加快突破新能源制氢系列关键技术

自从国家提出构建新型电力系统后，电力行业、储能行业、油气煤行业及专家学者纷纷研究新型电力系统。在今年国家电网公司发起成立的新型电力系统技术创新联盟中，“三桶油”赫然在列。那么，油气企业如何跨界构建新型电力系统？其破圈建设新型电力系统的优势是什么？如何开展新能源系统电氢一体化综合利用？围绕这些业界关注的热点，本报记者近日专访了中国石油化工股份公司化工事业部副总经理郭安翔。

■■■依托能源基地项目研究新型电力系统

中国能源报：在“双碳”目标及能源行业加快融合发展的背景下，中国石化如何参与构建新型电力系统？

郭安翔：我国向世界作出碳达峰碳中和的庄重承诺后，能源低碳化转型进程显著加快，一场广泛而深刻的经济社会变革即将到来。中国石化锚定世界领先洁净能源化工公司愿景，构建“一基两翼三新”（以能源资源为基础，以洁净油品和现代化工为两翼，以新能源、新材料、新经济为重要增长极）产业格局，提出打造“中国第一氢能公司”的目标。我们开展了新疆库车光伏发电制绿氢项目建设，接着又开展了内蒙古鄂尔多斯3万吨/年风光制氢与中天合创煤化工耦合示范项目，这两个项目是中国石化氢能产业链全流程的典型示范项目和绿氢炼化重大示范项目，投产后将成为世界上最大的绿氢生产项目。

中国石化在参与构建新型电力系统的过程中，依托在建的绿电制氢重大项目开展大型能源基地协同构建模式研究，以新疆库车光伏发电制绿氢项目和内蒙古鄂尔多斯绿氢项目为依托，开展大型风光基地电源优化组合、风光配比及配套调节电源规模研究，同时开展能源系统电氢一体化综合利用与深度减排技术、电-氢-煤化工联产提升新能源就地消纳能力关键技术示范应用。

根据集团公司相关部署要求，中国石化有意向参加新型电力系统重大技术联合创新框架内容6个大项15个子项的工作。近期，中国石化以开展的绿电绿氢项目和电碳集中交易为依托，启动新型电力系统相关重大技术创新研究。

中国能源报：如何定位中国石化在新型电力系统构建中的地位和作用？

郭安翔：中国石化是新型电力系统技术创新联盟副理事长单位，在新能源资源开发利用和绿电、绿氢生产，以及氢能制备技术等方面都走在央企前列，在氢基炼化和氢能交通方面的业绩为打造中国第一氢能公司创造了条件。同时，新疆库车等大型新能源发电及绿氢生产项目即将投产，海上风电和鄂尔多斯、乌兰察布等项目正在论证，燕山石化等制氢中心、充换电站和加氢站建成投运……总的来说，中国石化在绿电和绿氢方面开展了多个重大专项研究和工程实践，具备一定技术先导优势。

■■■致力于打通风光绿氢全流程关键环节

中国能源报：电-氢-煤化工联产提升新能源就地消纳能力关键技术示范应用是新型电力系统重大技术联合创新框架重要内容之一。那么，中国石化是如何开展新能源系统电氢一体化综合利用的？

郭安翔：氢能是全球能源技术革命的重要方向，能有效促进能源结构调整和能源转型发展，具有绿色、高效、应用范围广等优势，被认为是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，也是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。

中国石化首次在国内规模化利用光伏发电制氢，将突破性地解决基于光伏发电、风电等可再生波动电源条件下制氢的多项技术难题，如大规模绿氢生产的工程技术、系统控制技术、装备优化及选型、氢气储运工艺技术及材料研发、综合技术集成优化、新能源制氢关键技术标准与规范研究、波动性高负载对电网影响等，具有重要意义。

我们依托新疆库车绿氢项目，将贯通风光发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化等绿氢生产-利用全流程关键环节，能有效扩大绿氢应用场景，提升绿氢产业整体发展质量，对促进国内制氢设备产业快速发展具有重要意义。项目将新能源电力、氢能有机结合，形成了新能源、氢能的高效综合利用，将为后期综合能源基地建设提供有力参考。此外，项目减排效果良好，将成为炼化产业促进国家“双碳”目标的典型示范，对于实现炼化全产业减排减碳目标起到先锋军的领头作用。

中国能源报：中国石化对绿电制绿氢示范项目的研究，为构建新型电力系统突破了哪些新能源规模制氢关键技术？

郭安翔：具体突破了以下关键技术：探究不同新能源电源输入方式的源/网特征的模拟技术，解决了风电、光伏发电等多种波动电源一体化设计难题；研究了新能源等波动电源制-储-输氢源荷一体智能演化决策模型及计算方法，形成适应复杂工况的电解制氢系统配置优化与过程控制技术；突破了复杂运行工况对电解堆性能和寿命的影响机理，形成了适应波动性输入的电解堆经济性设计和优化技术。

在光伏、风电等波动电源制氢复杂工况下，我们形成了碱液、PEM两种电解堆的最优配置方案设计技术，同时研究解决风电、光伏发电等新能源发电直接制氢的产氢波动性和化工企业用氢稳定性之间的矛盾，优化形成更适合规模化的成套绿电制氢系统；研究形成了适应复杂工况的电解制氢系统配置优化与过程控制技术，使风光发电功率与制氢设备负荷同步均衡荷载，在确保设备安全可靠的同时，提升系统效率；研究源网荷储的协调开发和科学配置，形成了针对项目的“源网荷储氢一体化”模式，提高了系统稳定运行效率，在一定程度上解决了电网、新能源、波动负载之间的矛盾。

■■■将合作开展电力系统诸多颠覆性研究

中国能源报：中国石化在电力系统潜在颠覆性技术布局还有哪些研究？

郭安翔：除上述新能源规模制氢技术突破外，中国石化还加大了CCUS（碳捕集、利用与封存）技术研发，针对碳捕集、分离、运输、利用、封存及监测等各个环节开展核心技术攻关。我们以“胜利发电厂100万吨/年CO2捕集与利用”为依托，开展了“碳捕捉利用及封存技术”等电力系统潜在颠覆性技术布局。同时，开展电力市场、碳市场、用能权市场相互影响机理及关联关系、分析模型研究；开展电-碳价格耦合方式、传导机理研究；开展绿电、绿证、CCER等指标间相互核算关系研究；开展电力交易数据参与碳排放数据和用能指标核算的模型和方法研究。

中国能源报：中国石化还开展了高温气冷堆与石化耦合的调研，请谈谈目前的进度和成果？

郭安翔：在国家“双碳”目标下，中国石化与中核集团优势互补、开放合作，大力推动先进核能与石化耦合发展技术深化和示范项目落地。在双方团队的紧密配合下，海南洋浦绿能项目已完成高温气冷堆厂址普选报告编制和评审，正有序开展项目初可研工作，计划2022年底前完成初可研评审。

当前正值国家核能厂址复核纳规工作的窗口期，中国石化与中核集团将以此为契机，加快项目推进速度，以试点项目落地为目标，加强耦合问题研究和攻关。未来将进一步明确合作路线图，完成初可研等前期工作，争取早日纳入国家有关规划。