)展現(xiàn)場會上指出。

　　“晉南鋼鐵集團(tuán)（簡稱晉南鋼鐵）擁有綠色鋼鐵、減碳化工、先進(jìn)氫能、零碳物流四大支柱產(chǎn)業(yè)，最終將實(shí)現(xiàn)近零碳鋼企先行者的愿景目標(biāo)。”晉南鋼鐵集團(tuán)總裁張?zhí)旄＝榻B，晉南鋼鐵獨(dú)創(chuàng)“鋼—焦—化—?dú)洹本G色工藝技術(shù)流程，把焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過一系列的凈化、除雜、提純后，先分離出LNG（液化天然氣）和氫氣，氫氣一部分與轉(zhuǎn)爐煤氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品乙二醇，一部分用于高爐氫冶金；LNG通過市場銷售。

　　“該工藝可使噸鋼副產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益提升10%，噸鋼生產(chǎn)流程碳排放降低25%。”張?zhí)旄Ｕf。

　　氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)

　　“2023年7月份，氫能進(jìn)入國家發(fā)展改革委產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)鼓勵類項目，氫能是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。”中國工程院院士，中國礦業(yè)大學(xué)教授彭蘇萍指出。

　　從全球市場看，氫能方興未艾。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年底，全球共有727座在營加氫站，其中我國在營245座（建成358座）、日本164座、韓國168座、德國96座、美國54座。

　　彭蘇萍介紹，我國供氫產(chǎn)業(yè)的社會投入強(qiáng)度顯著提升，加氫站數(shù)量和規(guī)模持續(xù)增長，除西藏、青海、甘肅外，實(shí)現(xiàn)加氫站全覆蓋。截至2022年底，實(shí)現(xiàn)三個“全球第一”，累計建成加氫站358座，絕對數(shù)量全球第一；新建成加氫站109座，增量全球第一；在營加氫站245座，位居全球第一。

　　此外，我國氫燃料電池汽車推廣力度持續(xù)加大，重型交通加快試點(diǎn)應(yīng)用。2022年，依托“燃料電池汽車示范城市群”等重大示范項目，我國實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車保有量新增3367輛，累計達(dá)12682輛，同比增長約36%。

　　在鋼鐵領(lǐng)域，晉南鋼鐵的氫能利用走在世界前列。一是投運(yùn)氫能重卡數(shù)量達(dá)全國之最，在營400輛，戰(zhàn)略合作10000輛。二是建成加氫站加注量達(dá)世界之最，每日加氫7000公斤。三是首創(chuàng)并成功工業(yè)化運(yùn)行高爐氫冶金。

　　“晉南鋼鐵掌握高爐風(fēng)口噴吹氫的冶金新工藝，是行業(yè)內(nèi)首家將純氫氣噴吹至1860立方米高爐的企業(yè)。”張?zhí)旄＝榻B。

　　晉南鋼鐵開展了全范圍氫氣濃度的高爐氫冶金工藝研發(fā)，掌握了高爐氫冶金的成套裝備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。噸鐵噴吹30立方米氫氣可置換12公斤焦比，按鐵水年產(chǎn)量750萬噸核算一年可減少焦炭消耗9.1萬噸、二氧化碳排放28萬噸。

　　氫燃料重卡等已經(jīng)得到成熟應(yīng)用——重卡使用場景對動力/續(xù)航能力要求較高，氫能是替代柴油重卡的更佳路線，氫燃料電池重卡在礦山、煤炭、港口等固定運(yùn)輸專線具有很好的應(yīng)用前景；在機(jī)車領(lǐng)域，調(diào)車機(jī)車、鐵路專用線機(jī)車、支線機(jī)車目前還都是內(nèi)燃機(jī)車，與之相比，氫燃料電池車不用重新架設(shè)取電網(wǎng)，在站場、港口、城市軌道交通等地存在一定應(yīng)用空間，燃料電池機(jī)車的替代使用可有效提高軌道交通運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性，減少污染物及二氧化碳的排放。

