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近日，中石化新疆庫車2萬噸/年綠氫示范項目順利產(chǎn)氫，并通過管道輸送到中石化塔河煉化替代現(xiàn)有天然氣制氫。該項目綠氫規(guī)?？赏耆娲訜捇烊粴庵茪洚a(chǎn)能，是我國首次實現(xiàn)萬噸級綠氫煉化工業(yè)應(yīng)用。能景研究結(jié)合制氫行業(yè)發(fā)展情況，從規(guī)模、場景、制氫來源、技術(shù)、設(shè)備方案等角度對庫車項目進行剖析，以供行業(yè)參考。
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01 規(guī)模上：首次提出、首先落地的萬噸項目，開啟了大規(guī)模綠氫應(yīng)用時代

從規(guī)劃到落地，歷時兩年多。中石化庫車項目從2021年2月進入可研階段，2021年11月底宣布啟動，2022年1月啟動設(shè)計采購總承包招標(biāo)（EPC），3月正式開工建設(shè)，5月完成電解水制氫裝備招投標(biāo)，11月制氫設(shè)備安裝完成；到2023年6月，順利建成產(chǎn)氫。

庫車項目之后，陸續(xù)有更多萬噸級項目規(guī)劃誕生。根據(jù)能景研究統(tǒng)計，自2021年下半年開始萬噸項目宣布陸續(xù)變多，其中2022年宣布有40多項，2023年上半年宣布有20多項。截止到2023年6月，我國已規(guī)劃有80多項萬噸級綠氫項目，其中明確用于工業(yè)應(yīng)用的項目達到了40多項。

進入2023年，萬噸級大項目陸續(xù)落地。在2023年已有近10項萬噸級處于建設(shè)或前期可研、環(huán)評階段，如3.2萬噸/年大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項目，1萬噸/年納日松光伏制氫產(chǎn)業(yè)示范項目，3萬噸/年烏審旗風(fēng)光融合綠氫化工示范項目，9萬噸/年中煤離網(wǎng)型風(fēng)光制氫合成綠氨技術(shù)示范項目等。

能景研究統(tǒng)計，2023年上半年綠氫招標(biāo)規(guī)模達790 MW左右，其中三項萬噸級項目招標(biāo)總規(guī)模達到550 MW。下半年，從項目籌備進展來看，預(yù)計還將有1-2項萬噸級項目進入招標(biāo)階段，將產(chǎn)生250-700 MW堿性電解槽需求。全年電解槽需求或?qū)⑦_到1.5 GW。

02 消納場景上：綠氫用于石油煉化場景，工業(yè)領(lǐng)成為綠氫消納的重要場景

本項目的綠氫將用于塔河煉化廠。本項目的綠氫是替代20000 Nm3/h的天然氣/煉廠干氣重整制氫工藝。根據(jù)披露的相關(guān)資料，塔河煉化目前約有4萬噸/年催化重整裝置副產(chǎn)氫及20000 Nm3/h的天然氣/煉廠干氣重整制氫產(chǎn)能，主要用于航煤加氫、汽柴油加氫、硫磺回收等生產(chǎn)活動。庫車項目綠氫用于替代天然氣/煉廠干氣重整制氫部分，補充副產(chǎn)氫氣需求缺口。

實現(xiàn)天然氣資源的替代具備可行性。我國天然氣稀缺，天然氣制氫的工業(yè)應(yīng)用相對缺乏經(jīng)濟性及政策支持，具有一定的綠氫替代潛力。根據(jù)能景研究調(diào)研，東部地區(qū)（以北京、山東為例）天然氣制氫成本可達20元/kg，新疆近14元/kg。東西部天然氣制氫成本相差較大的原因在于東部地區(qū)工業(yè)用途天然氣價格較高，約2.6-5元/m3，新疆工業(yè)用途天然氣價格相對較低，約1.85元/m3。

2023年庫車項目制氫成本約18元/kg左右。新疆地區(qū)存在較多的棄風(fēng)棄光，月度棄電率可達10%。根據(jù)測算預(yù)估，正式投運后若結(jié)合外購棄電制氫，棄電價格達到0.1元/kWh時綠氫成本預(yù)計可降低到13元/kg以下，初步低于天然氣制氫并接近煤制氫。

