中國儲能網(wǎng)訊：
1 前言
當前，盡早實現(xiàn)碳達峰和碳中和已成為國際社會的共識與行動，大力發(fā)展新能源和可再生能源成為全球能源革命和應對氣候變化的主導方向和一致行動，是第3次能源轉換的主角，碳中和的主導。我國能源結構多煤、少油、缺氣的現(xiàn)實，決定新能源的作用更加重要。發(fā)展也相當迅速，風電和光伏發(fā)電制造業(yè)產(chǎn)能、新增和累計裝機規(guī)模在近10年保持世界第一。2022年，我國可再生能源發(fā)電量在全部發(fā)電量中占比31.6%，風光電量占比13.8%。
可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)，正在快速推動整個電力系統(tǒng)從“源—網(wǎng)—荷”向“源—網(wǎng)—荷—儲”發(fā)展，即前述新型電力系統(tǒng)，而儲能則成為建設新型電力系統(tǒng)的第四大基礎要素，而電解水制氫則既是重要的負載，又兼具儲能功能，把不容易存儲的電能轉化成更易存儲的氫能、電力燃料等。
2 甘肅新能源發(fā)展現(xiàn)狀及潛力分析
2.1 甘肅新能源發(fā)展現(xiàn)狀
能源是支撐甘肅省經(jīng)濟社會發(fā)展和民生改善的重要基礎，是促進經(jīng)濟發(fā)展方式轉變和經(jīng)濟結構調(diào)整的重要抓手，是實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標的重要領域。在能源結構方面，甘肅省具有“富煤、貧油、少氣、風光優(yōu)渥”的突出特點，新能源基礎尤其雄厚。截至2022年底，甘肅全省發(fā)電裝機容量6780.8萬千瓦，比上年末增長10.2%。其中，火電裝機容量2312.6萬千瓦，水電裝機容量971.8萬千瓦，風電裝機容量2073.0萬千瓦，太陽能發(fā)電裝機容量1417.4萬千瓦。
圖1 2022年甘肅各類裝機占比情況
2.2 甘肅新能源發(fā)展?jié)摿薮?/strong>
能隨著風電、光伏發(fā)電等可再生能源及儲能使用成本降低，可再生能源在一次能源供應中的競爭力不斷增強，為甘肅省利用資源稟賦加快發(fā)展新能源帶來新的機遇。
圖2 甘肅風能技術開發(fā)量在全國地位
圖3 甘肅光伏技術開發(fā)量在全國地位
就資源儲量來看，甘肅省新能源可開發(fā)量整體位居全國前列，主要集中在河西地區(qū)，開發(fā)條件較好。根據(jù)中國氣象局2020年資源評估成果，全國風能技術開發(fā)量99億kW，其中甘肅省5.6億kW，占比5.66%，全國排名第4，隨著低風速風機普及利用，風資源開發(fā)量還將進一步提升；全國光伏發(fā)電技術開發(fā)量1287億kW，其中甘肅省95億kW，占比7.38%，全國排名第5，開發(fā)利用空間巨大。詳見圖2和圖3。
3 甘肅新能源發(fā)展目標及痛點
3.1 甘肅制定了宏偉的新能源發(fā)展目標
根據(jù)甘肅省人民政府辦公廳2021年12月31日印發(fā)的《甘肅省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》，到2025年，以新能源為代表的河西走廊清潔能源基地可持續(xù)發(fā)展能力全面提升，隴東綜合能源基地建設取得重要進展，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)基本建立，全省能源生產(chǎn)和供應能力建設、煤電一體化發(fā)展和資源綜合利用取得重大突破。全省能源自給有余，形成規(guī)模化電力和成品油外送發(fā)展格局。
——能源供給能力持續(xù)增強。到2025年，全省能源生產(chǎn)總量達到12447萬噸標準煤，其中煤炭產(chǎn)量7000萬噸、原油產(chǎn)量1140萬噸、天然氣產(chǎn)量20億立方米；電力裝機規(guī)模達到12680萬kW。
——能源清潔化水平明顯提高。可再生能源發(fā)電裝機占電力總裝機超過65%，非化石能源占能源消費總量比重達到30%，可再生能源發(fā)電量達到全社會用電量的60%左右。完成可再生能源電力消納責任權重50%以上和非水電可再生能源電力消納責任權重23%目標任務。
——能源能效水平穩(wěn)步提升。單位GDP二氧化碳排放強度和能耗強度持續(xù)下降，完成國家下達目標任務。能源行業(yè)綠色發(fā)展水平顯著提升，工業(yè)用能效率不斷提高，建筑交通節(jié)能全面推進，城鄉(xiāng)居民用能水平明顯改善。
針對新能源發(fā)展目標等，《甘肅省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》中也進行了明確。詳見表1和圖4。
圖4 甘肅省“十四五”電力發(fā)展目標
3.2未來甘肅新能源消納壓力巨大
風光消納將是我國未來的一個普遍問題，尤其甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等西部地區(qū)。甘肅作為新能源資源、已開發(fā)新能源占比以及發(fā)展目標在全國處于前列的地區(qū)，新能源電力消納問題將更為嚴重。
根據(jù)全國新能源消納監(jiān)測預警中心發(fā)布《2022年12月全國新能源并網(wǎng)消納情況》。2022年12月，全國風電、光伏的利用率分別為97.6%、98.8%；2022年1~12月，全國風電、光伏的利用率分別為96.8%、98.3%。甘肅1-12月份風電利用率低于95%，為93.8%，光伏利用率為98.2%，均低于全國平均水平。
