兰州新区石化产业投资有限公司

业务板块

“液态阳光”项目

来源: 作者:专精特新公司 时间:2021年04月09日 04时浏览 0

一、项目背景

1.项目的实施是国家能源安全的技术保障

2018年中国原油加工量和石油表观消费量双破6亿吨,双双创下新高,原油净进口量达4.6亿吨对外依存度逼近70%;同时,截至2019年底,全国发电装机容量201066万千瓦,同比增长5.8%。其中,火电装机119055万千瓦,占总装机容量的59.2%;水电(35640万千瓦)、核电(4874万千瓦)、风电(21005万千瓦)、太阳能发电(20468万千瓦)等清洁能源(可再生能源)装机总容量已达81987万千瓦,占总装机容量的40.8%。成为全球可再生能源利用规模最大的国家。

如何利用可再生能源以替代化石资源,已成为关系我国能源安全与绿色发展的重要课题,而清洁能源又被认为是后疫情时期世界经济新的增长点。当前,一方面,氢能产业在全世界范围引起了高度重视,在今年4月国家能源局公布的能源法征求意见稿中,氢能被正式列为能源范畴,作为低碳和零碳能源被视为极具发展潜力的清洁能源。另一方面,甲醇经济正悄然兴起,甲醇作为一种可代替汽油的液体燃料和基础化工原料,越来越受到重视。2019年,工信部等八个部委联合发布了甲醇汽车应用的指导意见,进一步推进甲醇经济的发展。

2.项目是降低温室效应的技术支持

2018年中国二氧化碳排放总量达100亿吨,位居世界第一;2020年9月22日,习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上表示中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。如何实现二氧化碳的减排既是一个社会环境问题,更是更多的科学技术问题。

3.项目是西部地区可再生能源的高附加值转化

近十几年来,我国充分利用风能、光能优势,在风电、光伏发电和光热发电等可再生能源开发利用方面,进行了大量的技术和资金投入,在西部地区的内蒙古、新疆、甘肃及青海等地区,投资几百亿元建设了大量的风电场、光伏发电场和光热发电场,趟出一条“追风逐日”新路,给企业和地方带来了巨大的经济效益。截止2020年11月底,甘肃省装机容量5521.96万千瓦,同比增长5.68%。其中:水电装机954.65万千瓦,同比增长1.22%;火电装机2305.27万千瓦,同比增长9.56%;风电装机1312.19万千瓦,同比增长1.55%;光伏发电装机949.85万千瓦,同比增长7.22%。由于甘肃及西部地区经济欠发达,就地消纳能力有限,主要靠专用特高压电网进行外送,受到外部发展的制约因素较多,造成“弃风弃光弃水”现象较为严重。如何解决可再生能源的利用率,提高可再生能源的附加值和应用领域是当前西部地区亟待解决的技术问题,经济问题和社会问题。

二、项目技术介绍

1.李灿院士是中科院大连化学物理研究所的研究员,是石投集团院士专家工作站引进的高端人才。

2.李灿院士及专家团队的科技成果--液态太阳燃料合成:二氧化碳加氢合成甲醇中试和示范工程项目是石投集团重点科技成果转移转化项目,项目总投资1.41亿元,自2019年3月开工建设,12月底初步建成;

3.该项目由10MW的光伏发电、1000Nm3/h(世界最大规模)电解水制氢和1000吨/年的二氧化碳加氢合成甲醇三个单元组成;其核心技术是将不稳定的光伏发电通过先进的催化剂电解水制氢,然后将捕集的二氧化碳再利用高性能的催化剂合成液态的甲醇,其中电解水制氢单元由于采用了先进的催化剂,能耗由5度点降低到4.3度,降低能耗10%以上;二氧化碳加氢合成甲醇单元采用较为廉价的耐候性先进催化剂,选择性达到98.5%,显著提高了二氧化碳加氢合成甲醇的收率。

4.2020年10月15日,由中国石油和化工联合会(中国石化联合会)组织包括3名院士在内的12国内行业知名专家对项目进行了鉴定,取得了(电解水制氢催化剂、二氧化碳加氢合成甲醇催化剂和光伏发电-碱性电解水制氢-二氧化碳催化加氢制甲醇耦合)3项完全知识产权的国际领先的先进技术,建成了全球首套规模化(千吨级)合成绿色甲醇示范装置,为大规模储存可再生能源、规模化利用二氧化碳提供了切实可行的新技术,对催生清洁能源新兴产业,推动绿色、生态发展,实现碳中和,具有重要意义。

三、项目前景

现阶段,影响该示范项目不能进一步推广的第一个制约因素是:光伏发电成本较大,尽管该示范项目电解水制氢工业由于采用了先进的催化剂,能耗由常规的5.0kwh/Nm3降低到4.3kwh/Nm3,以上网电价0.3元/ kwh计,单位制氢成本约为1.30元,高于天然气制氢的0.6元和煤制氢的0.8元;随着光伏发电技术的进步,到2025年光伏发电成本估计为0.15元/ kwh,到2030年中国光伏发电成本可降低至0.1元/ kwh,远远低于煤电和核电,二氧化碳合成甲醇的生产成本将略低于煤制甲醇,并为可再生能源的深度开发利用提供更大的应用领域。(合成甲醇每吨需消耗氢气2320Nm3)

第二个制约因素是:该示范项目采用全球最大的电解水制氢装置(1000Nm3/h)对应1000吨/年二氧化碳合成甲醇规模化示范装置,1万吨/年的生产规模需要10台相对独立的电解水制氢装置进行配套,生产规模受到极大的限制,短时间内,技术实现突跃式进步的可能性较小。

目前,借助中国发展氢能、燃料电池政策的东风,建议一是在我省可再生能源聚集地布局氢能产业示范区,以液氢和高于压缩氢气的形式,为卫星发射及火箭试验、氢燃料电池车、精密电子工业和化工制造等提供高附加值的产品;借助未来中国二氧化碳减排征税、碳中和政策,建议二是在我省煤制甲醇、焦炭生产聚集区布局二氧化碳合成甲醇产业示范区,开发生产甲醇燃料。

甲醇一方面可以基础化工原料和民用燃料、车船用燃料(M15~M100),另一方面,鉴于大连化物所的MTO(甲醇制烯烃技术)进一步推广和相关合成技术的完善,在不远的未来,液态阳光甲醇可替代石油,在合成所有人类所需的化工产品同时,达到碳中和,减少温室效应,构建幸福美好和谐地球家园的愿景。


    地址:兰州新区综合保税区D区

    电话:0931-8252565

    邮箱:lzxqsh@163.com

    微信公众号二维码

    微信二维码