吉林：消纳绿电 “氢”装上阵

澎湃新闻2025-05-13

吉林，正打造“北方氢谷”。　　近些年，“风光”资源富集的吉林省，积极进行产业转型升级、优化能源结构。吉林西部，处于大兴安岭和长白山脉之间西南气流通道上，地势平坦开阔，是我国东北地区风力资源最为富集的地区之一。发展新能源，吉林有着得天独厚的优势，截至2024年底，风光新能源装机达到2156万千瓦，同比增长24.77%；新能源装机占比提升至45.71%，超越煤电成为省内第一大装机规模电源，位列全国...

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中韩示范区制氢加氢一体化站设计研发了光伏制氢柔性控制系统，以调节PEM制氢中的新能源波动。澎湃新闻记者彭艳秋图　　和PEM制氢方式不同，碱液制氢诞生于大化工的背景，造价低且符合大化工稳定运行特点。但碱液制氢也存在负荷可调范围较窄的特点，在波动电源下会导致较高的故障率，引入网电则难以满足绿色认证要求，因而不适应绿电转化的需求。　　PEM制氢方式则可以随启随停，但由于单槽容量低、质子膜和铱金属催化剂昂贵等因素，导致质子膜（PEM）制氢设备造价仍远高于碱液（ALK）制氢设备。当电解水制氢进一步延伸至下游绿氨、绿色甲醇等绿色氢基能源产业时，前端新能源波动和后端化工稳定的要求，使得电解水制氢的过程成为纽带，吉电股份设计研发的柔性控制系统，可实现提前预判发电量。采用PEM制氢设备，需要经过多次严格计算，在中间取得平衡，既降低设备成本，又满足绿色认证。　　“绿氢”规模化应用基地　　前期技术实验，也需工程化验证。　　位于白城大安的吉电风光绿氢合成氨一体化示范项目就可以理解为，在进行PEM的工程化验证。　　白城地处松嫩平原西部，土地广袤平坦，历史上形成的大片盐碱地、荒地和未利用地为新能源规模化开发提供了足够的用地资源。　　现阶段氢能的发展仍面临储运技术等关键性挑战。氨是现代工业及农业化肥的重要化工原料，也可以作为燃料，同时也是天然的储氢介质。此外，氨也具备能量密度高、易液化储运、安全性高等优势。因此，以氨作为氢能载体的研究成为热点，氢氨互补的绿色能源产业也正在加速布局。　　在白城大安，预算投资近60亿元的合成氨项目正在建设中，投产后预计年制绿氢可达3.2万吨、年制绿氨达18万吨、年减碳排放约65万吨、节约标煤23万吨。　　从企业的角度，这也是电力行业在新能源发电上网遇到瓶颈之后，采取的能源转换方式。在不影响电网安全稳定运行的情况下，把能量利用起来，目前看，制氢是最简单也最可能实现的方式。　　氢气的生成和反应干净，反应后只有水，压缩后燃烧能量热值高，因此大家会聚焦在氢能上做文章。“氢能大家肉眼可见知道是好东西，如何用好，还在探索，寻找最优解法。”　　绿氢的经济性与电解水制氢成本及消纳储运成本等密切相关。目前由于前期投资成本大和氢脆等技术难点的原因，国内在役纯氢管道总里程低。氢气的储存需要高压，且目前经济运输半径小，为更好发挥氢能特性，项目大多探索就地制取绿氨和绿色甲醇进行消纳。因此中韩示范区制氢加氢一体化站做完科研之后，大安项目就在酝酿之中。与传统化石能源方式相比，绿氨在工艺上，空分制氮、合成环节相差不大，区别在于氢的来源。　　“新产业的发展，一定会经过这样一个过程，先试水的人会吃很多苦，栽很多跟头。到这一步时，就更受到业内专家和院所的质疑。因为化工行业已经没有18万吨液氨这样的小规模，主要是经济性的问题。”董武说。大安绿电转化项目建完之后，主要为风光水电气五要素，生产原料即水和空气，属于大自然。将空气中的氮气分离出来，用来合成氨，几乎不产生废气废液废渣，对环境友好。因此尽管规模小，也有化石能源作为原料的化工方式所不可比拟的优势。　　当时与很多化工、电气领域的专家就建设方案，开展过多次研讨会，讨论方案的可能性，提出改进意见。技术难点在于大规模的电解水制氢，电解过程以碱液加PEM适应新能源的波动性。水通过电解槽分离装置制出氢气，经纯化去掉水分和微量的氧。空气中提取出的氮气加电解水制出的氢气，氢氮以3:1比例高温高压下混合，在合成塔里转化形成氨（NH3），后经过压缩冷却变成液氨储存到储氨罐。剩下的气量重新循环，定期补充氢气和氮气，保持压力温度，就能在催化剂作用下持续生成氨气。　　示范项目的背后，离不开政府和各主要相关部门的支持，而自然条件也是不可或缺的。需要有C级及以上的化工园区；因为成本的约束，化工园区附近需要好的风光资源、水资源；交通相对便利。　　如果做甲醇，考虑碳的来源还需要具备生物质资源，绿色认证下生物质资源以秸秆为主。　　