首页>《能源评论》>《能源评论》2024年第6期

【封面·实践】克拉玛依:石油城 “氢”装上阵   

发布时间:2024-06-18 作者:

  文/本刊记者 王若溪 特约记者 肖娜娜 王佳 

    

  1955年,克拉玛依一号井喷出工业油流,宣告发现新中国第一个大油田。因油而生,石油是这座城市的血液。《克拉玛依之歌》和后来的《我为祖国献石油》一样,激励了几代克拉玛依人在戈壁荒原上奋斗,也唱出了我国能源行业艰苦创业的历程。但和所有资源型城市一样,克拉玛依当前发展依赖于传统资源且一次能源能耗占比大,在“双碳”背景下,能源转型需求迫切。 

  氢,与电同属二次能源,具备清洁环保、能源效率高等优点。按制取技术路线的清洁程度,氢气可分为灰氢、蓝氢、绿氢。其中,通过太阳能、风能等可再生能源电解水制取的为绿氢,生产过程中基本不产生温室气体,具有推动传统能源与新能源融合发展的巨大潜力。 

  从石油到绿氢,发展氢能产业是克拉玛依基于资源优势、产业基础、转型需求和应用场景等做出的选择,也是其增强能源供给能力、建立多元清洁的能源供应体系的重要路径。 

    

  “氢”风强劲,集聚多元优势 

  氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,也是国家战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。今年年初,“加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展”被首次写入政府工作报告。近年来,各地密集出台相关政策规划,谋划和布局氢能产业发展。2023年,新疆维吾尔自治区发布《自治区氢能产业发展三年行动方案(2023—2025年)》《自治区支持氢能产业示范区建设的若干政策措施》,将克拉玛依等四地确定为首批氢能示范区。自治区和克拉玛依市对氢能产业都出台了扶持政策。 

  绿氢由绿电制取,绿电从“风光”中来。据了解,克拉玛依全年可利用日照时数约为1500小时,年平均风功率密度集中在每平方米200~300瓦,风光资源相对丰富。同时,克拉玛依还拥有大量的戈壁荒滩和沙地,可用于建设大型光伏发电、风力发电基地,可再生能源制氢潜力超过百万吨。当前,新疆油田公司启动建设风光气储氢一体化项目,计划建设40万千瓦光伏发电设施,预计年产2.65万吨绿氢,替代当地石化企业所用灰氢,项目全部建成后有望成为我国最大的绿电制氢项目。新疆油田公司新能源专家李蓉对记者说:“今年,新疆油田公司科学推进新能源‘六大场景’建设,其中就包括氢能产业链的建设。”优越的风光资源和广阔的地域资源为克拉玛依氢能产业发展提供了充足的底气,绿电制绿氢条件成熟,发展潜力巨大。 

  绿电制氢技术推动了氢能产业上游的低碳发展,炼化工业既为发展氢能下游产业提供有力保障,也是绿氢实现工业领域降碳的主要应用场景之一。作为全国重要的石油石化基地、新疆重点建设的新型工业化城市,克拉玛依依靠产业基础,协同发展绿氢与传统化石能源。据了解,克拉玛依年产原油可达1400万吨以上,年产天然气可达40亿立方米以上,年炼油化工能力在1600万吨以上。“炼化+绿氢”的模式有利于推动油气清洁化、低碳化转型,既是工业原料又是清洁燃料的绿氢也为化工项目提供了更多可行性。 

  除了依托石油化工产业对绿氢需求的拉动,克拉玛依还在多个领域找到了氢能应用场景,不断强链延链。 

  在发展绿色交通方面,目前,克拉玛依正在编制氢能汽车替换计划,推动客运、货运车辆逐步替换为氢燃料电池汽车。今年,克拉玛依将打造首条氢能公交示范线。此外,克拉玛依石油石化工业存在大量货运需求,随着交通领域节能减排的趋势不断加快,数千辆重型卡车有望通过氢燃料电池汽车替代,助力克拉玛依打造绿色交通城市。 

  随着全疆新能源开发规模逐渐扩大,克拉玛依储能调峰需求旺盛,在氢储能方面,克拉玛依也有思考。克拉玛依市发展改革委产业促进科副科长韩义认为,电化学储能由于时长限制、寒冷地区能量衰减和安全性问题,不适合克拉玛依。而一方面,绿电制氢可以有效就地消纳风光等新能源;另一方面,氢储能可满足长时段大容量储能需求,实现稳定绿电输出。 