　　“預(yù)計2050年中國氫能消費(fèi)量將達(dá)8100萬噸/年，其中綠氫6328萬噸/年，氫能總產(chǎn)值達(dá)1.6萬億元人民幣/年。”包信和分析。不過，當(dāng)今國內(nèi)外高于95%的氫氣都是從化石能源制得，如煤氣化制氫、天然氣制氫、甲醇制氫、焦?fàn)t煤氣制氫等，均排放大量二氧化碳。

　　“不過，氫能的未來在于綠氫。”他給出了一個綠色氫氣價格的計算公式，即每公斤氫的價格估算（不包括氧氣應(yīng)用和碳價）=電價（元）×50 + 5元（設(shè)備折舊）+ 利潤。

　　在政策方面，綠氫的發(fā)展更有未來。2023年11月7日，中央全面深化改革委員會第三次會議審議通過的《全面推進(jìn)美麗中國建設(shè)的意見》指出，持續(xù)深入推進(jìn)污染防治攻堅，以更高標(biāo)準(zhǔn)打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。把綠色低碳發(fā)展作為解決生態(tài)環(huán)境問題的根本之策，積極穩(wěn)妥推進(jìn)“雙碳”工作，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)全面綠色低碳轉(zhuǎn)型。

　　今年7月份，中央全面深化改革委員會審議通過《推動能耗雙控逐步轉(zhuǎn)向碳排放雙控意見》提出應(yīng)對氣候變化6項工作：一是堅持把減污降碳、協(xié)同增效，作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的總抓手；二是積極穩(wěn)妥推進(jìn)“雙碳”工作，落實(shí)好碳達(dá)峰碳中和的“1+N”政策體系；三是穩(wěn)妥有序地推進(jìn)全國碳排放交易市場建設(shè)；四是開展全方位深層次多角度的應(yīng)對氣候變化宣傳普及；五是推動落實(shí)《國家適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略2035》；六是積極參與應(yīng)對氣候變化全球治理。

　　2022年3月份，我國氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》正式出臺，明確未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大戰(zhàn)略定位：未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要載體、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。2023年8月份，國家層面首個氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2023版）》出臺，系統(tǒng)構(gòu)建了氫能制、儲、輸、用全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。

　　“強(qiáng)化碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)任務(wù)落實(shí)情況考核已納入中央生態(tài)環(huán)保督察范圍。”生態(tài)環(huán)境部總法律顧問別濤強(qiáng)調(diào)。

　　全球正進(jìn)入“氫2.0”時代

　　“氫能不易存儲、液化成本高等難題限制了氫能遠(yuǎn)距離輸送。目前，全球正進(jìn)入‘氫2.0’時代，氫能產(chǎn)業(yè)向綠氨、綠色甲醇（氫的載體）等‘泛氫’能源方向發(fā)展。”彭蘇萍認(rèn)為。“氫1.0”是直接用氫的時代，“氫2.0”是氫變成化工產(chǎn)品進(jìn)行利用的時代。目前，美國、日本、阿聯(lián)酋、澳大利亞等國已將“氨”納入其政府能源戰(zhàn)略，根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布的數(shù)據(jù)，到2030年，日本的發(fā)電用燃料中氫和氨將各占10%。中國作為傳統(tǒng)合成氨生產(chǎn)大國，在綠氨生產(chǎn)和氨能利用方面正在積極發(fā)力。彭蘇萍認(rèn)為，“氫經(jīng)濟(jì) ”與“甲醇經(jīng)濟(jì)” 是能源革命的重要組成部分，諾貝爾化學(xué)獎獲得者喬治·奧拉提出“甲醇經(jīng)濟(jì)”，消納吸收二氧化碳，耦合可再生能源與化工，構(gòu)建綠色化工體系。

