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      徐春明:以綠電綠氫重構(gòu)傳統(tǒng)過程工業(yè)

      發(fā)布時間:2021-12-31 08:34:00來源: 經(jīng)濟日報

        實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),最終要對能源結(jié)構(gòu)進行根本性調(diào)整。這意味著,在未來近40年中,能源既要持續(xù)穩(wěn)經(jīng)濟,還要不斷調(diào)結(jié)構(gòu),以達到碳中和要求。這對能源消費將持續(xù)增長的我國來說,任務(wù)相當(dāng)艱巨。

        在現(xiàn)實條件下,我們怎樣才能確保實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)?主要從四個方面發(fā)力。

        第一,提高能源利用效率,即大力實施節(jié)能減排。在未來10年里,我國能源消耗強度(單位GDP能耗)仍需保持每年10%以上的下降速度。這要求我們充分利用各種可能的手段,包括新技術(shù)、新工藝、新裝備、新材料、新介質(zhì),以及信息化、智能化、數(shù)字化等,不斷節(jié)能減排。

        第二,高效清潔地用好寶貴化石能源。“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)需要能源結(jié)構(gòu)的根本性調(diào)整。但在未來5年到10年,煤炭還會占到一半左右,石油占比基本維持在17%—18%。因此煤炭、石油的高效清潔利用仍是未來相當(dāng)長時間的重要任務(wù)。

        第三,二氧化碳的處理與應(yīng)用。業(yè)界公認(rèn),2030年碳達峰,我國二氧化碳絕對排放值大約在105億噸。其中,電力碳排放仍然最高,占40%以上,工業(yè)碳排放占38%左右,交通和建筑各占約10%。如何“消納”這105億噸二氧化碳?方案不外乎兩大類:一是物理法,利用巖水層埋存或者二氧化碳驅(qū)油,這是最直接的手段;二是化學(xué)法,二氧化碳加氫或者二氧化碳與甲烷的干重整技術(shù)可利用一定量的二氧化碳,這些產(chǎn)品和技術(shù)都應(yīng)得到重視。

        第四,利用綠電綠氫降低二氧化碳排放強度。雖然未來10年我國能源結(jié)構(gòu)無法根本性調(diào)整,但可以依靠綠電及由綠電制成的綠氫所構(gòu)成的二次能源,降低能源結(jié)構(gòu)的二氧化碳排放強度。

        要實現(xiàn)碳中和,沒有氫是不行的。保守估計,到2050年,我國氫能消費比重將達到10%以上,包括加氫站、燃料電池、固定式電源/電站等在內(nèi)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值會超過10萬億元。其實氫作為能源并不新鮮,我國石油化工早在七八十年前就大力發(fā)展催化加氫技術(shù),這一技術(shù)包括了制氫、加氫、化學(xué)儲氫、用氫幾乎全流程,較今天人們熱捧的氫能產(chǎn)業(yè)鏈,僅少了燃料電池一環(huán)。不過,短期內(nèi),以“燃料電池”為主的“綠氫”產(chǎn)業(yè)鏈仍任重道遠。

        值得關(guān)注的是,美國計劃2025年前主要依靠中東便宜的天然氣,再通過天然氣制氫為主和CCS(碳捕捉及存儲技術(shù)),將制氫成本降到1.2美元/公斤,同時借助油田、氣田大規(guī)模封存二氧化碳,從而實現(xiàn)減排。對我國而言,“煤制氫+CCS”將是短期滿足快速增長用氫需求的重要途徑。

        面向“雙碳”目標(biāo),我們可以利用綠電綠氫快速重構(gòu)以化石燃料為主的傳統(tǒng)過程工業(yè)。這既促進了“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn),又有利于經(jīng)濟發(fā)展,但這一過程需要變革性技術(shù)支撐,這是綠色低碳技術(shù)攻關(guān)的重要方向。

        比如在冶金上,多年來,我國煉鋼仍然采用較傳統(tǒng)的長流程,如果把長流程變成以還原氣為主的還原鐵短流程,可以減排二氧化碳70%以上。又如傳統(tǒng)石油化工的蒸汽裂解制烯烴過程是靠加熱爐,每噸產(chǎn)品大概需要逾半噸化石燃料(天然氣、油),會有二氧化碳排放。而如果用綠電替代化石燃料則能大幅減排。當(dāng)然,這需要電價合理,同時將傳統(tǒng)加熱爐變成新的電磁供熱,需要研制核心關(guān)鍵設(shè)備。再如合成氨是一個重要的傳統(tǒng)化工過程,以煤、石油、天然氣等為原料,通過氣化生成一氧化碳和氫,再利用其中的氫制成氨。而如果以綠電電解水制綠氫,煙氣通過變壓吸附,分離為氮氣和二氧化碳,再將氫氣加氮變成合成氨,將氨加二氧化碳變成尿素,這一生產(chǎn)綠色尿素的工藝流程不但沒有二氧化碳排放,還能夠消耗二氧化碳,使之成為一個綠色的二氧化碳轉(zhuǎn)化利用過程。

      (責(zé)編: 王東)

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