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煤化工与氢能发展任重道远
2021年17期 发行日期:2021-09-02
作者:■ 安徽省化工行业协会名誉理事长 夏英彪

关于氢能的发展现状及思考

   

    在人类漫长的发展史上,已经实现了三次能源革命,目前已进入到第四次能源革命,即氢能革命的序幕。第四次能源革命的特点是:

    第一,战略性——必须所有国家共同参与,努力完成,形成共同的战略,严格执行2015年联合国发布的《巴黎协定》;第二,系统性——设计、生产、运输、消费同步推进;第三,可持续性——能源供应、经济社会、环境可持续性;第四,低碳化——向低碳方向发展,努力实现碳达峰、碳中和;第五,信息化——互联网+新能源。

    从发展趋势看,第四次能源革命世界已形成如下共识:

    一是发展氢能已形成全球共识,氢能是最洁净的能源,是减少污染物和温室气体排放的最佳能源载体。

    二是氢气作为供能产品进入全球能源贸易市场,必然为全球能源结构调整带来革命性的变革。

    三是氢能的商业化应用会极大刺激电池、氢能发电、可再生能源发电,尤其是太阳能发电、相关合成材料等领域的科技创新和进步。

    四是零污染的“绿氢”发展前景,直接决定了氢能大规模发展的未来。

    氢能是能源化工的一个分支。从氢气生产到燃料电池,制造和发电的每一个环节,都经过化学过程和使用化工材料。无论是化石燃料(煤、天然气、石油)制氢、电解水制氢、生物质气化,还是特殊场景应用的甲醇制氢、氨分解制氢,这些都是通过化学法,并使用催化剂来获得氢气,氢能是永恒的能源。

关于煤化工、煤制氢发展的建议

    

    在煤化工、煤气化上我国已投入了相当的财力和人力,60多年以来已取得了令世人惊叹之成绩。特别是我国用煤制取碳铵、尿素、甲醇等延伸产品,尤其是其产品——化肥用于农业,使我国粮食产量不断提高,并初步解决中国人的吃饭问题,保障了国家粮食安全,这是人类史上的不朽业绩!

    我国煤化工产业无论是产能还是技术装备水平都已达到了一个新的高度,新型煤化工技术与工业化水平达到世界先进水平(煤炭深加工关键技术取得突破,能在世界叫得响的有煤制油、煤制烯烃等);装备国产化率大幅提升;培养和锻炼了技术创新人才和一批管理队伍;为煤化工后期健康长久发展提供了强大的技术支撑和产业基础。国际油价在经历2020年几近腰折的大跌之后,进入持续波动不稳定时期。

    今后5年将是我国煤化工调整发展的关键期。但目前存在着产能过剩、重复建设、同质化竞争的格局,传统煤化工产业发展累积的矛盾日渐突出;现代煤化工超常规发展后果显现;技术可靠性和经济合理性有待进一步验证;产能和产品的标准体系还不够完善等。除了拥有煤炭资源,重要的还要考虑产出比、水资源及生态环境:甲醇能量产出比是4.2比1,煤炭直接液化每产1吨油耗水7立方米,间接液化吨油需水12立方米;合成氨和甲醇也需大量的水。正因为如此,煤制油在国际上发展并不顺利,只有煤炭占能源90%以上的南非一直强力推动其发展。

      在煤化工行业,制氢是产业链的龙头,投资的重心,也是温室气体排放的热点。能源的演进将氢能推上清洁能源的高峰,为煤化工行业开辟了崭新的空间,在今后的氢能发展中,将要扮演重要的角色。

      煤化工行业应该具有战略眼光,居安思危,与时俱进,应充分认识到氢能的发展,将为行业的调整与发展带来重要机遇。

    从全国来看煤化工发展应当加强以下几方面工作:

   (一)统筹规划、树立一盘棋思想

    我国煤化工面临着结构调整、技术升级、淘汰落后产能的重要任务,要统筹规划,坚持“科学布局、审慎决策、稳妥推进”原则,包括:煤炭液化、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制油。以及正在开发应用的:煤制芳烃、煤质分级利用、技术装备自主化。适用于我国煤种的大型先进气化、净化、分离等技术,以及系统优化集成与设计技术等。

    坚持一体化、基地化、大型化、现代化原则,统筹规划、合理布局、推动经济、生态环境与社会协调发展,既要有政府行为,又要有杠杆作用(政策、门槛),也应依据市场法则——优胜劣汰。  

   (二)新型煤化工技术需要不断的完善和提升

    煤化工是一个产业,对这一产业的发展要本着积极慎重之原则,应当有科学严谨的态度,扎实开展科研攻关,即集中精力(财力、人力)攻关,中试和工程放大,一步一个脚印,积极稳妥地予以发展,不断总结经验教训,使之日臻完善。

    新型煤化工(国家推荐工业化示范成功的五大新型煤化工技术路线)应与煤分质利用技术相对接。

    应探索和开发一批具有自主知识产权的先进煤炭深加工技术并实现产业化;产业技术水平不断提升;能源转化率进一步提高;对生态环境的负面影响进一步降低;应集煤炭开发、加工转化、化工(化肥)、电力于一体的大型企业。

   (三)煤化工产业应当有序发展

    目前我国煤化工产品总体处于国际分工和产业链的中低端,传统优势日益减弱。今后应把发展的重点放在技术进步、模式创新、产业链重组延伸、提高竞争力与产业活力上来,推动传统煤化工由中低端向高端挻进;现代煤化工由一哄而上及同质化竞争向有序发展过度;煤化工产业由大众化向精细化、差异化转变。  

    近15年以来我国煤化工发展过热,其中一个重要原因是,大型煤炭企业以极低的成本获取了煤炭资源,其发展新型煤化工产业具备极低的成本约束,没有发挥市场在煤炭资源配置过程中的基础性作用,这是在当时市场经济条件下煤化工热烧高不退的关键。

   (四)加大政策调控力度

    中国的煤炭产量占全球的一半,成为世界上最大的煤炭生产国,但同时中国也是全球最大的煤炭进口国,这加剧了中国的碳排放,面临日益增大的减排压力。

    针对行业产能过剩的问题,国家已设定相关煤化工产业准入门槛,严格控制产能总量,从企业规模和项目水平、能源消耗、环境保护(包括水资源)、安全生产、资源条件等方面提出产业准入标准,对新项目要建立审批制、备案制,严格控制国家建设投资和银行贷款,遏制盲目建设,将产能控制在一个合理的规模水平上。

    今后应提高能源利用率,实现关键设备自主研发,国产化率也有待提高。要以企业创新为主体,通过政策、法规、财税、经济(价格、铁路运价)等手段,促进产学研用无缝对接,不断攻克煤化工技术之关键与难点。

    煤化工行业转型升级应控制传统煤化工生产总量,引导煤化工产业高效集约低碳发展,发挥煤化工对油气等的替代作用,努力实现存量优化、技术创新,提升煤电化热一体化、集约化、循环化利用。煤化工下一步调整和发展是机遇与挑战并存,一方面是我国63年来发展积累的经验与教训,已形成一个强大产业的现实;另一方面是国家能源、环保、安全、水资源、碳排放问题又迫使行业乃至每个企业必须做好自身定位,保持清醒头脑。

   “十四五”期间,我国煤化工产业将紧扣“双碳”,及供给侧结构性改革的步伐,沿着推进产业转型升级;实施科技创新发展战略,持续提高产业核心竞争力;践行绿色发展战略,努力提高行业低碳发展水平;满足新动能(氢能),满足现代农业发展的新需求,努力提高农化服务的水平;加快“走出去”步伐,积极构建国内国外双循环体系。


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