工業(yè)場景消納開始變多，其下游消納與運營企業(yè)相關(guān)。中石油、中石化等油氣公司優(yōu)先探索綠氫在油氣化工領(lǐng)域的應(yīng)用，而其他發(fā)電集團將更多選擇綠氫替代煤制甲醇與煤制合成氨。如國家能源集團的國能寧煤綠氫耦合煤制油化工示范項目，中國能源建設(shè)集團的中能建遼寧臺安縣新能源制氫制氨項目，國家電力投資集團的大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項目等。

能景研究認(rèn)為，一方面，我國各大發(fā)電集團與煤電、煤化工行業(yè)關(guān)系緊密，具有項目開展的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)；另一方面，煤制甲醇、煤制合成氨碳排放約是天然氣技術(shù)路徑的4倍，每年產(chǎn)生碳排放接近化工部門總碳排的40%，而綠氫替代是重要的減碳探索方向。

03 制氫來源上：采用光伏直接制氫，立足資源稟賦設(shè)計經(jīng)濟、可靠方案

庫車項目采用光伏制氫一體化建設(shè)模式。根據(jù)此前披露的數(shù)據(jù)顯示，該光伏發(fā)電項目總裝機規(guī)模為355 MWp，光伏發(fā)電和制氫工廠緊鄰，同時項目建設(shè)電網(wǎng)、變電站等，所有光伏電力供應(yīng)綠氫生產(chǎn)，光伏不發(fā)電時段的用電缺口由外購綠電補齊。新疆地區(qū)太陽能光照資源總量在全國排名第二，可充分保障綠氫規(guī)?；a(chǎn)。新疆月度棄光率常常可達10%水平，且其戈壁灘地區(qū)大多屬于光伏I類資源區(qū)。庫車項目光伏發(fā)電廠位于新疆牙哈鎮(zhèn)戈壁灘，年均日照小時數(shù)為 3200-3400 h，光伏年利用小時數(shù)可達1600 h，大幅超出東部地區(qū)年利用小時數(shù)1400 h左右的水平。

目前各地項目因地制宜選擇電力來源種類，總體上以光伏、光伏/風(fēng)電為主。據(jù)能景研究不完全統(tǒng)計，截至2023年6月全國建成、在建及規(guī)劃中綠氫項目的電力來源，按項目數(shù)量劃分光伏約占46%，光伏/風(fēng)電占35%，風(fēng)電占13%，光熱等其他類型占6%。部分地區(qū)因資源豐富程度而有所變化，如吉林西北部白城、松原、大安地區(qū)風(fēng)能豐富，故其風(fēng)電制氫項目較多，數(shù)量占比達到28%，光伏/風(fēng)電占69%，光伏僅3%。

04 技術(shù)突破上：克服了柔性制氫與穩(wěn)定供氫難題

風(fēng)光波動性與制氫、用氫匹配是技術(shù)亟需突破點。帶來了綠氫生產(chǎn)與供應(yīng)的波動性，阻礙著綠氫的工業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用。制氫方面，風(fēng)電光伏的功率輸出隨機性危害設(shè)備壽命及生產(chǎn)安全。一方面，電解槽功率隨風(fēng)光電源功率頻繁波動將損害電極等的壽命；另一方面，電解槽陰陽極氣壓差隨運行功率波動，有可能導(dǎo)致氫氣中氧含量提高，不利于生產(chǎn)安全。供應(yīng)方面，風(fēng)電光伏的晝夜周期波動性不利于綠氫穩(wěn)定連續(xù)供應(yīng)。而化工、冶金等工業(yè)部門的生產(chǎn)具有工藝嚴(yán)格、晝夜連續(xù)、不可中斷等特點，需要綠氫供應(yīng)同時實現(xiàn)供應(yīng)平穩(wěn)性與晝夜不間斷性。

本項目突破適時適應(yīng)風(fēng)光耦合的柔性制氫技術(shù)。其中的關(guān)鍵要素和部件包括晶閘管整流技術(shù)、智能控制系統(tǒng)技術(shù)等。晶閘管整流是實現(xiàn)交直流電轉(zhuǎn)換的核心部件，負責(zé)在風(fēng)光波動性場景下實現(xiàn)快速響應(yīng)波動、保證高效低能耗電力轉(zhuǎn)換、保證諧波達標(biāo)等目標(biāo)，為電解槽工作提供穩(wěn)定安全的電源環(huán)境。另一方面，智能控制系統(tǒng)技術(shù)是制氫系統(tǒng)控制及監(jiān)管的核心技術(shù)，負責(zé)實現(xiàn)多臺套制氫設(shè)備間的高效協(xié)調(diào)控制與管理、制氫設(shè)備運行狀態(tài)的智能監(jiān)測與分析，提高對風(fēng)光波動的應(yīng)對能力。

