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摘要:
零碳产业园正逐渐成为绿色工业体系和绿色能源转型的“新基建”,在“双碳转型”战略中发挥重要作用。
撰文 | 维小尼
编辑 | Tang
→这是《环球零碳》的第1001篇原创
远景科技集团首创的零碳产业园在内蒙古鄂尔多斯打造绿色工业体系中发挥重要作用后,又开始在赤峰实现绿色氢氨生产上起到了关键的支撑。
最近,新能源界爆出一个猛料,绿色氢氨产业有了里程碑进展。据远景科技集团官微发布,3月14日,内蒙古自治区主席王莉霞考察调研了远景在赤峰打造的全球最大150万吨绿色氢氨项目,日前该项目第一阶段30万吨绿色氢氨首期工程已经顺利投产。
图:远景赤峰绿色氢氨首期工程顺利投产。
这个项目在2022年3月签约,以及9月项目公示的时候,曾引发业界广泛关注,业界关注的主要原因包括:产能目前全球最大,规划年产152万吨绿氨,比沙特在未来之城NEOM打造的年产120万吨绿氨的产能还大;又是全球第一个商业化运营的首个零碳氢氨项目。
短短两年时间,项目不仅首期建成投产,而且产出了第一罐绿色液氨,使用了100%的绿色电力。这为世界发展绿氢产业树立了标杆。
远景在赤峰的这个绿色氢氨工程到底有哪些值得关注?跟国内外其他氢氨项目相比,为什么远景能够引领突破?或许我们从远景官方发布的信息中可寻找到蛛丝马迹。
据远景官微中董事长张雷的介绍,远景通过首创的零碳产业园模式正在打造全球最大的绿色氢氨工程,借助新型电力系统的技术突破,实现了风光储同氢氨醇生产的高效耦合,解决了零碳氢能发展的重大成本挑战。日前产出的第一罐液氨使用了100%的绿色电力,这是全球绿色氢能发展的重要里程碑,让“新石油”实现大规模产业化发展。
对这段话抽丝剥茧,我们发现这里有几个关键信息值得业界注意:
一是通过零碳产业园模式;
二是借助新型电力系统的技术突破;
三是实现了风光储同氢氨醇生产的高效耦合;
四是使用了100%的绿色电力;
五是最终目的解决了绿色氢能发展的重大成本挑战。
这几点正是远景这个绿色氢氨项目最大的亮点,也是电解水制绿氢及其衍生品需要克服的最大难点和痛点。
从绿电,到绿氢,再到绿氨或者绿色甲醇,这个产业链至少涉及到三个工程领域。一是风电和光伏发电,属于电磁学领域;二是利用电解槽电解水制取氢气,属于电化学领域;三是从空气中分离氮气,再跟氢气合成氨,又属于化工领域。
这三个工艺流程或领域,都存在波动性问题,而且波动速率不一样,整个工艺流程都高度不可控,如何将这三个波动领域进行耦合,还要控制成本,非常考验技术水平、工程设计和流程管理。
在这个过程中,远景在鄂尔多斯首创的零碳产业园模式又开始在绿色氢氨生产上发挥重要的作用。作为绿色工业体系的“新基建”,零碳产业园通过集成新能源发电端到消费端庞大的产业生态、复杂的价值链条,成为链接新能源系统和新工业的系统解决方案,让绿电发挥最大价值。
远景“零碳产业园模式”有三大核心:新型电力系统、零碳数字体系、绿色新工业集群。其中一个绿色、稳定的新型电力系统,是零碳产业园的基础。
依托零碳产业园实践,远景与内蒙古从顶层设计到计量基础,率先打造了引领国际要求的零碳园区标准体系。所以这套系统同样可复制到其他工业体系上,因地制宜进行升级改造,可为各种产业集群输送源源不断的绿色电力。
以“风光氢储氨一体化”项目为例,如何脱离电网,把波动的绿电,转化成稳定的绿色燃料产品,并实现整个生命周期成本(LCC)最低,是这类项目的全球性难题,也是全球企业试图解决的挑战。
目前很多低碳产业园或“风光氢储氨一体化”项目,表面看都号称产业链集成在一起,使用了绿电,但实际上连电源侧的协同都没有做到,风电光伏发的电,还是要先上网,通过大电网过滤兜底,再回到负荷侧。
但通过走大电网制取的氢气及其衍生品,在国际上是不被认可为绿氢或绿氨的,也拿不到绿色通行证。
其实沙特NEOM城大型绿氢工厂项目同样面临这类困境。
沙特这个项目投资84亿美金,美国Air Products是承包商和系统集成商,其他设备都是来自全球采购,远景能源参与了风能发电厂的建设,阳光电源参与了光伏发电厂的建设,电解槽设备使用的是德国蒂森克虏伯的技术,空气分离制氮使用了AP的空分,合成氨采用了丹麦Topsoe的技术。
图为沙特位于 NEOM 新城 Oxagon 地区的绿色氢能项目 来源:constructionweekonline
但新型电力系统不是简单的1+1这么简单。这些环节、设备和技术如何集成,如何把风电、光伏、储能、电解槽、合成氨这些产业链打通,让每个制造环节实现耦合,并适应风光电源的波动性,实现产能和效益最大化?
