風(fēng)電光伏方面，圍繞中石化系統(tǒng)內(nèi)部市場(chǎng)“替代、配套、規(guī)模效益”并重展開(kāi)。通過(guò)優(yōu)質(zhì)開(kāi)發(fā)綠氫所需風(fēng)光項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)“支撐”，通過(guò)精耕細(xì)作系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)光項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)“替代”，通過(guò)效益開(kāi)發(fā)系統(tǒng)外風(fēng)光項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)“互補(bǔ)”。依托系統(tǒng)內(nèi)油田、煉化企業(yè)閑置土地、屋頂資源建設(shè)“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目和陸上分散式風(fēng)電，基本建成超過(guò)接近1GW的裝機(jī)容量，系統(tǒng)內(nèi)24家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了綠電的替代。

綠氫方面，2021年集團(tuán)綠氫項(xiàng)目啟動(dòng)，新星公司承擔(dān)了新疆庫(kù)車(chē)、鄂爾多斯及烏蘭察布3個(gè)綠氫項(xiàng)目前期工作。2023年新疆庫(kù)車(chē)綠氫項(xiàng)目全面建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)綠氫煉化項(xiàng)目全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。內(nèi)蒙古鄂爾多斯3萬(wàn)噸風(fēng)光制氫項(xiàng)目正在進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，所產(chǎn)綠氫將為中天合創(chuàng)公司的煤炭深加工設(shè)備項(xiàng)目提供原料，延伸EVA、醋酸乙烯等高價(jià)值的綠色產(chǎn)品鏈。烏蘭察布10萬(wàn)噸/年綠電制氫項(xiàng)目已經(jīng)取得了開(kāi)發(fā)指標(biāo)，通過(guò)純氫長(zhǎng)輸管道輸送到京津冀地區(qū)，為燕山石化、天津石化等工業(yè)用氫及周邊交通提供氫源。

新疆庫(kù)車(chē)項(xiàng)目運(yùn)行，成為全球目前已投運(yùn)規(guī)模最大的綠氫煉化項(xiàng)目。新疆庫(kù)車(chē)項(xiàng)目從2020年開(kāi)始啟動(dòng)前期工作，2021年啟動(dòng)成套制氫設(shè)備“揭榜掛帥”實(shí)證，2021年啟動(dòng)三地“云啟動(dòng)”儀式，2022 年正式開(kāi)工，2023年實(shí)現(xiàn)綠電產(chǎn)氫，2023年全面建成投產(chǎn)。目前處于試生產(chǎn)階段，項(xiàng)目投產(chǎn)后至今一直連續(xù)安全運(yùn)行。

該項(xiàng)目建設(shè)了年產(chǎn)氫規(guī)模2萬(wàn)噸的綠氫廠1座，配置52 臺(tái)1000Nm3/h的堿性電解槽，10 臺(tái)2000Nm3的球罐，綠氫通過(guò)管道輸送至塔河煉化，替代原有天然氣制氫，每年可減少二氧化碳排放48.5萬(wàn)噸。

02

首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)綠氫項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中克服9項(xiàng)挑戰(zhàn)，系統(tǒng)、裝備、成本、創(chuàng)新方案可行性通盤(pán)考慮

通過(guò)攻關(guān)，新星公司貫通了風(fēng)光發(fā)電、綠電輸送、綠電制氫、儲(chǔ)存以及輸運(yùn)應(yīng)用等全流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為綠氫產(chǎn)業(yè)、煉化產(chǎn)業(yè)的提升提供有效的方案和實(shí)施路徑。主要是布局了氫能的安全、長(zhǎng)距離管道、制氫測(cè)試、企業(yè)氫能技術(shù)規(guī)范等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制定。接下來(lái)，我們將介紹不同階段的各個(gè)問(wèn)題以及對(duì)應(yīng)創(chuàng)新方案。

