远景与西班牙政府签约,计划在西班牙打造零碳氢能产业园,布局氢能装备工厂和绿氢产业链
在坐拥风机、储能、电池等新能源产业之后,远景科技集团在氢能进行深入布局。
9月10日下午,西班牙首相佩德罗·桑切斯率领西班牙企业家代表团到访远景科技集团,就绿色氢能技术和产业发展深入交流,并见证西班牙政府与远景能源签署合作协议,在西班牙打造零碳氢能产业园,布局氢能装备工厂和绿氢产业链。
西班牙首相桑切斯见证远景与西班牙政府签署氢能合作协议
来源:远景
根据合作协议,远景将在西班牙建设氢能装备工厂,布局绿氢产业链,并和西班牙企业一起打造零碳氢能产业园,实现100%绿电制造氢。远景还将与西班牙在合成生物、绿色甲醇、可持续生物航油等领域进行全面合作,打造绿氢工业新生态,以具有成本竞争力的产品支持西班牙在工业、航空、航海等领域的零碳转型。
此前,远景已经在内蒙古赤峰元宝山化工园区投资建设全球规模最大的百万吨级绿色氢氨项目,2024年3月,第一阶段30万吨绿色氢氨工程顺利投产。此次协议意味着远景将实现氢能技术出海。远景表示,计划与全球生态合作伙伴共同投资10亿美元打造该项目。
远景科技集团董事长张雷在中国-西班牙商务论坛上表示,“我们势必要把风电、光伏及储能变成新的煤炭,把氢能、动力电池、绿色氢氨、生物航油变成新的石油,让智能物联网、新型电力系统成为新的电网,零碳产业园成为新基建。”
张雷说,今天绿色转型最大的深水区是绿色氢能的发展,远景有让绿色氢能成为新石油的愿景,绿色氢能对于化工、钢铁、航空、航运等众多领域脱碳减排非常关键。
氢能,减碳深水区
和风能、太阳能不同,氢能和电力、储能一样是二次能源,需要通过其他能源来制取。
在全球脱碳减排的大趋势下,能源结构的调整对减少碳排放影响最大,化石能源为主的能源供应将逐步转向零碳的能源供应。而电力部门的清洁转型,又是能源转型的第一步。而随着电力转型加速,新能源装机不断提高,其他领域的脱碳减排将离不开氢能。
氢能的前景和两点需求有关,一是风电、太阳能具有波动和不稳定性的特点,需要其他能量载体来与之配合,而氢能具有大规模、长周期储能的优势;二是重工业、航运、航空等高排放行业对化石能源存在依赖,从技术可行性和成本角度,难以实现大规模可再生电力替代,转型路径将依靠以氢能、合成燃料为代表的新型清洁燃料。
作为二次能源,氢能很难从自然界中直接获取,需要根据不同工艺制备。根据其来源不同,氢能一般分为灰氢、蓝氢、绿氢和粉氢。灰氢制取自化石燃料,成本最低,但排放较高;蓝氢制取自配备了CCS(碳捕捉及储存)装置的化石燃料;绿氢制取自可再生电力电解水制氢,即可再生氢;粉氢制取自核能供电的电解制氢。
目前,灰氢依然是氢能的主要来源。据国家能源局科技司在2024年7月发布的《中国氢能发展报告(2023)》,截至2023年底,全国氢气产能超过4900万吨/年,产量超过3500万吨,煤制氢、天然气制氢和工业副产氢是我国氢气供应的主要来源,电解水制氢产能达到45万吨/年,产量约30万吨。据此,电解水制氢的产能和产量占比均不到1%。
而对于脱碳减排而言,可再生能源制备的绿氢才能真正帮助其他环节减碳。
在双碳目标提出后,2022年3月,国家发改委、国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期发展规划(2021-2035)》(下称《规划》),《规划》明确要求,重点发展可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢。
《规划》还提出,到2025年可再生能源制氢量达到10万-20万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分,实现二氧化碳减排100万-200万吨/年;2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,产业布局合理有序,可再生能源制氢广泛应用;2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态,可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。