据笔者了解,沙特面临的这个难题,目前还没有找到很好的方案。沙特不像中国,很多事情可以通过大电网来解决,据说沙特正准备从埃及拉一根电网过来解决这个问题,但成本又会被拉高。
有些即使通过大电网解决了可再生电力的波动问题,但如果流程设计不合理,对电解槽制氢、合成氨等流程把控不好,也容易造成运行效率不高的问题。
目前远景在赤峰的这个绿色氢氨工程,通过零碳氢能产业园模式,突破性地解决了这些痛点,克服了源网荷储等产业链集成创新的难题,达到了“(电)源随(负)荷动,荷随源动,源荷随风而动,相互平衡”的效果。
整个过程,至少解决了几个环节波动性问题。一是风光发电的波动性,二是电解槽制氢的波动性,三是空分氮气的波动,四是氢氮合成氨过程的波动。
尤其是动态合成氨的过程,全球只有少数几家公司掌握了这个技术,并且对中国是封锁的。
远景通过气象大模型,对风光出力进行精准预测;通过新型电力系统,对多元化电力进行优化整合;通过形成高效电化学催化剂、隔膜、薄膜、膜电极、高效电极、电解槽等自研自制能力,有效地降低了电解槽的成本;通过自研的水电解制氢、储能空分、动态合成氨等装置的集成,打造了极具竞争力的整体绿氢工程解决方案。
远景之所以能在绿色氢氨工程上实现突破,起到领跑作用,跟远景的新型能源系统技术提供商定位有紧密联系。
在中国,很多新能源企业比较专注于某一样产品,如光伏组件、动力电池、风力发电,但缺少能够真正为中国提供可再生能源系统技术的公司,这也是几年前远景决定成为新能源系统公司的原因。
远景通过零碳产业园的建设,在新型电力系统方面有深厚的技术沉淀,通过智能的手段将风电、光伏、储能、氢能高效地耦合在一起,并能够将能源的需求进行实时的互动。
图说:远景零碳产业园新型电力系统示意图。 来源:Envision
这次赤峰的绿色氢氨工程,是零碳产业园的进一步升级,除了创新打造新型电力系统外,还实现氢能电解槽、可再生能源控制、动态合成氨等技术突破。
据业界人士分析,远景这套绿色氢氨系统生产的绿氨,在市场上非常有竞争力。
此外,通过零碳产业园的另一个核心创新——零碳数字操作系统,赋予园区内产品可追踪溯源、符合各类国际标准池、经过权威机构认证的“零碳绿码”,可让绿氢绿氨及其衍生品,无惧碳关税壁垒,参与到全球贸易中去。
绿氢生产的成本主要是电力,站在可再生能源价格不断下跌以及新能源系统集成技术不断提高肩膀上,绿氢正在作为“新石油”登场,远景在绿电制氢、制醇、制氨上的突破,为绿氢大规模商业化运用提前到来开创了新道路。
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参考资料:
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/i9gRT5THD1IRkKKl3beysQ
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/a3bgm7YV210CEWBKeAUTVw
[3]https://www.tomorrow.city/neom-saudi-arabia/
[4]阿中产业研究院:沙特NEOM绿色氢项目,全球最大,中国企业深度参与
[5]华夏能源网:现场签约!400亿电氢氨一体化项目迈出重要一步!
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