項(xiàng)目前期階段，主要是項(xiàng)目模式的優(yōu)選，關(guān)鍵在于綠氫產(chǎn)出時(shí)要降低對(duì)電網(wǎng)影響。

現(xiàn)有電網(wǎng)交易機(jī)制，新能源發(fā)電電力來(lái)源難以區(qū)分，綠電制氫困難，過(guò)網(wǎng)費(fèi)增加綠氫生產(chǎn)成本。綠電或電解制氫項(xiàng)目購(gòu)買(mǎi)綠電會(huì)影響電網(wǎng)。應(yīng)直接利用新能源發(fā)電制氫，提出新供電模式確保綠氫產(chǎn)出和優(yōu)化成本。

新星公司采用了可再生能源制氫一體化發(fā)展模式的創(chuàng)新方案。結(jié)合新能源發(fā)電系統(tǒng)與自建線路，將綠電直接輸送至綠氫生產(chǎn)，僅需繳納備用容量費(fèi)，并獲得政策支持。同時(shí)因?yàn)樾履茉窗l(fā)電波動(dòng)性和時(shí)間限制，需建設(shè)自控系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)控制氫設(shè)備與供電。方案于2021年設(shè)計(jì)，仍符合歐盟2023年提出的綠氫判別標(biāo)準(zhǔn)之一，“直接連接新的可再生能源發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的氫氣”。

項(xiàng)目規(guī)劃階段，主要是規(guī)模化綠電直接制氫的全流程優(yōu)化組合降本尋優(yōu)。

在預(yù)定的資金規(guī)模下，經(jīng)濟(jì)成本受光伏裝機(jī)、風(fēng)電裝機(jī)、外購(gòu)電比例、電解槽制氫及儲(chǔ)氫能力等因素影響，變量組合復(fù)雜。項(xiàng)目?jī)H確定了制氫規(guī)模和區(qū)位，在開(kāi)展研究前需要找出最低氫氣成本的參數(shù)組合。

新星公司采用了目標(biāo)函數(shù)建模及優(yōu)化算法求解推演的創(chuàng)新方案。一是建立以制氫規(guī)模為約束條件，光伏、風(fēng)電裝機(jī)、外購(gòu)電比例、電解槽制氫及儲(chǔ)氫能力為變量，以氫氣成本最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)模型；二是采用優(yōu)化算法求解推演出最佳配置方案；三是通過(guò)可再生能源優(yōu)化模型和加速算法的結(jié)合，形成新能源制氫優(yōu)化評(píng)價(jià)一體化軟件，幫助加速項(xiàng)目決策。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，系統(tǒng)方案、技術(shù)選型、上下游融合、降本策略等是主要考慮因素。

一是規(guī)�；�綠電制、儲(chǔ)、輸氫系統(tǒng)的集成及工藝優(yōu)化。在此項(xiàng)目之前，全球范圍內(nèi)尚無(wú)大規(guī)模綠氫生產(chǎn)系統(tǒng)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在工藝流程、設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)計(jì)方面需建立全套系統(tǒng)集成體系、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，大范圍優(yōu)化現(xiàn)有電解槽成套設(shè)備，相關(guān)設(shè)備定制生產(chǎn)。新星公司優(yōu)化形成了更適合規(guī)模化的成套綠電制氫系統(tǒng)。對(duì)全廠制氫設(shè)備進(jìn)行整體工藝優(yōu)化，定制生產(chǎn)制氫設(shè)備，確保系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)最優(yōu)，有效降低運(yùn)營(yíng)成本，形成多對(duì)一的制氫系統(tǒng)。并針對(duì)上述方案，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)、能量平衡、供配電進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

