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      以綠電綠氫重構(gòu)傳統(tǒng)過程工業(yè)
      作者:官方 來源:中國經(jīng)濟網(wǎng) 所屬欄目:基礎(chǔ)知識 發(fā)布時間:2021-12-31 16:03
      [ 導讀 ]要實現(xiàn)“雙碳”的目標,最終需要對能源結(jié)構(gòu)進行根本性的調(diào)整。這意味著在未來40年里,能源不僅要繼續(xù)穩(wěn)定經(jīng)濟,還要不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)...

      要實現(xiàn)“雙碳”的目標,最終需要對能源結(jié)構(gòu)進行根本性的調(diào)整。這意味著在未來40年里,能源不僅要繼續(xù)穩(wěn)定經(jīng)濟,還要不斷調(diào)整結(jié)構(gòu),以滿足碳中和的要求。這對于能源消費將繼續(xù)增長的中國來說是一項艱巨的任務。

      在現(xiàn)實條件下,如何保證“雙碳”目標的實現(xiàn)?主要從四個方面發(fā)力。

      首先,提高能源利用效率,即大力實施節(jié)能減排。未來10年,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。這就要求我們充分利用新技術(shù)、新工藝、新設備、新材料、新介質(zhì)、信息化、智能化、數(shù)字化等手段,不斷節(jié)能減排。

      二是高效清潔利用寶貴化石能源。“雙碳”目標的實現(xiàn)需要能源結(jié)構(gòu)的根本調(diào)整。但未來5-10年,煤炭將占一半左右,石油份額基本保持在17%-18%。因此,煤炭和石油的高效清潔和利用仍然是未來很長一段時間的重要任務。

      第三,二氧化碳的處理和應用。業(yè)界公認,2030年碳達峰,中國二氧化碳絕對排放值約為105億噸。其中,電力碳排放量仍然最高,占40%以上,工業(yè)碳排放量約為38%,交通和建筑量約為10%。如何消納105億噸二氧化碳?方案不超過兩類:一是物理法,利用巖水層埋存或二氧化碳驅(qū)油,這是最直接的手段;二是化學法,二氧化碳加氫或二氧化碳和甲烷的干重整技術(shù)可以使用一定量的二氧化碳,應重視這些產(chǎn)品和技術(shù)。

      第四,利用綠電綠氫降低二氧化碳排放強度。雖然未來10年中國的能源結(jié)構(gòu)無法從根本上進行調(diào)整,但我們可以依靠綠電和綠氫組成的二次能源來降低能源結(jié)構(gòu)的二氧化碳排放強度。

      要實現(xiàn)碳中和,沒有氫是不可能的。保守估計,到2050年,中國氫能消費比例將達到10%以上,氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過10萬億元,包括加氫站、燃料電池、固定電源/電站。事實上,氫作為一種能源并不新鮮。早在七八十年前,中國石化就大力發(fā)展催化加氫技術(shù)。該技術(shù)包括制氫、加氫、化學儲氫和氫氣使用,與今天流行的氫能產(chǎn)業(yè)鏈相比,燃料電池只有一個環(huán)節(jié)。然而,短期內(nèi),以燃料電池為主的綠氫產(chǎn)業(yè)鏈還有很長的路要走。

      值得注意的是,美國計劃在2025年之前主要依靠中東便宜的天然氣,然后通過天然氣制氫和CCS(碳捕捉和儲存技術(shù))將制氫成本降至1.2美元/公斤。同時,借助油田和氣田大規(guī)模封存二氧化碳,實現(xiàn)減排。對中國來說,煤制氫+CCS將是滿足氫需求快速增長的重要途徑。

      面對雙碳目標,我們可以利用綠電綠氫快速重建以化石燃料為主的傳統(tǒng)工藝產(chǎn)業(yè)。這不僅促進了雙碳目標的實現(xiàn),而且有利于經(jīng)濟發(fā)展,但這一過程需要改革技術(shù)的支持,這是綠色低碳技術(shù)的重要方向。

      例如,在冶金方面,多年來,我國煉鋼仍采用較傳統(tǒng)的長工藝,如果將長工藝轉(zhuǎn)化為以還原氣為主的還原鐵短工藝,可減排70%以上的二氧化碳。另一個例子是,傳統(tǒng)石化工業(yè)的蒸汽裂解制烯烴工藝是依靠加熱爐,每噸產(chǎn)品大約需要半噸化石燃料(天然氣、油),會有二氧化碳排放。而且如果用綠電代替化石燃料,可以大大減少排放。當然,這需要合理的電價,同時將傳統(tǒng)的加熱爐轉(zhuǎn)化為新的電磁加熱,需要開發(fā)核心關(guān)鍵設備。另一個例子是,合成氨是一個重要的傳統(tǒng)化工工藝,以煤、石油、天然氣等為原料,通過氣化產(chǎn)生一氧化碳和氫,然后利用氫氣產(chǎn)生氨。而且如果用綠電電解水制綠氫,煙氣通過變壓吸附,分離成氮和二氧化碳,再將氫加氮轉(zhuǎn)化為合成氨,將氨加二氧化碳轉(zhuǎn)化為尿素,這種生產(chǎn)綠色尿素的工藝不僅沒有二氧化碳排放,而且可以消耗二氧化碳,使之成為綠色二氧化碳轉(zhuǎn)化利用過程。

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