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库车的秘密:还原中国石化氢能战略的底层逻辑

日期:2023-09-12    来源:赶碳号科技  作者:侦碳

国际氢能网

2023
09/12
15:20
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关键词: 中国石化 氢能企业 氢能项目

8月26日、27日,记者深入采访迄今为止全球最大的绿氢项目——新疆库车绿氢示范项目制氢厂、光伏厂以及中石化塔河炼化。

中国石化作为全球最大的炼化企业,围绕“氢能”这样一个宏大的命题,究竟能够发挥出什么样的作用?中国石化在氢能领域看似有些“发散”而“谨慎”的探索与实践,是如何进行谋篇布局、顶层设计的?这背后的思考逻辑与指导原则又是什么呢?

01一次投产,将中国带入万吨绿氢时代

新疆库车绿氢示范项目储氢罐;赶碳号摄

8月30日,中国石化新疆库车绿氢示范项目全面建成投产,成为我国首个万吨级光伏绿氢示范项目,标志着我国绿氢工业规模应用实现零的突破!

中石化新星新疆绿氢公司总经理范林松介绍,该项目自2021年11月30日正式启动,到今年6月30日实现一次性成功顺利产氢,到8月30日项目全面建成投产,历时近两年,总投资近30亿元。

赶碳号了解到,在此之前,全球最大的光伏制绿氢的项目纪录由日本的福岛氢能研究场(FH2R)于2020年创造——该项目产能是1200标立方/小时。2022年9月,同样的绿氢强国——德国,该国最大的西门子绿氢工厂投产,年产能为1350吨。

新疆库车绿氢示范项目电解槽制氢车间;赶碳号摄

中石化库车项目的绿氢产能又是多少呢?库车项目共配备52台电解槽,每台1000标立方/小时,电解水制氢能力为2万吨/年。另外,该项目储氢能力为21万标立方,输氢能力为2.8万标立方/小时。

也就是说,库车项目绿氢产能,是福岛氢能研究场的43倍,是西门子的近15倍!当日本这个海外氢能的先行者还在以公斤为计量单位之时,中国石化用了不到两年的时间,以一己之力,带领中国绿氢产业迈入了万吨时代!而在此之前,还没有哪个国家能够年产万吨绿氢。

另外,波士顿咨询统计数据,2022年全球绿氢总产量为3.6万吨。中国石化库车绿氢项目如全部满产,仅靠着一个项目,就相当于将全世界的绿氢年产量提升55.5%!

日本和德国的确是氢能的先行者,日本早在1974年就启动第一个国家氢能项目,上世纪90年代发展氢车,而德国在2009年将氢能作为国家战略,我国在去年3月发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》。

氢能,无疑是整个风光氢储新能源各领域中难度最大、瓶颈最多的一个行业。

长期以来,我国与日本及欧美等氢能强国在技术水平上差距巨大——无论是燃料电池技术还是制氢、储氢、加氢技术,无论是氢能装备设备,还是基础材料。

新疆库车绿氢示范项目光伏站;赶碳号摄

然而,库车项目使用的光伏产品、电解槽、储氢罐、输氢管线等重大设备及核心材料 ,全部实现了国产化!

光伏组件:东方日升、天合光能等

逆变器:华为

电解槽:考克利尔竞立(苏州)、隆基氢能、中船重工718所

储氢罐:沈阳工业安装工程公司

采访团到访隆基氢能;赶碳号摄

中石化新星新疆绿氢公司副总经理方虎介绍,项目建设中面临着工艺技术新、规模大、无成熟工程案例可借鉴等难点,突破性地解决了新能源波动电力场景下柔性制氢、并向下游炼化企业连续稳定供应的难题。

在最难的绿氢领域,短短不到两年的时间,破解技术瓶颈,全面国产替代,中国石化以及项目设备供应企业的奋斗者们,是怎么做到的呢?

02一家央企,如何自我革命

需求决定供给。包括氢能在内的整个能源转型,都要遵循这样的市场规律。

那么从需求侧看,很多人也许会想当然地认为,氢能最重要的用途、最理想的场景当然是交通。其实不然,至少在未来十年之内不是这样。

根据波士顿咨询统计数据,石油炼化是目前氢气的最大应用,全球每年消耗超过4,000万吨氢,约占总需求的42%。此外,氢在工业领域的其他主要用途还包括合成氨、甲醇制备等。无论是我国还是世界,工业用氢目前占据绝对主导地位,而交通用氢几可忽略不计。

中石化是我国乃至全球最大的炼油企业之一,自然也是炼油用氢的第一大户。

工业用氢的第二大户是合成氨。80%的氨用来生产化肥,20%的氨则用于其它化工产品原料。我国合成氨的使用量很大,占世界总产量一半。

而中国石化是我国最大的合成氨企业,2021年合成氨销量超过320万吨,排名第二的中国石油合成氨销量还不到50万吨。

工业用氢量排在第三的是合成甲醇。中国石化2022年底的甲醇产能约为600万吨,同样居于行业前列。

正因如此,中国石化在2022年的氢气产量高达445万吨,占到全国总产量的13.3%,也是国内最大的氢气生产和使用主体。

2050 年我国氢能应用与需求结构预测;资料来源:中国氢能联盟研究院

另外,中国石化拥有全球最多的加油站。

据公司半年报披露,截至今年上半年,中国石化品牌加油站总数已达30,918座。赶碳号查询到,另一家巨头中国石油同期拥有17,934座加油站。在中长期的未来,当氢能进入交通场景,还有哪家企业,能够比拥有最多加油站的中国石化做加氢站,更为顺理成章呢?

