經(jīng)濟導報記者 杜楊
12月1日，《共建中國氫能高速行動倡議》發(fā)布，中國氫能發(fā)展進一步提速。
山東是首個氫能大規(guī)模推廣應用的示范省份，也是制造業(yè)大省，鋼鐵、化工行業(yè)發(fā)達，因而通過工業(yè)副產(chǎn)品制氫，成為山東大規(guī)模推廣氫能產(chǎn)業(yè)的一大優(yōu)勢；與此同時，目前山東綠能應用前景廣闊，綠能制氫潛力巨大。齊魯工大(山東省科學院)二級研究員、山東省生態(tài)文明研究中心主任周勇表示，應當綠氫、灰氫雙管齊下，首先從上游迅速推進山東氫能產(chǎn)業(yè)建設，并同步建立氫能有效利用產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式，確保山東氫能利用走在前，并助力“雙碳”目標的實現(xiàn)。
副產(chǎn)制氫極為豐富
青島市黃島區(qū)有一處港口叫董家口港，港口的戰(zhàn)略定位是國家大宗散貨集散中心和重要的能源儲運中心。
對于山東泰山鋼鐵集團(下稱“泰山鋼鐵”)來說，董家口港還是重要的出口樞紐。“港口離公司300公里，我們的產(chǎn)品正好可由公司的氫能源車隊運抵并出海；而且董家口港也有加氫站，卡車返程也無憂。”泰鋼集團技術研發(fā)中心副主任任來鎖告訴經(jīng)濟導報記者。
泰鋼集團建設運營的加氫母站。杜楊 攝
在周勇看來，泰山鋼鐵可說是山東氫能源產(chǎn)業(yè)探索的一個代表。“眾所周知，山東是鋼鐵、煉焦、煤化工、地煉、鹽化工等生產(chǎn)大省，而目前煤制氫、煉油副產(chǎn)氫、焦爐氣副產(chǎn)氫、氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫等，依然是氫能源的主要來源。”他表示，“發(fā)達的傳統(tǒng)工業(yè)以及豐富的副產(chǎn)氫，成為山東大規(guī)模推廣氫能產(chǎn)業(yè)的一大優(yōu)勢。”
據(jù)任來鎖介紹，泰山鋼鐵對氫的利用可以追溯到2006年，當時泰鋼投產(chǎn)的冷軋鋼生產(chǎn)線，急需氫氣作為退火保護氣體。于是，公司又開始嘗試從焦爐氣中制備、存儲氫氣，并累積了大量工藝手段；這就是“焦爐氣副產(chǎn)氫”。
“焦爐氣是高溫煉焦時產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，含有55%的氫氣，此前只是單純燒掉；后來我們開始制備75%的氫氣(其余25%是氮氣)作為退火保護氣；退火工藝完成后，剩余的氣體再經(jīng)過純化工藝，最后生產(chǎn)出純度95%的工業(yè)用氫。”任來鎖說。
任來鎖認為，現(xiàn)在鋼鐵產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達，低碳環(huán)保則是行業(yè)最新“賽道”。“誰能更好地控制碳排，誰就能在賽道中領先，所以我們義無反顧投身氫能產(chǎn)業(yè)。”他說，泰山鋼鐵創(chuàng)新了基于變壓吸附的“二級純化+精準濾雜”生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了從氫含量55%的焦爐氣，到75%退火保護氣、95%的工業(yè)用氫，最后是純度達到99%的燃料電池用氫的多梯度氫制備。
目前，泰山鋼鐵已經(jīng)完成年產(chǎn)750噸的變壓吸附裝置的建設。有了豐富的氫來源，泰山鋼鐵也已經(jīng)成為山東少有的，業(yè)務遍及氫能制備、儲運、應用全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)。
綠氫即將“挑大梁”
“在綠氫生產(chǎn)和出口方面，山東具有良好的資源和地理優(yōu)勢。”濟南綠動氫能科技有限公司(下稱“綠動氫能”)總經(jīng)理陳穎對經(jīng)濟導報記者表示。
公開數(shù)據(jù)顯示，截至2023年6月，山東省新能源可再生能源裝機達到8382萬千瓦，占電力總裝機的41.8%。其中，光伏裝機達到4946萬千瓦，穩(wěn)居全國首位；風電裝機達到2421萬千瓦；生物質裝機達到417.3萬千瓦，規(guī)模均穩(wěn)居全國前列。但據(jù)經(jīng)濟導報記者了解，目前山東的風、光等綠能發(fā)電的發(fā)電量卻有待提高。究其原因，不外乎綠電的不穩(wěn)定性，以及帶來的對電網(wǎng)的沖擊。
“正因如此，綠電制氫才有實際意義。”陳穎說，“綠電并網(wǎng)之余，富余電力可以制氫，而且不產(chǎn)生碳排，是實實在在的‘綠氫’。”
值得一提的是，據(jù)陳穎介紹，在綠電制氫方面，“我國在關鍵核心技術上，比如在催化劑、膜電極等關鍵材料部件上，已經(jīng)實現(xiàn)自主化了。”
濟南綠動氫能科技有限公司正在接待訪客
在下游應用端，綠動氫能也自主研發(fā)生產(chǎn)了氫能利用的核心設備——燃料電池，并且在去年底，供能燃料電池、空冷燃料電池及車用燃料電池系統(tǒng)3條生產(chǎn)線在濟南正式投產(chǎn)。
陳穎認為，目前氫能的大規(guī)模推廣，瓶頸還在于大規(guī)模儲運。而這，也是她看好山東優(yōu)勢的原因：“山東副產(chǎn)氫資源和綠氫資源豐富，幾百公里的運輸半徑可覆蓋山東和周邊省市，具有氫能示范應用的良好條件。”
碳交易政策將跟進
因為工業(yè)副產(chǎn)氫在制備過程中會產(chǎn)生一定的碳排，因此被歸為“灰氫”。
也正因如此，2022年國家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》中，明確表示“應用灰氫不應該視為清潔能源替代，也不能完成節(jié)能減煤降碳降污的目標”。
但在任來鎖看來，泰山鋼鐵生產(chǎn)的燃料電池用氫單純被歸類為“灰氫”有點“冤”：“副產(chǎn)氫的碳排放量已經(jīng)計算在‘主產(chǎn)品’中了，再將這部分氫氣定義為‘灰氫’，有重復計算碳排放的嫌疑；況且未來還有碳捕集和封存技術(CCS)，能捕捉制備氫能時產(chǎn)生的碳排。”
與此同時，為減少企業(yè)原燃物料運輸過程產(chǎn)生的碳排放與污染物，泰山鋼鐵購置了氫能源重卡4輛，并利用自產(chǎn)氫能運營，目前已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的環(huán)保效益——提升了企業(yè)環(huán)保績效評級。
至于經(jīng)濟效益，陳穎表示，北京的氫燃料電池汽車碳減排已進入碳市場交易。“我們在北京投放了幾百輛氫能源車，已經(jīng)參與交易。”她說。
“山東推廣應用氫能的優(yōu)勢環(huán)節(jié)，依然在生產(chǎn)端。”周勇總結道，“目前工業(yè)副產(chǎn)氫依然是主流，但綠氫也在及時跟進，二者協(xié)調發(fā)展，將從上游迅速推進山東氫能產(chǎn)業(yè)建設。”
“與此同時，氫能的儲運和應用產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式，也在逐步建立，再加上政策方面的跟進，未來山東氫能利用一定大有可為，并助力‘雙碳’目標的實現(xiàn)。”周勇表示。