　　通過風(fēng)能、太陽能等可再生電能電解水制氫，與捕集的二氧化碳合成可制備綠色甲醇，一方面可解決間歇性能源的規(guī)模化儲能和調(diào)峰，可規(guī)模化消納可再生能源，另一方面也可解決氫能制備、儲存和運(yùn)輸?shù)陌踩院统杀締栴}。在政策支持方面，工信部發(fā)布的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中，首次將甲醇汽車列入綠色產(chǎn)品，綠色甲醇被列入綠色低碳技術(shù)推廣應(yīng)用工程。據(jù)悉，我國綠色甲醇技術(shù)正在向規(guī)模化發(fā)展。2020年千噸級規(guī)模的太陽燃料合成示范項目在甘肅蘭州獲得成功；2023年魯西集團(tuán)年產(chǎn)5000噸的二氧化碳加氫制甲醇中試裝置一次開車成功。此外，綠氨作為綠氫的載體，比氫的儲運(yùn)具有顯著優(yōu)勢，預(yù)計未來綠氨有望在全球開展大規(guī)模交易和運(yùn)輸。 “綠氨是一種零碳排放燃料，可以用于火電廠燃料、船用燃料、氨燃料電池等。2021年12月10日，國內(nèi)首家‘氨—?dú)淠茉粗卮螽a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺’在福州成立。”彭蘇萍介紹。

　　在“氫2.0”時代，晉南鋼鐵也走在前列。一是晉南鋼鐵與復(fù)旦大學(xué)合作建成全國領(lǐng)先超低能耗綠氫中試線，電解水制綠氫全國能耗最低。二是建成1300兆瓦光伏電站，是山西省最大的單體光伏電站，擁有綠電優(yōu)勢。三是用全國獨(dú)有的日本高化學(xué)專利技術(shù)生產(chǎn)乙二醇，且規(guī)模領(lǐng)先，年產(chǎn)量為45萬噸，年減碳超136萬噸。

　　除了綠氨、乙二醇等化工固碳，乙醇的工藝也越來越受到重視。

　　來自中科院大連物化所的一項工藝表明：目前尾氣由企業(yè)自用，主要是用作發(fā)電和燃料，使用效率較低；而采用鋼化聯(lián)產(chǎn)制備無水乙醇的技術(shù)路線可以有效提高項目的經(jīng)濟(jì)效益、減少二氧化碳排放。利用該工藝已經(jīng)投產(chǎn)的某項目是利用焦化尾氣經(jīng)純氧轉(zhuǎn)化、PSA（變壓吸附）提氫、深冷分離、DMTE（甲醇為原料制備無水乙醇）技術(shù)制取無水乙醇。該項目投資14億元，2022年12月份建成投產(chǎn)，年銷售收入達(dá)14億元，年均利潤5億元。 “與發(fā)電相比，用焦?fàn)t尾氣制備乙醇可減少二氧化碳排放19萬噸/年。”該物化所的一位技術(shù)人員介紹。他舉例說，年產(chǎn)20萬噸乙醇裝置（該裝置消耗焦?fàn)t煤氣當(dāng)量3.68億標(biāo)準(zhǔn)立方米/年）用于發(fā)電產(chǎn)值為2.67億元，利潤為0.8億元；用于聯(lián)產(chǎn)乙醇產(chǎn)值為13億元，利潤為5億元。

　　如何規(guī)劃未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展？彭蘇萍認(rèn)為，“區(qū)域?yàn)橹鳌苯y(tǒng)籌發(fā)展、“大基地”規(guī)模化開發(fā)、“先立后破”逐步替代將是未來十年可再生氫發(fā)展的重要特征，最終實(shí)現(xiàn)氫能乃至整個能源系統(tǒng)的跨區(qū)域、跨品類統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展。在各區(qū)域中，目前及未來一段時間西北、華北地區(qū)本地應(yīng)用需求旺盛，成為裝機(jī)規(guī)模最大的區(qū)域，其次為華東和華南地區(qū)。

　　“可再生氫初期仍難以完全獨(dú)立滿足需求，工業(yè)副產(chǎn)氫可發(fā)揮重要過渡和支撐作用，技術(shù)成本下降將逐步推動可再生氫成主流。”張?zhí)旄ＵJ(rèn)為。

　　總之，氫能的發(fā)展將遵循需求拉動供給的一般規(guī)律，其供需格局演變受產(chǎn)業(yè)布局演變、技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步、安全保障約束、資源統(tǒng)籌優(yōu)化等多因素驅(qū)動。而在鋼鐵領(lǐng)域，晉南鋼鐵的“鋼—焦—化—?dú)?”模式已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)為應(yīng)推廣的綠色低碳發(fā)展模式。