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智库专家关志道:对标“双碳”目标 建立“黄河氢谷”

来源:黄河新闻网

中国正在制定碳达峰碳中和“1+N”的政策体系,将在优化能源结构、发展循环经济和推动绿色低碳技术创新等十个领域采取加速转型和创新的政策措施和行动。现阶段,我国电力、钢铁、建材、化工行业用煤占比分别约为57%、16%、10%和8%,利用风、光和核等可再生能源替代煤电,逐步降低煤在发电中的比例。基于此,如何应对变化,形成新的产业集群,建议:

一、提升传统产业高质量发展,重视颠覆性创新技术,使优势更优

1.火电是我省的优势产业,但整体单机的装机容量偏小,工艺技术比较落后,煤炭消耗大,碳排放高,效益差,平均320克煤发一度电。应该对现有燃煤电厂单机容量小于60万千瓦的机组进行改造、淘汰,拆小建大,在总装机容量不超国家限制基础上,组建一批单机装机100万千瓦及以上的高低位布置二次再热大型燃煤电厂。做为全球第一电力大国,我国火电工程技术与装备水平实属世界一流。而且国内装有百万千瓦一次再热煤电机组的电厂,其工程造价不超过40亿人民币,单位千瓦造价不到4000元,249克煤发一度电。国家能源局批准设立的煤电示范工程申能安徽淮北平山电厂二期135万千瓦高低位布置二次再热超超临界发电机组,于2021年6月顺利通过168运行试验。试运期间满负荷时煤耗低于250克标准煤,即使在60%负荷情况下煤耗也明显低于所有在运的二次再热超超临界百万机组。机组发电功率可在20-100%之间调节,在19%负荷下仍可稳定运行。

2.钢铁及有色冶炼产业,要对原有高炉、焦炉、烧结的工艺技术创新颠覆,譬如直接还原法、非常规冶炼技术等,使能耗大幅度降低,碳排放减少。

3.焦化产业也是我省的支柱产业,虽然采取了许多措施,譬如淘汰5米以下焦炉,改造建设6米7米8米焦炉,但其生产过程的工艺技术基本没有改变。为了从根本上解决焦炭生产带来的环境压力,中科院上海高等研究院、中科院上海有机所在原创技术基础上,与山西华东太岳碳氢新能源科技公司合作,并联合四川大学、昆明理工大学、南京三乐微波科技有限公司、洛阳耐火材料研究院等组成产学研用联合体,共建微波非常规焦化工艺技术,颠覆了传统焦化的生产过程,利用微波能转底负压“工业化连续式制焦工艺及其系统”专利技术生产焦炭,目前正在进行3万吨级工业化验证,并逐步放大,将彻底颠覆传统焦炭的生产。

4.乙炔化工在我省起步也比较早,但基本都是电石法生产,高能耗,高污染。临汾市古县政府与中科院上海高等研究院魏伟团队、中科院上海有机所姜标团队合作,采用自主创新专利技术,太岳碳氢科技等企业投资,共建微波技术碱土基微量元素(钡)、非常规乙炔化工生产纤维材料及其他化学产品,项目目前工业化验证阶段。取得全部验证数据后,将颠覆传统乙炔化工工艺技术。

二、有序发展氢产业,建立“黄河氢谷”

砂岩气是指赋存于砂岩系统中的天然气,是一种新型的能源,并已成为全球油气资源勘探开发新的亮点,它与煤层气、页岩气构成当今世界三大非常规天然气。从地质结构可以看出,永和、兴县、石楼西区块由北面620平方公里到晋陕蒙鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块南面600平方公里,两个区块其从地质构造均属于鄂尔多斯盆地晋西挠摺带。沙岩气资源储量丰富,永和砂岩气主要组分:甲烷96.36%,乙烷1.26%,二氧化碳1.52%,永和砂岩气与天然气基本相同,是制氢的最佳原料。氢作为一种二次化工产品,在医药、精细化工、电子电气等行业具有广泛的用途。特别是氢作为燃料电池的首选燃料,在未来交通和发电领域将具有广阔的市场前景,在未来能源结构中将占有越来越重要的位置。

三、创新现代煤化工技术,向高效清洁低碳经济型发展

我国化学品需求量非常大,煤炭则成为最现实、最可靠的选项。为实现我国碳达峰碳中和目标,详细分析各种技术途径,使现代煤化工向高效清洁低碳经济方向发展:1.改善现有煤化工高温高压加压气化方式,大力发展低温常压绿色能源和绿色碳汇;2.通过高效催化剂及相关化学反应过程,在绿氢的帮助下,对煤炭分子进行“精准剪裁”,煤化工生产过程并不是一定要排放二氧化碳。

因此,建议开发化石能源固碳利用新途径,将化石能源的能量和物质同时高效利用,即减排了二氧化碳等污染物,又提高了化石能源总的利用效率,这应该是实现碳中和经济可行的一条技术途径。(智库专家 关志道)