二是適合規(guī)�；�綠電制氫的電源技術(shù)。關(guān)鍵在于提升電解槽電源性能并匹配電解制氫系統(tǒng)，提升控制精度，精準(zhǔn)控制公共電網(wǎng)用電，提高響應(yīng)速度以降低棄電，確定最優(yōu)電解槽電源技術(shù)。新星公司針對(duì)制氫電源及系統(tǒng)整體展開(kāi)了全方位的評(píng)價(jià)與探索。一方面，針對(duì)傳統(tǒng)電解槽電源技術(shù)，從電源的電網(wǎng)友好程度、控制響應(yīng)速度、直流紋波、電流諧波方面開(kāi)展研究；另一方面，篩選具備優(yōu)勢(shì)的新型電源技術(shù)，研究新型電源技術(shù)的可行性，中國(guó)石化首次提出在電解槽制氫方面開(kāi)展IGBT電源技術(shù)規(guī)�；瘧�(yīng)用方案。

三是創(chuàng)新集成制氫系統(tǒng)方案的可行性的驗(yàn)證。關(guān)鍵在于如何驗(yàn)證綠氫項(xiàng)目中提出的創(chuàng)新方案——規(guī)�；�制氫系統(tǒng)和電源設(shè)計(jì)方案的實(shí)際可行性。新星公司結(jié)合綠氫示范項(xiàng)目先行性及“揭榜掛帥”科技舉措將其應(yīng)用于工程實(shí)踐。組織制氫廠家“揭榜掛帥”，提前完成設(shè)計(jì)方案中型實(shí)驗(yàn)，降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)證過(guò)程中，驗(yàn)證四對(duì)一成套方案可穩(wěn)定/波動(dòng)生產(chǎn)，達(dá)到額定產(chǎn)氣量，氫氣質(zhì)量合格。在測(cè)試過(guò)程中形成系統(tǒng)的規(guī)�；�電解槽測(cè)試方法體系。

四是規(guī)�；�綠電制氫控制技術(shù)。電解制氫系統(tǒng)與波動(dòng)電源響應(yīng)特性對(duì)制氫效率、設(shè)備性能等方面影響較大，尤其在規(guī)�；�生產(chǎn)中，要考慮不同設(shè)備、多臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備之間啟停及熱備等集群控制策略，相關(guān)技術(shù)要在確保項(xiàng)目安全可靠的同時(shí)提高效率。新星公司建立了優(yōu)化控制系統(tǒng)以適應(yīng)波動(dòng)電力制氫與下游煉化用氫需求。結(jié)合中石化大型煉化項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)波動(dòng)電源出力情況，結(jié)合制氫系統(tǒng)特性，建立了適應(yīng)復(fù)雜工況的控制系統(tǒng)。通過(guò)該技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整制氫設(shè)備投運(yùn)數(shù)量及負(fù)荷，適配最優(yōu)運(yùn)行工況，提高產(chǎn)量，降低能耗，延長(zhǎng)電解堆運(yùn)行壽命。

五是新能源波動(dòng)性與用氫場(chǎng)景需求的融合。新能源具有波動(dòng)性問(wèn)題，煉化等場(chǎng)景需求各異。最小化儲(chǔ)氫儲(chǔ)能可以解決新能源制氫波動(dòng)和化工用氫穩(wěn)定性需求矛盾，對(duì)保障煉化生產(chǎn)、降低綠氫成本至關(guān)重。新星公司開(kāi)展了平衡光伏綠電制氫高波動(dòng)性氫源的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)開(kāi)發(fā)，主要是應(yīng)用到了我們前面提到的球罐儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。

六是綠氫的降本策略。相比煤制氫、天然氣制氫技術(shù)，現(xiàn)有電解水制氫成本較高，降低成本是解決綠氫商業(yè)化推廣應(yīng)用瓶頸關(guān)鍵。新星公司從設(shè)計(jì)、裝備、控制等方面提高經(jīng)濟(jì)性。一是通過(guò)創(chuàng)新用發(fā)電包括共建模式來(lái)控制整體的用電成本；二是采用模型完優(yōu)化優(yōu)選風(fēng)光組合方案，控制整體的投資；三是結(jié)合風(fēng)光系統(tǒng)，包括設(shè)備的選型，提升我們的發(fā)電效率、電源效率；四是再造制氫系統(tǒng)工藝流程，整合了制氫的配套系統(tǒng)，來(lái)降低制氫部分的投資。五是采用了先進(jìn)的控制集群系統(tǒng)，提升整體的制氫效率等效果。提升制氫效率。