落基山研究所与中国氢能联盟研究院曾在2022年联合发布《开启绿色氢能新时代之匙:中国2030年“可再生氢100”发展路线图》(下称《路线图》),《路线图》分析认为,2020年-2060年,氢能应用有望实现超过200亿吨的累计减排量,其中交通行业累计减排量最大,约为156亿吨,钢铁行业累计减排量约47亿吨,化工行业累计减排约38亿吨,而可再生氢将在交通、钢铁、化工等领域成为主要的零碳原料,氢能产业还将创造约1.6万亿的市场产值和超过1万亿的基础设施投资空间。
《路线图》还预计,2060年中国氢能总产量有望超过1亿-1.3亿吨,其中75%-80%是可再生氢,2030年全国可再生能源制氢电解槽规模达到100GW,可再生氢供给可达约770万吨。
可再生氢装机发展趋势预测
来源:落基山研究所,中国氢能联盟研究院
相比灰氢,绿氢的优点在于没有碳排放,缺点在于成本较高。《路线图》分析认为,当前煤制氢和工业副产氢的成本约为每公斤10-12元,可再生氢成本约为每公斤20-25元。而随着电解槽产业规模扩大,碱性电解槽投资成本将从2020年的每千瓦2000元降至2030年的每千瓦1500元,再得益于可再生电力成本降低,到2030年,可再生电力制氢总成本有望下降至每公斤13元,具备与化石能源制氢成本竞争的能力。
国信证券在2024年1月的研报中测算,以当前的电解水平,当可再生能源电价降至0.2元/千瓦时,电解水制氢成本将接近化石能源制氢成本。
在氢能发展初期,利用氢能合成氨和甲醇是主要消纳途径。据中国产业发展促进会氢能分会的统计,2023年1月至11月,中国新增绿氢项目总投资超过4100亿元,其中新增绿氢合成氨项目规划投资1885.8亿元,占新增绿氢规划投资规模的46%,全部投产后可新增绿氨产能约485万吨/年,新增绿氢制甲醇项目规划投资1754.2亿元,占新增绿氢规划投资规模的42.8%。
2023年1月至11月中国绿氢项目分布
来源:中国产业发展促进会氢能分会
远景在内蒙赤峰投产的首批项目,就是年产30万吨的绿氨项目。
由于氨比氢气更容易液化,常压下氨气在-33度可以液化,而氢气需要低于-235度,并且同体积的液氨比液氢多至少60%的氢,液氨的储运基础设施也更加完善,成本比运输氢更低。因此,绿氨常常是绿氢储运的载体。
不仅如此,利用绿氢制备绿氨之后,绿氨本身也有广阔的应用前景。在航运脱碳领域,据英国劳氏船级社预测,在2030-2050年间,氨能作为航运燃料的占比将从7%上升至20%,取代液化天然气等成为主要的航运燃料,其次为氢能,占比从2030年的8%上升至19%。
在发电领域,煤电掺混氨能,也是煤电减碳的路径之一。2024年6月,国家发改委、国家能源局联合印发《煤电低碳化改造建设行动方案(2024-2027年)》(下称《方案》)的通知,提出到2027年相关项目度电碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低50%,并列举了三种改造方式:生物质掺烧,绿氨掺烧和碳捕集利用与封存。
有关绿氨掺烧,《方案》提出,利用风电、太阳能等可再生能源富裕电力,通过电解水制氢并合成绿氨,实施燃煤机组掺烧绿氨发电,替代部分燃煤。改建后的煤电机组应具备掺烧10%以上绿氨能力,燃煤消耗和碳排放水平显著降低。
多重背景之下,氢能尽管在脱碳减排的路线图中不是当前最优先的战略,但未来有广阔的前景。
实现100%绿电制氢
远景入局氢能,是从内蒙赤峰的绿色氢氨项目开始的。
2022年3月,远景与赤峰市政府签订战略合作协议,建设风光制氢一体化示范项目。当年9月,项目在赤峰高新区元宝山产业园区正式开工建设。2024年3月,项目第一阶段30万吨绿色氢氨首期工程顺利投产。
