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石化低碳转型发展绿氢的挑战与建议

摘要：将可再生能源生产的绿氢作为工业原料和替代燃料，用于炼油化工、冶金、建材制造和交通运输等脱碳难度大的行业，能够发挥显著的碳减排作用。国际上一些著名的石油公司在新能源和氢能业务发展方面做出了表率，不少项目展示了良好的示范效应。但是，绿氢生产因太阳能和风能能量密度低，电解水制氢经济性差而面临占地多、成本高等难题。石化转型发展氢能不仅能够巩固交通能源供给的优势地位，而且有助于减少自身的碳排放，建议加强该领域的技术创新开发，提高工艺经济性水平，降低投资和运行管理成本；并充分利用社会资源，创新发展模式，降低发展风险，获得更多发展先机。

石油石化行业担负着国家清洁能源生产供应的主体责任，但在其生产过程中排放大量的二氧化碳，约占全国碳排放总量的13%，工业部门的17%，主要来自用能排放和工艺排放，其中用能排放约占75%，包括化石燃料燃烧的直接排放以及外购电力、蒸汽等能源所产生的间接排放，工艺排放约占25%[1]。随着劣质原油加工比例的不断增加和成品油质量升级要求不断提高，炼化企业对氢气需求越来越多。2019年，中国石化用氢达3.5Mt，约占全国用氢总量的14%[2]，基本由化石能源转化而来，是炼化企业主要的二氧化碳排放源之一，减少用氢碳排放势在必然。为此，中国石化规划“十四五”期间建成500kt/a非化石能源制氢能力，力争5年累计绿氢产量超过百万吨，减排二氧化碳超10Mt[3]。

1、国际石油公司发展氢能业务的作为

尽管当前国际油价仍在高位上持续，但跨国石油公司已清醒认识到，石油需求的增长是短期的，世界能源结构低碳化发展的趋势不可逆转。英国石油公司（BP）[4-5]早在2000年就开始关注可再生能源发展，陆续投巨资发展风能、太阳能和生物燃料业务。2020年3月，BP公司新任首席执行官BernardLooney更进一步强调BP公司要做能源转型发展的先锋，在2050年实现净零碳排放。2020年8月，BP公司出台的必威体育精装版10年发展战略中强调，将氢能业务增长到拥有核心市场10%的份额。2020年11月10日，BP公司宣称已经与全球最大的海上风电开发商丹麦可再生能源集团Orsted合作，共同从欧盟创新基金申请绿氢项目的资金，致力于利用北海的海上风电生产绿氢，供应到BP公司位于德国西北部的Lingen炼油厂，压减该厂的天然气制氢产量，并最终实现全部替代，一期项目预计于2024年正式生产。尽管当前绿氢成本比天然气制氢高不少，但Orsted氢能业务副总裁AndersNordstrom表示：“未来随着更多绿氢项目的启动和技术的进步，绿氢成本2030年将与灰氢持平。”

壳牌石油公司（简称壳牌公司）于2016年成立了专门的新能源事业部，每年向清洁能源领域投资（10~20）×108USD发展可再生能源和低碳能源业务，项目包括加氢站，光伏发电、风电及制氢等，要向世界展示，壳牌公司不仅仅是一家纯粹的油气勘探开采和加工公司，还要在可再生能源方面展现持续的盈利能力。2020年2月，壳牌公司和荷兰能源气体联合公司（Gasunie）宣布将共同实施位于荷兰的NortH2项目[6-7]，该项目包括建设北海海上风电和埃姆斯哈文港大型电解水制氢装置，到2040年，海上风力发电机组的装机容量将达10GW，年产800kt绿色氢气，将成为世界最大海上风电制氢项目。为了给NortH2项目实施积累经验，2020年8月，壳牌公司和荷兰电力企业Eneco联合赢得了荷兰必威体育精装版的HollandseKustNoord海上风电项目的开发权，项目结合了漂浮式光伏、风电制氢等多种新兴技术，规划装机容量为759MW，将于2023年投运。壳牌公司希望借助该项目开发一座200MW的电解槽制氢装置，项目制得的绿氢能够被附近壳牌公司旗下的炼化厂使用。2021年4月，壳牌公司与德国莱茵集团等签署意向声明，进一步加强在AquaDuctus管道输氢项目上的合作，该管道将把绿氢从北海直接输送至欧洲内陆。一旦风电项目建设完成，从2035年起，每年将实现输送绿氢1Mt。此外，壳牌公司计划在2023年前建设390个氢气零售站点，其中230个站点用壳牌公司产品；同时正在与合作伙伴进行船舶上使用氢燃料电池可行性试验，如果试验成功，将为更清洁的氢动力船舶铺平道路。

挪威国家石油公司本是北海最大的原油生产商，依托丰富的海上工程和生产经验，转型发展海上风力发电业务，开发了世界先进的Hywind浮式风力发电技术。目前，挪威国家石油公司在英国海岸运营了4个风力发电场，还在波兰、德国、挪威和美国的近海从事更大规模的风力项目，探索深海区域海上风能解决方案。2020年挪威政府发布了氢能战略，重点将氢能应用到挪威海事部门、重型运输和工业部门。挪威政府的目标是2030年将氢作为海洋交通运输的燃料替代品，并具有市场