儲運輸工藝技術(shù)的方案突破了綠氫供應(yīng)穩(wěn)定性難題。綠氫儲運輸工藝技術(shù)由儲氫罐、輸氫管道等技術(shù)組成，關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)平衡庫車項目的綠氫存量與塔河煉化用氫需求量，通過高效調(diào)度保障綠氫供應(yīng)穩(wěn)定性。

其中，儲氫罐是緩沖制氫、用氫供需關(guān)系的調(diào)度中心。庫車項目配套10套2000 m3 1.55 MPa球形儲氫罐，能夠存儲電解槽工作12 h左右的產(chǎn)氫量，可將日間未消納的綠氫保存到夜間消納。

輸氫管道是及時響應(yīng)下游需求的通道。庫車項目建設(shè)了6.5 km管道輸氫，配套3臺14000 Nm3/h氫氣外輸壓縮機升壓制3.2MPa，將綠氫輸送至塔河煉化。

05 設(shè)備選擇上：具備項目經(jīng)驗及技術(shù)能力，對綜合實力考驗更大

庫車項目優(yōu)選經(jīng)驗豐富、技術(shù)布局強的設(shè)備企業(yè)。項目采購的52臺1000 Nm3/h堿性電解槽主要由項目經(jīng)驗和綜合實力較為突出的廠商提供，考克利爾競立、隆基氫能、中船718所3家分別供應(yīng)24、16和12臺。

當(dāng)前綠氫項目發(fā)展仍處于早期，更需要電解槽廠商具有豐富的供貨經(jīng)驗以及技術(shù)積累，能夠為大型項目提供從裝備零部件到系統(tǒng)集成的可靠方案。如庫車項目電解槽招標(biāo)過程中，要求投標(biāo)企業(yè)在開標(biāo)20天內(nèi)完成1000 Nm3/h堿性電解槽“四對一”方案（四臺電解槽共用一套氣液處理和一套純化設(shè)施）實證測試工作，或提供已有同等技術(shù)證明。再此要求下，供貨經(jīng)驗、技術(shù)能力缺一不可。

更多設(shè)備企業(yè)開啟承擔(dān)項目。隨著產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，從2023年上半年招投標(biāo)情況來看，逐漸也有更多企業(yè)進入到中標(biāo)行列中。上半年已披露中標(biāo)企業(yè)的483 MW綠氫項目中，陽光電源、隆基氫能、派瑞氫能、長春綠動四家企業(yè)約占了中標(biāo)總規(guī)模的84%；其他7家企業(yè)中標(biāo)共約78 MW，占約16%?？梢灶A(yù)見，隨著在較小規(guī)模項目中的經(jīng)驗及技術(shù)積累，其他電解槽企業(yè)的市場空間也將逐漸打開。

06 小結(jié)

庫車項目是我國首個規(guī)劃、首個落地的萬噸級綠氫工業(yè)應(yīng)用項目，其在綠氫替代天然氣制氫、規(guī)?；夥茪涞壬虡I(yè)模式上做到了經(jīng)濟性、資源稟賦等方面相耦合，在柔性制氫、穩(wěn)定供氫等技術(shù)難點上采取了智能控制系統(tǒng)、儲運氫技術(shù)調(diào)度等方案，在制氫設(shè)備采購上選取了“四對一”的特有系統(tǒng)設(shè)計，較為完善地體現(xiàn)了規(guī)?；G氫工業(yè)應(yīng)用中遇到的挑戰(zhàn)與解決方案。

另一方面，庫車項目之后，綠氫工業(yè)應(yīng)用項目的推進仍存在著GW級項目建設(shè)、完全離網(wǎng)制氫等諸多尚未探索的領(lǐng)域，也在柔性制氫、穩(wěn)定供氫等方面也還存在著更多技術(shù)路徑與解決方案等待驗證。

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原標(biāo)題：首個綠氫萬噸項目投產(chǎn)，其“突破點”或?qū)⒊蔀樾袠I(yè)標(biāo)桿