目前,氢能已经成为中国石化的重要战略。

公司在2023年半年报中介绍:“精准布局、有效巩固油气网络,积极拓展海外业务,全力推动充换电业务发展,大力开拓氢能应用场景,积极向“油气氢电服”综合能源服务商转型。”

中国石化塔河炼化公司;图中蓝色管线为输氢管;赶碳号摄

石化行业的脱碳压力其实很大。

人类目前的用氢当中99%以上都是灰氢,第一大户就是炼化。波士顿咨询统计,2021年全球因制氢过程产生的二氧化碳排放量就超过8.3亿吨。该机构认为,这样的排放水平如果持续下去,人类气候目标将无法达成。因此,工业领域势必逐渐由灰氢转向绿氢,即用可再生电力电解水制氢。

因此,发展氢能,在国家层面,作为我国“最大的一体化能源化工公司之一”,中国石化必须要践行央企“顶梁柱”的责任,用氢能推动双碳战略目标实现与能源转型。

同样,基于工业用氢的巨大需求,也基于氢能在交通行业的广阔前景,中国石化从企业自身业务的现实需要和未来发展上,也必须要全力拥抱氢能,自我革命。

中国石化在采访中表示,库车绿氢项目“开创了绿氢炼化新发展路径,为我国工业化应用提供了示范”。诚如斯言。

赶碳号个人认为,以上这些就是中国石化为何要做“中国第一氢能公司”的底层逻辑。

03一个项目,如何带动一个行业

中国石化需要拥抱绿氢,而电解槽等绿氢设备企业同样需要中国石化。

在库车绿氢项目启动以前,我国1,000标立/小时的电解槽,一年的市场需求还不到30台,而这一个项目就要52台。正因如此,这个项目才会有三家国内企业同时中标。

市场就像一只无形的手,哪里有需求,就会让资源向哪里流动。在库车项目大单的强烈“刺激”下,在中国石化拥抱绿氢的坚定决心带动下,我国的电解槽行业,在沉寂多年后,迎来前所未有的发展与繁荣。

新疆库车绿氢示范项目智慧生产驾驶舱;赶碳号摄

最近几个月,库车项目除了成为国内众多炼化企业的取经地之外,很多电解槽生产企业也都慕名前来。据中石化新星新疆绿氢公司党总支副书记汪凌康介绍,自今年6月30日项目贯通产氢后,前来参观交流的企业每天都有好几批次,有些应接不暇。

在电解槽市场方面,据高工产业研究院(GGII)统计,2022年国内电解水制氢设备出货量达到722MW(含出口,不含研发样机),同比大幅增长106%。其中,中石化新疆库车绿氢示范项目贡献最大,安装52台单槽制氢能力1,000标立方/小时的碱性电解槽,功率规模约为240MW,占到全国总出货量的1/3!

综合氢云链和GGII统计的招标项目,今年1-5月,国内大型绿氢电解槽项目招标规模共计880.5MW,已超过2022年全年出货量。彭博新能源财经预测,2025 年,我国国内电解槽市场规模将超过2GW。

此外,伴随着电解槽出货量高增,电解槽行业也迎来一波扩产潮。国内电解槽行业在2022 年已披露的产能已接近11GW。

资料来源:各公司官网,平安证券研究所

国内电解槽企业扩产能的同时,在技术上也渐渐追平与海外头部企业的差距。

由于中石化库车绿氢项目采用的1000标立/小时的电解槽,我国碱性电解槽商都致力于提高单槽产氢量。目前,主流厂商均已推出单体产量1,000Nm3/h以上的“大标方”电解槽。

另外,因为碱性电解技术相对成熟,降本增效成为国内各家企业比拼竞争的关键,制造工艺、集成能力和材料技术不断提升。

目前,从电耗来看,国内外头部企业单位电耗均已控制在3.8- 4.4kWh/Nm3范围;从系统规模来看,国内头部企业制氢规模高至1,500-2,200 标立方/小时,接近国外头部企业水平。

性能上做到接近甚至超越,价格上又能做到更优,这恰恰是中国企业的强项。在综合性价比上,我国电解槽企业竞争优势渐渐显露。

2022年底,全球电解槽产能Top20企业产能共计14GW,其中中国企业8家,产能共计6.7GW;欧洲企业9家,产能共计4.7GW。

2023年底,全球电解槽产能Top20企业产能共计26.4GW(同比增长+89%),其中中国企业9家,产能共计9.1GW;欧洲企业7家,产能共计10.2GW。

赶碳号隐隐觉得,在电解槽这个领域,中国企业在未来取得像今天中国光伏行业的全球领先优势,也未可知。


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