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段，如何對(duì)萬(wàn)噸級(jí)綠氫項(xiàng)目進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行控制是關(guān)鍵。

新星公司從仿真培訓(xùn)、虛擬技術(shù)、數(shù)字化、智能控制4方面入手。第一是開(kāi)發(fā)了項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行仿真平臺(tái)，提前讓生產(chǎn)人員熟悉生產(chǎn)控制；第二是建立三維虛擬工廠，可以開(kāi)展虛擬巡檢；第三是建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化系統(tǒng)，從平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目運(yùn)行情況；四是將光伏發(fā)電與制氫負(fù)荷跟蹤耦合，投用智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)，建立雙向跟蹤方案，在持續(xù)優(yōu)化的同時(shí)也為今后實(shí)現(xiàn)少人值守或無(wú)人值守做好支撐。

03首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)綠氫項(xiàng)目落地，形成了5大成果

成果一：實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�光伏直接制氫零的突破。解決光伏波動(dòng)與電解槽波動(dòng)間動(dòng)態(tài)電力控制、分時(shí)電價(jià)與電網(wǎng)下電低成本匹配、制氫量波動(dòng)與外輸穩(wěn)定耦合等難題。如針對(duì)分時(shí)電價(jià)和電網(wǎng)下的低成本匹配，以及制氫波動(dòng)和外穩(wěn)外輸穩(wěn)定耦合等難題，自主開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的自控系統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)器，并形成了首個(gè)規(guī)�；�制氫的工藝包；同時(shí)也完成了首個(gè)也是國(guó)內(nèi)首個(gè)新能源規(guī)模電工規(guī)模電解制氫的測(cè)試方案，目前正在開(kāi)始系統(tǒng)的測(cè)試。

成果二：帶動(dòng)國(guó)內(nèi)制氫產(chǎn)業(yè)規(guī)模量的提升。庫(kù)車(chē)項(xiàng)目的啟動(dòng)堅(jiān)定了國(guó)內(nèi)綠氫應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的行業(yè)信心，國(guó)內(nèi)堿性電解槽生產(chǎn)能力由2021年不足0.5GW擴(kuò)增到5GW，生產(chǎn)企業(yè)由不足10家增長(zhǎng)至近百家，配套規(guī)�；�新能源制氫所需高功率IGBT技術(shù)實(shí)現(xiàn)研發(fā)突破并進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用；庫(kù)車(chē)項(xiàng)目的光伏組件、電解槽、儲(chǔ)氫罐等設(shè)備及材料實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，促進(jìn)國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

成果三：項(xiàng)目取得一系列支撐綠氫開(kāi)發(fā)的科研成果。開(kāi)發(fā)的科研成果包括《堿性電解制氫技術(shù)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)，《一種大型綠氫制備晶閘管整流電源系統(tǒng)》等2件專(zhuān)利，《新能源制氫決策及評(píng)價(jià)一體化系統(tǒng)》軟件著作權(quán)1項(xiàng)，開(kāi)發(fā)光伏發(fā)電制氫一體化軟件和智能控制策略軟件各1套，正申編專(zhuān)利2件、申編標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)。

成果四：形成適于可再生能源制氫的生產(chǎn)運(yùn)行模式。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了符合智能生產(chǎn)4級(jí)成熟度的綠氫智慧工廠管理系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)裝置和輸配電站采用少人或無(wú)人值守；發(fā)揮氫儲(chǔ)能調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)，確保輸氫平穩(wěn)情況下盡量使用光伏發(fā)電，降低綠氫生產(chǎn)成本。