绿氨项目确定后，马士基与吉电股份取得联系，询问能否做绿色甲醇，在此契机下吉电股份进一步酝酿研究开发绿色甲醇项目。此后，与中远海运也建立了联系，在绿色甲醇的使用上达成合作，助推航运业的绿色降碳应用方面在国际上能够拥有话语权。　　匹配上游新能源波动的不同方式　　近日，全球最大绿色氢氨醇一体化项目——中能建松原氢能产业园迎来了项目建设的重要里程碑，其核心装置之一的合成氨工段关键设备顺利完成吊装。　　与吉电股份的大安项目不同，中能建松原氢能产业园（绿色氢氨醇一体化）项目在匹配上游新能源的波动上，选择了另外一种方式。　　2020年，中国能建在企业自身节能降碳和转型发展的需求下，将综合储能和一体化氢能作为两个发展支撑点。中能建松原氢能产业园（绿色氢氨醇一体化）项目通过一体化控制系统，提前预判并适应新能源发电的波动，做到化工柔性负荷“荷随源动”。通过64台一千方的电解槽，实现大规模群控技术的优化，分组启停和控制，提升碱性的动态响应效率。将稳定和波动有机结合，以群控技术、一体化控制技术的设计方案为核心。　　除了新能源消纳的现实需求，央国企纷纷布局的背后，也是市场的潜力驱动。　　氢能的发展较早，一直以来都是世界各国清洁能源战略发展的重中之重。如今，全球航运业面临紧迫的脱碳压力，马士基和中远海运等船企在建造天然气和绿色甲醇的双燃料动力船舶，打造新能源动力船队。而氨气，本身就是重要的氮素肥料，同时氨作为重要的无机化工或有机化工的基础原料，广泛用于生产“工业氨”。随着氨气能源属性的开发，伴随着绿色合成氨技术以及各类氨燃料技术的发展和成熟，氨能的应用场景也将不断拓展丰富。　　上下游　　吉林省也积极探索氢能在交通等领域的应用。除已有的氢能公交、一汽产出的氢能卡车之外，去年3月，由中车长客股份公司自主研制的全国首列氢能源市域列车在长春顺利完成运行试验。　　近五年，储氢气瓶、电解槽等上下游的服务厂商或相关技术研究机构，雨后春笋一般涌现。　　位于白城洮南的致远氢能就是这样一家企业，主要经营项目为车用储氢气瓶，配套于各大主机厂及电堆厂家。公司负责人告诉澎湃新闻记者，产品研发从理论计算到分析设计、生产工艺利用三维仿真技术模拟加工，技术团队为产品先进性付出大量心血。尤其在产品内胆和纤维缠绕的加工上，为严格控制产品成型、加工精度，以毫米级进行产品定义。自主设计的自动化生产线，关键工序采用大负载机器人配合关键设备进行智能制造，提高生产工作的加工精度和产能。　　而电解槽作为一种电气转换设备，是可再生能源电解水制氢技术的关键装备，满足大规模工程应用，近些年也涌现诸多生产厂家。如2023年12月6日，尧景新能源（吉林）有限公司首台1000标方碱性水电解槽产品下线，为洮南打造新能源装备制造产业集群提供了重要支撑。　　挑战　　“北方氢谷”氢能发展态势良好，然而当前，依然面临不少挑战。　　董武认为，绿色产品的绿色价值如果体现不出来，和化石能源产品去拼市场的话，拼不赢。比如，与灰氨相比，绿氨的成本更高。而现在欧美及中国对绿氢绿氨等的认证还没有全球认可的标准规范。“如果能把绿色认证的绿色价值完全体现出来，项目将会井喷式地发展。但现在还做不到。”　　他建议，一方面绿色价值要有所体现，另一方面也需要国家政策方面的支持。比如政策在一些应用场景的区别，绿氨和灰氨，购买的时候要有比较明确的机制把这两者区分出来。对于冶金等高耗能高排碳的企业，每年要用的绿色能源进行明确的规定，比如规定一年必须降多少碳、含多少绿色燃料才能生产。“但实质上现在比较难，企业还面临现实的生存挑战。”　　此外，法律法规及相应基础设施还需要进一步完善。“如果兼顾安全与发展，可以作为燃料管理，但目前国家没有明确的实施方案。”　　而从氢能在交通等领域的应用来看，推广不及预期。　　安全性方面，中韩示范区制氢加氢一体化站的氢能车已安全运营2年。“监控安全系统甚至比燃油车更好些。放了探测氢气泄漏压力的传感报警及自动灭火装置。敏感值设置得非常保守。”从推广看，目前还未大规模打开，还是以示范为主。　　“氢能车用的人少，生产成本就高，如果不能大面积打开，可能会形成不良的循环。”董武说。（文章来源：澎湃新闻）","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":1,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 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