塔克拉瑪干沙漠北緣的庫車市以東，一座佔地280畝的綠氫工廠拔地而起。20多公裡外，天山腳下，戈壁灘上，55萬塊光伏板如銀色海洋般鋪展開來，它們捕捉著每一縷陽光，將其轉化為清潔的電能，源源不斷向這座綠氫工廠輸電，隨后將進一步轉化為氫能。
這座被稱為“綠氫工廠”的建筑，是由中國石化新星新疆綠氫新能源有限公司投資建設的我國規模最大的光伏發電直接制綠氫項目。2023年8月，隨著中石化新疆庫車綠氫示范項目全面建成投產，標志著我國綠氫萬噸級規模化工業應用實現零的突破。在成為當地新地標的同時，該項目將國內綠氫規模化工業應用水平推上新高度。
截至7月28日，該項目自順利產氫以來已安全平穩運行394天，突破性解決了新能源波動電力場景下柔性制氫並向下游煉化企業連續穩定供應難題，開創了我國化工領域深度脫碳新發展路徑。
7月29日，記者跟隨2024自治區高質量發展調研行主題採訪團來到中石化新疆庫車綠氫示范項目綠氫工廠，項目中心控制室的大屏上，顯示著綠氫示范項目流程圖。
“所謂綠氫，是指利用可再生能源通過電解水的方式生產的氫氣。項目的整個產業鏈貫通光伏發電、綠電輸送、綠電制氫、氫氣儲存、氫氣輸運、綠氫煉化生產流程。首先由300兆瓦光伏發電，把電從光伏廠送到制氫廠，制氫廠降壓以后，輸送到電解槽生產車間，通過電解槽鹼性電解水進行電解，產生氫氣和氧氣，氫氣進一步純化后，可滿足下游企業使用條件，全程沒有產生任何碳排放。”中石化新星新疆綠氫新能源公司總經理毛炎雲通過大屏幕演示的畫面介紹。
庫車有長時間的日照、豐富的天山水資源以及大量的戈壁荒灘和沙地，當地利用光伏發電制氫的條件優越。毛炎雲說，白天光伏發電時，項目制氫設備大負荷生產，通過6公裡輸氫管廊輸送到用戶端，還有一部分儲存到儲氫罐當中，在夜間光伏不發電時可以調用儲罐裡的氫，形成上游光伏發電，中游制氫到下游用氫的完整綠氫煉化產業鏈。
整個生產鏈條上，這些綠氫會被送往中石化塔河煉化有限責任公司，用於替代煉油加工中使用的天然氣制氫，作為原料進行加氫反應，最終進入油品中，實現煉油產品綠色化。對煉化企業大規模利用綠氫實現碳減排具有重大示范效應。
目前，該項目每年制造綠氫2萬噸，減碳48.5萬噸，相當於每年植樹約28萬棵。
“作為全國最大規模的光伏發電直接制綠氫項目，項目建設中面臨著工藝技術新、規模大、無成熟工程案例可借鑒等難點。”毛炎雲說。
為解決這一難題，技術人員自主研發了一套適合大規模綠氫生產的先進智能控制系統，充分利用工業互聯網技術，將新能源發電、電控設備與制氫設備同步響應匹配，實現了“荷隨源動”的智慧生產模式，以一體化智能控制等方式有效解決了新能源波動電力場景下穩定供氫難題。
“我們這套控制系統會根據排產情況智能化選擇運行模式，實現最低的制氫成本。光伏電站每個時段的發電能力都不一樣，先進智能控制系統引入了很多大數據算法分析，使電控設備和制氫設備實現同步響應匹配，提高制氫對波動的適應性，達到最優化運行。”中石化集團新星石油有限責任公司氫能項目管理專家方虎說。
據了解，該項目所用的光伏組件、電解水制氫“心臟”電解槽、電解質制備、閉式冷卻塔、儲氫罐等重大設備及核心材料全部實現國產化，促進了我國氫能裝備和氫能產業鏈發展。
方虎介紹，在運行過程中，企業不斷改進技術，取得一些突破性進展，先后完成了萬噸級電解水制氫工藝與工程成套技術、綠氫產儲輸工藝技術、智能控制系統研發等創新成果，均實現了工業應用，項目已申報專利及專有技術10余項。
隨著中石化新疆庫車綠氫示范項目順利產氫，產出的氫氣通過管道輸送到中石化塔河煉化，標志著我國首次實現萬噸級綠氫煉化項目全產業鏈貫通。這對煉化企業大規模利用綠氫實現碳減排具有重要示范效應，為國內可再生能源制綠氫產業發展提供了可復制、可推廣的示范案例。
“萬噸級的光伏制氫把綠氫與傳統煉油工藝相耦合，替代了塔河煉化原有的兩套天然氣制氫工藝，每年大約可減少天然氣使用量約1億立方米，這是綠色煉油的一個探索。”方虎說。
隨著項目的深入實施，中石化新疆庫車綠氫示范項目正逐步構建起一個完整的綠色能源產業鏈，帶動光伏、儲能等相關產業協同發展。據了解，燃料電池、電解水制氫設備等生產企業均被盤活。
“以電解槽為例，在該項目啟動前，國內的1000Nm3/h電解槽年產量為30—40台，但庫車綠氫示范項目就需要52台，促進了國內電解槽產業的規模化生產。”毛炎雲說，電解槽產業的發展能帶動風光制氫項目快速發展，通過拓展下游市場，打造更多氫能應用場景，對國家能源轉型有良好促進作用。
“當前，在阿克蘇地委、行署以及庫車市委市政府幫助下，我們正在開展氫能交通場景全產業鏈推進工作，將一部分運煤重卡換成氫能汽車。同時嘗試在儲能、工業、民用等領域逐步擴展綠氫應用場景，實現產業鏈延鏈擴鏈。”毛炎雲說。（張婷）
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