内蒙古自治区得益于其突出的风光资源禀赋,已经成为中国绿氢投资的热土。据中国产业发展促进会氢能分会统计,2023年1月至11月,内蒙古新增绿氢项目37个,规划投资2353.8亿元,数量和投资规模占比分别达到57.8%和57.6%。
而项目所在地赤峰,不仅有风光资源,也是内蒙古距离出海口最近的城市,绿氨产品可以通过渤海湾港口出海。
绿氢、绿氨制取过程图解 来源:毕马威
利用可再生能源制氢,要获得国际认可,确保其电力来源是100%绿电至关重要。在远景赤峰项目中,远景通过两方面手段来确保电力的来源是绿电,同时还能维持装置稳定运行。
其一,是离网的绿电直供。
在赤峰项目中,远景建设专线,实现新能源厂站的绿电直供工厂,线路并不与大电网连接,确保工厂电力的来源是100%绿电。这一做法的意义在于,尽量避免绿电来源认定的争议。
一个可参考的政策要求是,在欧盟委员会2024年4月底发布的《电动汽车电池碳足迹的计算和验证方法》中,提供了两种电力模型来计算电池的碳足迹。其一,是电池制造地国家平均电力消费组合(national average electricity consumption mix),其二,是电力直连(directly connected electricity)。换言之,如果工厂采用电力采购协议(PPA)、绿电、绿证交易这类机制采购绿色电力,欧盟电池法案的产品碳足迹计算要求并不认可。
尽管这一计算方法目前只针对电池产品,但它代表了欧盟的政策趋势。对中国而言,过半电力仍是煤电,采用国家平均电力消费组合,意味着电力的碳足迹将高于其他国家。因此,离网的绿电直连,是争议最小的绿电来源。
远景表示,远景赤峰零碳氢氨项目,是全世界第一个实现离网制绿氢绿氨的项目。
离网供电,确保了绿氢的电力来源是绿电。但另一方面,新能源发电靠天吃饭,存在波动性和不确定性,尽管可以通过储能来调节,但受限成本,无法依靠储能来完全平抑波动,仍然会对产线带来影响。
对此,远景表示,远景掌握可再生能源、新型电力系统、制氢装备及零碳产业园等核心技术,远景通过零碳氢能产业园模式首创“随风而动”动态绿色生产工厂,解决了风光发电、电解槽制氢、空分氮气以及氢氮合成氨等过程的波动性问题,达到“(电)源随(负)荷动,荷随源动,源荷随风而动,相互平衡”的效果。
具体而言,通过智能物联操作系统EnOS提供端到端的风能和太阳能解决方案。氢能工厂生产能够适应上游风光资源的波动性,实现动态生产,从而大大降低和消除对电网的依赖,实现风光制氢动态一体化。
工厂还配有储能,但储能的作用主要并不是平抑绿电出力的变化,而是防止瞬间电流冲击对生产工艺造成波动。换言之,储能主要是为了应对瞬时冲击,而绿电出力的波动,需要产线的负荷动态调整。
在赤峰项目的基础上,远景已经开始与全球行业巨头展开氢能领域的技术和应用合作。2024年1月,远景与德国化工和材料巨头巴斯夫达成合作,通过先进工艺设计将绿氢和二氧化碳转化为绿色甲醇,这一合作中,巴斯夫提供SYNSPIRE催化剂技术,远景提供绿色甲醇装置的工艺设计,从而使装置的投产与风力发电装置装置投产时间同步,远景将利用其首创的EnOS AIoT(人工智能物联网)平台优化化工装置的动态运行模式。双方这一合作,就计划在赤峰项目上验证可行性。
2024年7月,远景与物流龙头DHL宣布建立战略合作伙伴关系,双方合作覆盖物流解决方案、可持续航空燃料、绿色能源和共同开发“零碳产业园”四大领域。DHL计划到2030年可持续航空燃料混合比例提高至30%,作为战略合作伙伴,远景将为DHL提供可持续航空燃料,支持DHL在保障全球供应链稳定的同时减少碳排放。此外,远景还将在可再生原料来源和技术路线方面进行探索,不断推动航空运输去碳化进程。
而此次出海西班牙建设布局氢能产业链,是远景氢能出海的标志性动作。张雷表示,“西班牙就是中国的内蒙古,是欧洲的绿色引擎,西班牙拥有丰富的绿色能源,可以培育庞大的绿色氢能产业,我们将在西班牙深入与合作伙伴一块建设绿色氢能产业,对此充满信心。”