高质量发展调研行·走进阿克苏--探访全国最大光伏发电直接制绿氢项目
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天山网-新疆日报记者 张婷
塔克拉玛干沙漠北缘的库车市以东，一座占地280亩的绿氢工厂拔地而起。20多公里外，天山脚下，浩瀚的戈壁滩上，55万块光伏板如银色海洋般铺展开来，它们捕捉着每一缕阳光，将其转化为清洁的电能，源源不断向这座绿氢工厂输电，随后，这些电力将进一步转化为氢能。
这座被当地人称为“绿氢工厂”的建筑，是由中石化新星新疆绿氢新能源有限公司投资建设的我国规模最大的光伏发电直接制绿氢项目。2023年8月，随着中国石化新疆库车绿氢示范项目全面建成投产，完成了我国绿氢万吨级规模化工业应用从0到1的突破。该项目在成为当地新地标的同时，也将国内绿氢规模化工业应用水平推上新高度。
自2023年6月30日该项目顺利产氢以来，截至2024年7月28日，项目已安全平稳运行394天，突破性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难题，开创了我国化工领域深度脱碳新发展路径。后续还将进一步在氢能交通、绿氨、绿色甲醇等方向进一步延链补链。
万吨绿氢是这样生产出来的
7月29日，记者跟随2024自治区高质量发展调研行主题采访团来到中国石化新疆库车绿氢示范项目绿氢工厂，在该项目中心控制室大屏上，直观显示着绿氢示范项目流程图。
“所谓绿氢，是指利用可再生能源通过电解水的方式生产的氢气。我们项目的整个产业链贯通光伏发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化生产流程。首先由300兆瓦光伏发电，把电从光伏厂送到制氢厂，制氢厂降压以后，输送到电解槽生产车间进行使用，通过电解槽碱性电解水进行电解，产生氢气和氧气，氢气进一步纯化以后，达到5个9以上纯度，可满足下游企业使用条件，全过程中没有产生任何碳排放。”中石化新星新疆绿氢新能源有限公司总经理毛炎云通过大屏幕演示的画面介绍道。
库车有长时间的日照、丰富的天山水资源以及大量的戈壁荒滩和沙地，当地利用光伏发电制氢的条件十分优越。毛炎云说，白天光伏发电时，项目制氢设备大负荷生产，通过6公里输氢管廊输送到用户端，还有一部分储存到储氢罐当中，在夜间光伏不发电时可以调用储罐里的氢，形成上游光伏发电，中游制氢，下游用氢的完整绿氢炼化产业链。
整个生产链条上，这些绿氢会被送往中国石化塔河炼化有限责任公司，用于替代炼油加工中使用的天然气制氢，作为原料进行加氢反应，最终进入油品中，实现炼油产品绿色化。对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重大示范效应。
如今，全国首个万吨级绿氢炼化项目每年制造绿氢2万吨，减碳48.5万吨，相当于每年植树约28万棵。
减碳示范项目解决多个技术难题
“作为全国最大规模的光伏发电直接制绿氢项目，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。”毛炎云说。
如何拓宽电解槽运行负荷波动范围，是电解水制氢行业面临的共性难题。
为了克服这一矛盾，技术人员自主研发了一套适合大规模绿氢生产的先进智能控制系统，充分利用工业互联网技术，将新能源发电、电控设备与制氢设备同步响应匹配，实现了“荷随源动”的智慧生产模式，以一体化智能控制等方式有效解决新能源波动电力场景下稳定供氢难题，助力项目开启“绿氢+炼化”行业规模应用先河。
2024年3月，该项目入选工业和信息化部发布的2023年工业互联网试点示范项目名单。
“我们这套控制系统会根据排产情况智能化选择运行模式，实现制氢成本最低。光伏电站每个时段的发电能力都不一样，先进智能控制系统引入了很多大数据算法分析，使得电控设备和制氢设备实现同步响应匹配，提高制氢对波动的适应性，达到最优化运行。”中国石化集团新星石油有限责任公司氢能项目管理专家方虎说。