  在热电联供方面,克拉玛依市出台政策鼓励,积极开展试点示范项目。此前,克拉玛依市在支持氢能产业发展的相关政策中提出,鼓励在符合条件的厂区、居民小区、数据中心、机关等场景安装使用氢燃料电池热电联供设施,其中,单个项目获得自治区投资补助的,可按照自治区补助金额的30%予以配套补助。当前,克拉玛依高新区科创大厦、工业企业和三坪镇都计划依托氢储能技术开展热电联供示范。 

  近年来,克拉玛依正大力发展数字经济和先进制造业,零碳数据园区建设对绿电和绿氢也有需求。克拉玛依将协调云计算产业园内重点企业结合新增算力业务,开展绿电供应试点,推动零碳数据中心基地建设,探索采用“电-氢-电”模式,研究实现氢能绿电供能的可行性。 

  处于中北亚枢纽位置的克拉玛依,是中哈原油管道、西气东输工程汇集地,是新疆西北部重要的区域中心城市。随着中亚地区能源转型和自然资源的开发,克拉玛依凭借其独特的地理位置优势和产业基础,具备中亚地区风电、光伏、氢能等相关设施设备的生产基地和中转中心,将成为绿色低碳产业向西开放的桥头堡。克拉玛依市发展改革委产业促进科的周俊锋告诉记者,克拉玛依是上海市对口支援建设城市,依托对口支援机制,两地积极开展人才、高校、企业等层面的沟通合作交流,将新疆能源场景和上海及东部地区先进技术相结合,打通东西部国内大循环。 

  在氢能这条产业新赛道上,一些标志性重大产业项目、资本、技术在克拉玛依正加速布局。克拉玛依高新技术产业开发区是承载当地氢能产业发展的重要区域,高新区管委会副主任葛本亮介绍,未来,克拉玛依还将布局氢能装备制造产业,打造“新疆氢能港”示范园区。在工业副产氢方面,上海源晗能源技术有限公司绿色公用气体岛及新材料项目预计每年可生产副产氢气6800吨;在电解水制氢方面,目前克拉玛依高新区有多个项目正在洽谈中,包括明阳1000兆瓦源网荷储氢项目、三峡新能源光伏绿电制氢项目等。 

    

  氢电协同,合力应对挑战 

  当前,克拉玛依氢能产业发展尚处于起步阶段,而从蓝图到现实的过程中,一些问题和挑战随之浮现。 

  绿氢的经济性是不可忽视的难题。尽管近年来新能源电力的成本逐渐走低,但受到制氢装备等综合因素影响,业内普遍认为,在现有制氢技术条件下,绿氢相对于化石能源制氢和工业副产氢,成本仍较高。当下绿电制氢的商业模式和付费机制尚不明确,在绿氢替代过程中产生的差价也不利于绿氢推广。同时,受技术及规模化因素制约,我国氢能产业链中电解槽和氢燃料电池等关键装备价格较高。为破解绿氢经济性问题,各方一直在积极探索。业内人士表示,提高光伏转化率和电解槽的规模化生产或将成为推动制氢成本下降的两个突破口。 

  绿电制氢建设的系统协同运行难度大。由于新能源制氢受昼夜、季节波动性影响较大,而频繁启停和功率波动对于制氢设备的寿命存在很大影响,因此绿电制氢项目必须要有持续稳定的电力供给。发展绿电制氢建设还需要考虑氢气制备和储存的设置以及上游制氢和下游化工流程的协调,在成本可控的前提下,尽可能提高电力和制氢设备的利用效率。然而,据了解,因历史原因,克拉玛依原有电网建设标准不统一,供电主体多,现有电网网架不满足爆发式新能源发展接入需要。一方面,发电端要通过储能提供能用于调峰的稳定可靠电源输出;另一方面,电网端要发挥大电网支撑和电力合理调度分配,做足电网建设布局“提前量”,为各类新能源提供便捷接入。国网克拉玛依供电公司发挥属地协调作用,已完成750千伏克拉玛依变项目前期工程。国网克拉玛依供电公司发展建设部负责人胡占军告诉记者,该站投产后,一方面将为克拉玛依市经济发展提供更高电压等级电网保障,进一步完善220千伏主电网网架;另一方面将为氢能产业发展提供可靠电力保障,满足后续新能源建设接入。 

  氢能产业链亟待完善。理想情况下,新能源消纳存在困难的城市可通过新能源制氢,再通过氢发电、氢能利用等模式实现能源的再次利用;但克拉玛依作为传统能源城市,招商引资带来的新增负荷有可能仍不足以消纳以上新增电量。“目前,克拉玛依氢能产业发展处于起步阶段,产业链尚待完善”,多位受访者坦言道。要解决上述问题,相关企业加强合作、链上发力就显得格外重要。 

  尽管面临诸多挑战,克拉玛依一直在积极推进各项氢能项目,转型步伐坚定。