近日，山西省工信厅、吕梁市联合举办“山西省氢能产业链链上企业协作配套签约会”，一次性签约16个项目，涵盖制、储、运、加氢及氢能源应用等多环节。在“煤都”走向“氢都”的路上，产煤大省山西又进一步。
瞄准氢能产业的不只是山西一地。《内蒙古自治区人民政府办公厅关于促进氢能产业高质量发展的意见》提出，到“十四五”末，形成集制备、存储、运输、应用于一体的氢能产业集群，总产值力争达到1000亿元。陕西加快编制《陕西省氢能产业发展规划》，拟支持榆林等地建设规模化副产氢纯化项目，形成2个到3个千吨级燃料电池级氢气工厂。山东规划到2030年，全面建成国内领先、国际知名的氢能产业发展高地……记者了解到，多个煤炭产区抓住“氢”机遇，正在主动谋突破。
“煤”“氢”互动逐步深入
山西拥有全国最大的焦化产能，煤炭炼焦过程得到副产品——焦炉煤气的含氢量约为60%，年可提取氢气140亿立方米。加上煤制氢技术成熟、成本较低，为布局氢能带来先发优势。据悉，该省已将氢能列为“十四五”规划的先导性未来产业、首批十大重点产业链之一。
作为全国最大的独立商品焦炭和煤炭生产企业之一，山西美锦能源率先尝试。“去年7月，我们在制氢端有了新突破，焦炉煤气变压吸附制氢项目建成投产，全年生产的高纯氢气可满足5600台公交车、8000台物流车或2200台重卡满负荷使用，每年带动碳减排约18万吨。在此产量下，还可以扩展氢气液化装置，提高氢气外运能力覆盖至邻省。”公司副总裁姚锦丽表示。
“煤”“氢”互动在更多产煤地展开。据宁东能源化工基地管委会氢能产业发展中心主任赵瑞介绍，该基地已形成氢气产能247万吨，占全国产氢量的7.5%，其中煤化工产、用氢总量达到240万吨/年。“宁东基地因煤而建、因煤而兴，是国家重要的大型煤炭生产基地、现代煤化工产业示范区。氢气是煤化工产业重要原料之一，我们积极推动灰氢转绿、以氢换煤、绿色消碳。根据项目生产实际，使用1吨绿氢替代煤制氢，平均可节约11吨-12吨标准煤，减排二氧化碳28吨-30吨。”
“在煤炭深加工综合利用领域，副产氢气逐渐被重新认识，为煤炭清洁高效低碳化利用开辟了新方向。能源脱碳、低碳、无碳化成为共识，也带动煤企积极参与。”在日前举行的第四届中国制氢与氢能源产业大会上，中国煤炭工业协会副会长刘峰充分肯定了两大产业的互动，“煤炭和氢能起点不同，但作为能源应用的目标和功能是相同的。”
现阶段可为氢能供应兜底
在刘峰看来，“互动”更有着兜底意义。“氢能是二次能源，依赖电解水或由化石能源经转换获得。贫油少气的资源禀赋本就困扰着我们，现阶段仍需依靠资源比较丰富的煤炭制取氢气，否则氢能供应可能出现无米之炊。”
刘峰列举了一组数字：当前，我国氢产量达3500多万吨，其中仅高温炼焦和低阶煤分质利用中低温热解副产的氢气就接近1000万吨。加工成高纯气供汽车使用，以投用在鄂尔多斯某露天煤矿的氢能重卡估算，每车每年跑10万公里，可供同类型车100多万辆；如果是家用小型乘用车，可供数百万辆。“产业发展初级阶段，氢气需求量并不大，但便捷、低成本、稳定供应非常重要。在绿氢尚不具备条件的阶段，不妨将煤制氢作为氢源其中一分支，这也是煤炭深加工领域发挥作用的一个有效窗口时机。”
有前景，也有挑战。刘峰坦言，通过煤气化制氢要排碳是事实。把灰氢淡化并逐渐向蓝氢、绿氢转变，已成为急需加强攻关的首要问题。“煤制氢排放的二氧化碳浓度、纯度较高，而且集中，有利于无害化处置和碳循环利用。煤制氢价格低廉，为开展碳埋藏和循环利用腾出了成本空间。现阶段技术还不成熟，处理能力有限，要求我们集中力量联合攻关。”
赵瑞提出，煤化工是氢能产、用量最大的领域，也将成为绿氢应用的重要场景。然而，绿氢耦合煤化工全流程的优化仍需研究。“要打通绿氢规模化应用于煤化工耦合的成套工艺流程，实现设备利用、能效提升、降耗减碳水平的最优化。目前，理论层面研究较多，尚无足够的实际操作数据验证绿氢替代变换、绿氧替代空分、酸性气体净化等环节的节能降耗量，从而设计出各系统的最优匹配方案，这是重要技术需求。”
跳出煤炭走向氢能全产业链
立足煤，再跳出煤。记者了解到，部分煤企已在探索绿氢项目，布局进一步向全产业链延伸。
“不能为做氢能而做，关键是要实现传统能源领域的碳减排。”兖矿新能源研发创新中心副主任刘涛表示，氢能同时具有能源属性和化工基础原料属性，是联接新能源与化工、冶金等领域的重要媒介。“基于此，我们将以绿电制氢为核心，构建可再生能源发电-绿氢生产-氢能应用产业链。依托煤化工产业培育工业副产氢提纯能力，规划到2025年，形成10万吨工业副产氢规模。同时，依托风光、高端装备制造产业发展电解水制氢，下游与化工、材料产业结合，发展氢能在工业领域的应用。目前已与东芝能源签订技术合作协议，共同发展燃料电池热电联产技术，重点应用于旅游景区、城市分布式供能等场景。”
国家能源集团氢能科技有限责任公司有关人员在上述会议发言时表示，以终端加氢供应为切入口，公司逐步向全产业链布局。“我们更多聚焦绿色氢能供应链环节，以制氢-氢储运-加氢供应为主营业务。利用基金布局下游，参与燃料电池、装备制造、氢能汽车等长尾领域。最终，致力于构建氢能供应网和应用网，以及数字氢能网络。”
该人士举例，依托国家能源集团产业优势，重点在能源金三角地区打造综合氢能基地，既有丰富的煤炭也有可再生能源资源，还有北部铁路与管道供应线。在应用布局方面，加快氢能在矿用重卡、物流运输、港口拖轮、可再生能源制氢代替煤制氢等应用场景的拓展，推动集团内部煤矿、运输和化工板块集中减碳。“以宁东可再生氢生态碳中和示范项目为例，今年开工的一期制氢能力2万标方/小时，建成后可支撑200辆氢能重卡运输，服务我们在宁夏区域的煤矿、电厂，约有60%的氢气将用于宁煤化工装置脱碳。”