据了解，该项目所用的光伏组件、电解水制氢“心脏”电解槽、电解质制备、闭式冷却塔、储氢罐等重大设备及核心材料全部实现国产化，有效促进了我国氢能装备和氢能产业链发展。
方虎介绍，在运行过程中，企业不断改进技术，取得一些突破性进展，先后完成了万吨级电解水制氢工艺与工程成套技术、绿氢储运输工艺技术、智能控制系统研发等创新成果，均实现了工业应用，项目已申报专利及专有技术10余项。
目前，企业还在研究源网荷储一体化项目基础上，试验进一步匹配一定规模的电化学储能，来完善优化源网荷储一体化项目的结构，降低整个生产成本。
氢能应用场景在不断拓宽
在“双碳”目标的大背景下，减碳已是一道“必答题”。
随着中国石化新疆库车绿氢示范项目顺利产氢，产出的氢气通过管道输送到中国石化塔河炼化有限责任公司，这也标志着我国首次实现万吨级绿氢炼化项目全产业链贯通，对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重要示范效应，为国内可再生能源制取绿氢产业发展提供了可复制、可推广的示范案例。
“万吨级的光伏制氢把绿氢与传统炼油工艺相耦合，替代了塔河炼化原有的两套天然气制氢工艺，每年大约可减少天然气使用量约1亿方，这是实现绿色炼油的一个探索。”方虎说。
随着项目的深入实施，中国石化新疆库车绿氢示范项目正逐步构建起一个完整的绿色能源产业链，带动光伏、储能等相关产业的协同发展。据了解，燃料电池的生产企业、电解水制氢设备的生产企业等均被盘活。
“以电解槽为例，在该项目启动之前，国内的1000标准立方米/小时电解槽累计需求量30-40台，而仅库车绿氢示范项目就需要52台，有力促进了国内电解槽产业的规模化生产。”毛炎云说，产业发展起来也会有很多技术上的突破，能带动风光制氢项目更好发展，通过拓展下游市场，打造更多氢能应用场景，对国家能源转型有良好促进作用。
“当前，在阿克苏地委、行署和库车市委、市政府帮助下，我们正在开展氢能交通场景全产业链推进工作，将一部分运煤重卡换成氢能汽车。此外，作为制氢企业，我们也在吸引一些周边企业落户园区，尝试在储能、工业、民用等领域逐步扩展绿氢应用场景，实现产业链延链扩链。”毛炎云说。
塔克拉玛干沙漠北缘的库车市以东，一座占地280亩的绿氢工厂拔地而起。20多公里外，天山脚下，浩瀚的戈壁滩上，55万块光伏板如银色海洋般铺展开来，它们捕捉着每一缕阳光，将其转化为清洁的电能，源源不断向这座绿氢工厂输电，随后，这些电力将进一步转化为氢能。
这座被当地人称为“绿氢工厂”的建筑，是由中石化新星新疆绿氢新能源有限公司投资建设的我国规模最大的光伏发电直接制绿氢项目。2023年8月，随着中国石化新疆库车绿氢示范项目全面建成投产，完成了我国绿氢万吨级规模化工业应用从0到1的突破。该项目在成为当地新地标的同时，也将国内绿氢规模化工业应用水平推上新高度。
自2023年6月30日该项目顺利产氢以来，截至2024年7月28日，项目已安全平稳运行394天，突破性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难题，开创了我国化工领域深度脱碳新发展路径。后续还将进一步在氢能交通、绿氨、绿色甲醇等方向进一步延链补链。
万吨绿氢是这样生产出来的
7月29日，记者跟随2024自治区高质量发展调研行主题采访团来到中国石化新疆库车绿氢示范项目绿氢工厂，在该项目中心控制室大屏上，直观显示着绿氢示范项目流程图。
“所谓绿氢，是指利用可再生能源通过电解水的方式生产的氢气。我们项目的整个产业链贯通光伏发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化生产流程。首先由300兆瓦光伏发电，把电从光伏厂送到制氢厂，制氢厂降压以后，输送到电解槽生产车间进行使用，通过电解槽碱性电解水进行电解，产生氢气和氧气，氢气进一步纯化以后，达到5个9以上纯度，可满足下游企业使用条件，全过程中没有产生任何碳排放。”中石化新星新疆绿氢新能源有限公司总经理毛炎云通过大屏幕演示的画面介绍道。