成果五：為利用可再生能源實(shí)現(xiàn)工業(yè)化低碳轉(zhuǎn)型探索了道路。庫(kù)車(chē)項(xiàng)目突破性解決了可再生波動(dòng)電源條件下制氫的技術(shù)難題，貫通利用全流程關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將中國(guó)石化打造為綠氫煉化原創(chuàng)技術(shù)策源地企業(yè)。項(xiàng)目是煉化產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的示范，擴(kuò)大了綠氫應(yīng)用場(chǎng)景，為其他行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用綠氫探索了可行之路；推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)化設(shè)備和技術(shù)的更新迭代，有力的促進(jìn)了氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展；為氫能推廣和應(yīng)用提供了有效解決方案和實(shí)施路徑，對(duì)探索可行、可復(fù)制、可推廣的新能源-氫能發(fā)展模式具有重大意義。

04建議強(qiáng)化氫能政策支持，加強(qiáng)氫能體系標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

最后我再來(lái)匯報(bào)分享一下，通過(guò)這些項(xiàng)目，我們形成的一些在實(shí)施建設(shè)過(guò)程中對(duì)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些建議。

建議一是支持鼓勵(lì)氫能生產(chǎn)應(yīng)用項(xiàng)目發(fā)展。我們覺(jué)得還是需要進(jìn)一步強(qiáng)化國(guó)家和省級(jí)層面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的頂層規(guī)劃，促進(jìn)區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)氫能的應(yīng)用場(chǎng)景落實(shí)落地。一是在體制機(jī)制方面建立各省工業(yè)領(lǐng)域和交通領(lǐng)域綠氫配額機(jī)制和監(jiān)測(cè)考核機(jī)制，出臺(tái)綠電制氫項(xiàng)目碳排放方法學(xué)及認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，支持氫能項(xiàng)目的碳減排量參與碳交易，開(kāi)展綠氫及延伸產(chǎn)品綠色認(rèn)證等；二是制定相關(guān)政策支持綠氫副產(chǎn)品（綠氧）消納，提升可再生能源制氫附加價(jià)值；三是對(duì)于新型氫能應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)給與政策支持，支持電力、鋼鐵、化工等高碳排放領(lǐng)域積極推進(jìn)消納綠氫措

建議二是強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和政策支持。研究制定能體現(xiàn)綠氫綠色低碳屬性的定價(jià)機(jī)制。氫氣成本是決定綠氫競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素，預(yù)計(jì)碳達(dá)峰前，碳交易價(jià)將達(dá)到200-300元/噸，若屆時(shí)綠電價(jià)格達(dá)到0.15元/kWh，電解水制氫電耗達(dá)到4.5kWh/Nm3時(shí)，則綠氫成本可降至12元/kg左右，將在石油（煤）化工、冶金行業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)性將得以體現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)我們的建議：一是強(qiáng)化電力政策扶持，盡快將綠電制氫一體化項(xiàng)目納入非煤自備電廠范圍，在綠電儲(chǔ)能、以電育氫等方面給予政策支持。二是制定氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的金融支持和財(cái)稅支持政策，將綠氫生產(chǎn)納入新興產(chǎn)業(yè)稅收優(yōu)惠清單等。三是取消綠電制氫一體化項(xiàng)目政府性基金中可再生能源電價(jià)附加的收取。四是明確制氫和儲(chǔ)氫工程在儲(chǔ)能政策中的地位，享受儲(chǔ)能政策支持等。

建議三是加強(qiáng)氫能體系標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。建立適合大規(guī)模工業(yè)化氫能制儲(chǔ)輸運(yùn)和安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，盡快修訂氫能行業(yè)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，使政府審批有章可循，從而提高行政效率。同時(shí)使企業(yè)投資建設(shè)有合理標(biāo)準(zhǔn)可依，從而降低成本。建立電解槽與風(fēng)光可再生波動(dòng)電源的匹配性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等體系，同時(shí)我們也建議開(kāi)展綠氫裝備測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)建設(shè)。

END

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