現代煤化工基地向氫能“領跑者”轉型

位於毛烏素沙地邊緣的寧夏寧東能源化工基地（簡稱“寧東基地”）是我國最大的現代煤化工產業示範區。近年來，在這裡崛起了大批現代煤化工項目。爲了擺脫對煤基產業的依賴，減輕大規模碳排放造成的環境壓力，寧東基地瞄準氫能這一全新的產業方向，從煤化工“領跑者”向氫能“領跑者”轉型。

探尋“第二燃料”

400萬噸煤制油、320萬噸煤基烯烴、600萬噸煤化工下游產品……多年來，寧東基地在現代煤化工領域獲得長足發展，在煤炭清潔高效利用上取得顯著成效。

然而，一個不可忽視的問題是，在成爲我國最大的煤制油、煤基烯烴生產基地之後，資源環境約束日趨嚴峻。能耗高、水耗高、工業固廢利用率低，特別是萬元工業增加值碳排放處於高位，已成爲懸在寧東基地頭頂的“達摩克利斯之劍”。

“必須探尋煤以外的‘第二燃料’‘第二原料’，開闢全新的安全、綠色、創新發展之路。”寧東基地黨工委常務副書記、管委會副主任陶少華說，清潔能源是增強能源結構彈性、提高能源效率的主攻方向。

寧東基地瞄準的是氫。氫能作爲清潔、高效、可持續的二次能源，具有來源豐富、熱值高、無排放、用途廣泛等特點。氫能產業在我國已處於導入期向成長期的推進階段，氫氣是煤化工產業的命脈原料之一，但因煤炭碳多氫少，煤制氫必須通過“以碳換氫”的方式製備，副生大量二氧化碳外排。

“如果使用綠氫替代灰氫耦合煤化工，按現有產能覈算，寧東基地煤化工產業可實現年壓減煤炭消費1700萬噸、節約能源消耗1200萬噸標準煤、相應減排二氧化碳3000萬噸。”陶少華說。

目前，寧東基地部分企業已開始加快佈局氫能產業項目。“我們規劃投資14億元建設了太陽能電解水制氫儲能與應用示範基地，項目採用20萬千瓦太陽能發電裝置和單臺每小時1000標方的高效鹼性電解槽制氫裝置，年產氫氣1億立方，制氫成本控制在每標方1.54元左右。”寧夏寶丰電力運營管理公司總裁石錦軒說，“十四五”期間，寶丰還將繼續擴大“太陽能發電+電解水制氫”產業規模。

無碳綠氫“一箭雙鵰”

按照規劃，我國要採取更有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，2060年前實現碳中和。隨着這一願景的實施，能源領域將迎來一次根本性調整，現代煤化工加快綠色轉型已成當務之急。

目前，我國更多依賴化石能源制氫，但化石能源制氫最大的弊端是會伴生大量二氧化碳。煤制氫的大規模、低成本來源只能是與水發生反應，不可避免增加能耗水耗和排放大量二氧化碳。只有從可再生能源出發進行電解水氫能製備，才能形成全生命週期綠色清潔、去碳化的綠氫。

“由化石能源製取的氫氣稱爲灰氫，灰氫是不可取的，雖然通過碳捕獲與封存技術後，可使灰氫變爲藍氫，但藍氫也只可作爲過渡。長遠來看，還是要通過可再生能源也就是電解水製取無碳綠氫。”中國工業經濟聯合會會長李毅中在日前召開的寧東基地氫能產業與能源轉型發展論壇上說。

而用可再生能源製備綠氫耦合煤化工，部分替代煤制灰氫，正是寧東基地優化產業結構、破解能源資源和環境約束瓶頸，實現高質量發展的重要路徑。

“我們正在佈局光伏發電、電解水制氫、煤化工補氫、加儲氫設施、產業和重卡應用等全產業鏈氫能項目。”陶少華說，預計到2025年，綠氫產能將達20萬噸，耦合煤化工產業綠氫用量達到7.5萬噸，減少煤炭消費總量60萬噸，減排利用二氧化碳100萬噸以上。

寧東基地有發展無碳綠氫得天獨厚的條件。作爲中國接受太陽能輻射量一類地區，寧東地區年日照時間達3000小時以上，太陽能發電時間長達1700小時，光伏發電成本低至每度0.23元，製備綠氫成本不足每公斤20元。此外，寧東基地還有近300平方公里的煤炭壓覆區以及採煤後的沉陷區，均可佈局分佈式光伏。

“因爲氫是二次能源，可由可再生的一次能源製得，因此綠氫可成爲可再生能源新的輸出路徑。”國際氫能協會副主席、清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強說，西北地區太陽能、風能資源豐沛，是生產綠氫、使用綠氫的便利之地。

打造綠氫全產業鏈條

目前，全球氫能產業很熱門，話題層出不窮，氫經濟已經箭在弦上。但是，氫能作爲戰略性新興產業，制儲運等關鍵環節的產業化尚存未突破的瓶頸，開發新產品、謀劃新場景、探索新模式等還有待進一步探索。

“我國氫產能嚴重不足，預計2050年需求量將達到每年6000萬噸，而缺口達到每年2500萬噸。”中科院院士、中國石油大學教授徐春明說，要高度重視氫能與燃料電池的發展，形成國家引領、企業合作、產業協調的發展路線，在氫製備和儲運技術上實現突破，推動能源低碳化和氫能產業化發展。

記者瞭解到，寧夏已制定了《關於加快培育氫能產業發展的指導意見》，通過構建政策支撐體系，大力培育發展氫能產業，促進全區能源產業轉型升級，助推經濟高質量發展。與此同時，寧東基地也正在以其區位資源優勢、產業基礎完備、創新動力強勁等特點，着力打造以“綠氫”爲主、多種制氫方式並存、上下游緊密銜接的氫能產業鏈，構建產業、技術、人才、環境齊頭並進的氫能生態圈。

“重點是打造綠氫全產業鏈條，引導社會資本共同參與合作，在煤化工耦合、綠氫制氨、精細化工用氫、氫儲能、氫能消碳、氫能交通、天然氣摻氫、氫能民用等領域重點發力，創造創新商業模式。”寧東基地管委會氫能產業發展中心副主任趙瑞說。

如今，寧東基地正在大力發展可再生能源制氫，重點建設總裝機規模達到1000萬千瓦的寧東光伏產業園，並支持企業利用這些光伏佈局可再生能源制氫項目，持續降低綠氫成本。

此外，寧東基地還持續加快建設綠氫儲運的基礎配套設施，利用現有管廊以點帶面地把輸氫管網布局起來，把所有的制氫站和制氫項目形成循環，並利用煤化工中試基地，組建研究中心，成立創新聯盟，提升氫能技術創新水平，開展關鍵共性技術的攻關。同時，探索建立氫能標準體系，圍繞不同氫能應用領域，參與制定相關標準，推動健全完善不同層級的標準體系。