库车有长时间的日照、丰富的天山水资源以及大量的戈壁荒滩和沙地，当地利用光伏发电制氢的条件十分优越。毛炎云说，白天光伏发电时，项目制氢设备大负荷生产，通过6公里输氢管廊输送到用户端，还有一部分储存到储氢罐当中，在夜间光伏不发电时可以调用储罐里的氢，形成上游光伏发电，中游制氢，下游用氢的完整绿氢炼化产业链。
整个生产链条上，这些绿氢会被送往中国石化塔河炼化有限责任公司，用于替代炼油加工中使用的天然气制氢，作为原料进行加氢反应，最终进入油品中，实现炼油产品绿色化。对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重大示范效应。
如今，全国首个万吨级绿氢炼化项目每年制造绿氢2万吨，减碳48.5万吨，相当于每年植树约28万棵。
减碳示范项目解决多个技术难题
“作为全国最大规模的光伏发电直接制绿氢项目，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。”毛炎云说。
如何拓宽电解槽运行负荷波动范围，是电解水制氢行业面临的共性难题。
为了克服这一矛盾，技术人员自主研发了一套适合大规模绿氢生产的先进智能控制系统，充分利用工业互联网技术，将新能源发电、电控设备与制氢设备同步响应匹配，实现了“荷随源动”的智慧生产模式，以一体化智能控制等方式有效解决新能源波动电力场景下稳定供氢难题，助力项目开启“绿氢+炼化”行业规模应用先河。
2024年3月，该项目入选工业和信息化部发布的2023年工业互联网试点示范项目名单。
“我们这套控制系统会根据排产情况智能化选择运行模式，实现制氢成本最低。光伏电站每个时段的发电能力都不一样，先进智能控制系统引入了很多大数据算法分析，使得电控设备和制氢设备实现同步响应匹配，提高制氢对波动的适应性，达到最优化运行。”中国石化集团新星石油有限责任公司氢能项目管理专家方虎说。
据了解，该项目所用的光伏组件、电解水制氢“心脏”电解槽、电解质制备、闭式冷却塔、储氢罐等重大设备及核心材料全部实现国产化，有效促进了我国氢能装备和氢能产业链发展。
方虎介绍，在运行过程中，企业不断改进技术，取得一些突破性进展，先后完成了万吨级电解水制氢工艺与工程成套技术、绿氢储运输工艺技术、智能控制系统研发等创新成果，均实现了工业应用，项目已申报专利及专有技术10余项。
目前，企业还在研究源网荷储一体化项目基础上，试验进一步匹配一定规模的电化学储能，来完善优化源网荷储一体化项目的结构，降低整个生产成本。
氢能应用场景在不断拓宽
在“双碳”目标的大背景下，减碳已是一道“必答题”。
随着中国石化新疆库车绿氢示范项目顺利产氢，产出的氢气通过管道输送到中国石化塔河炼化有限责任公司，这也标志着我国首次实现万吨级绿氢炼化项目全产业链贯通，对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重要示范效应，为国内可再生能源制取绿氢产业发展提供了可复制、可推广的示范案例。
“万吨级的光伏制氢把绿氢与传统炼油工艺相耦合，替代了塔河炼化原有的两套天然气制氢工艺，每年大约可减少天然气使用量约1亿方，这是实现绿色炼油的一个探索。”方虎说。
随着项目的深入实施，中国石化新疆库车绿氢示范项目正逐步构建起一个完整的绿色能源产业链，带动光伏、储能等相关产业的协同发展。据了解，燃料电池的生产企业、电解水制氢设备的生产企业等均被盘活。
“以电解槽为例，在该项目启动之前，国内的1000标准立方米/小时电解槽累计需求量30-40台，而仅库车绿氢示范项目就需要52台，有力促进了国内电解槽产业的规模化生产。”毛炎云说，产业发展起来也会有很多技术上的突破，能带动风光制氢项目更好发展，通过拓展下游市场，打造更多氢能应用场景，对国家能源转型有良好促进作用。
“当前，在阿克苏地委、行署和库车市委、市政府帮助下，我们正在开展氢能交通场景全产业链推进工作，将一部分运煤重卡换成氢能汽车。此外，作为制氢企业，我们也在吸引一些周边企业落户园区，尝试在储能、工业、民用等领域逐步扩展绿氢应用场景，实现产业链延链扩链。”毛炎云说。
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