另外，截至2020年底，我國風電、光伏發(fā)電裝機分別達到 2.8、2.5億kW，合計5.3億kW。根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，我國2030年風電、光伏發(fā)電的遠期目標是12億kW，10年增長約126%。而截至2020年底，甘肅省風電、光伏發(fā)電的總裝機容量為2339萬kW，2025年的發(fā)展目標是5683萬kW，5年增長約143%。因此，未來甘肅省新能源消納的壓力遠超過國家平均水平，按照當前的發(fā)展模式，未來棄風棄光問題將非常突出，消納壓力巨大。利用風電、光伏等可再生能源電解水制氫將是解決此突出問題的主要路徑。
4 甘肅綠氫產(chǎn)業(yè)的機遇
4.1 第一支柱產(chǎn)業(yè)——化工為氫能應用打下了較好基礎
甘肅是我國石化工業(yè)的搖籃，是新中國第一個工業(yè)油田、第一座大型現(xiàn)代化煉油廠、第一套乙烯裂解裝置的誕生地，它為發(fā)展我國的石化工業(yè)做出過重大貢獻，在我國石化工業(yè)發(fā)展史上寫下了光輝的篇章。
在龍頭產(chǎn)業(yè)的帶動下，甘肅已成為國內(nèi)重要的石化和能源基地。目前已基本形成石油勘探與開發(fā)、化學礦山、化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、有機和無機化工基本原料、三大有機合成材料、精細化工、塑料加工、化工機械和化學清洗等25個行業(yè)，能生產(chǎn)800多種石化產(chǎn)品，形成了行業(yè)門類比較齊全的石化工業(yè)體系。
蘭州煉油廠是新中國第一座大型現(xiàn)代化的石油煉制企業(yè)，生產(chǎn)出了國家急需的成品油。蘭州化學工業(yè)公司建成投產(chǎn)后，結束了中國不能生產(chǎn)合成橡膠、西北不能生產(chǎn)化肥的歷史，也讓中國第一次以石油烴為原料生產(chǎn)出合格的乙烯。無論是化肥、還是乙烯，都需要用氫作為原料。當然，以前以及目前，用的都是煤制氫或石油產(chǎn)品制氫，即都是灰氫，但為氫能應用及綠氫替代打下了較好的基礎。
2021年，甘肅省乙烯產(chǎn)能達80萬噸；現(xiàn)代煤基化工產(chǎn)品產(chǎn)能達910萬噸，其中甲醇310萬噸、烯烴100萬噸、芳烴100萬噸；甲苯二異氰酸酯（TDI）產(chǎn)能達18萬噸。以上兩大類產(chǎn)品，氫含量按15%估算，如果產(chǎn)量按50%產(chǎn)能計算，則需要用氫：
（80+910）*0.5*0.15=74.25萬噸；
如果產(chǎn)量按80%產(chǎn)能計算，則需要用氫：
（80+910）*0.8*0.15=118.8萬噸；
如果能100%滿產(chǎn)，則需要用氫：
（80+910）*0.15=148.5萬噸。
另外，甘肅有大約37萬噸/年合成氨（無水）的產(chǎn)量，需要的氫氣量為6.53噸。
因此，按當前情況，甘肅省潛在的綠氫替代灰氫總量有81萬～155萬噸。
4.2 化工產(chǎn)業(yè)由“重”轉“輕”為綠氫應用創(chuàng)造了可能
黨的十八大以來，甘肅省按照“五位一體”總體布局和“四個全面”戰(zhàn)略布局，牢固樹立“五大”發(fā)展理念，堅持以深化供給側結構性改革為重點，以擴規(guī)模、提等級、延鏈條、增效益為突破口，在調(diào)結構補短板、優(yōu)布局轉方式、強龍頭帶產(chǎn)業(yè)、重環(huán)保促安全上下功夫，通過大力調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結構，實現(xiàn)了化工產(chǎn)業(yè)結構由“重”轉“輕”，精細化工、化工新材料、新型煤化工等高端產(chǎn)業(yè)迅速崛起。
經(jīng)過多年發(fā)展，目前甘肅石化行業(yè)高端產(chǎn)品比重已由25%提高到35%以上，精細化工產(chǎn)品比重由30%提高到45%以上。缺乏市場競爭力、產(chǎn)能過剩的初級化工產(chǎn)品產(chǎn)量大幅減少，附加值較高的化學農(nóng)藥等高端化學品和化工新材料產(chǎn)量、品種增加明顯，產(chǎn)業(yè)結構逐漸由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向新興產(chǎn)業(yè)轉變，氟化鋰、碳纖維、風電涂料、水性涂料、聚苯硫醚等一批高技術含量產(chǎn)品迅速涌現(xiàn)，而且大多需要氫作為原料。
截至2021年底，甘肅省已形成較完整的石油化工產(chǎn)業(yè)體系，規(guī)模以上石化企業(yè)234家，較上年同期增加26家。石化行業(yè)總資產(chǎn)1789.4億元，創(chuàng)歷史新高，同比增長12%；完成工業(yè)總產(chǎn)值1713.3億元，同比增長36.7%；營業(yè)總收入1697.6億元，同比增長33.5%；實現(xiàn)利潤總額102億元，同比增長187.3%。在雙碳背景下，相關化工企業(yè)良好的經(jīng)營狀況和盈利能力為利用高成本綠氫替代部分灰氫創(chuàng)造了可行條件。
4.3甘肅省、各地政府越來越重視綠氫及產(chǎn)業(yè)發(fā)展
2022年初，甘肅省人民政府辦公廳發(fā)布了關于印發(fā)《甘肅省“十四五”制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《甘肅省“十四五”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》的通知。要求積極培育壯大新興和高技術產(chǎn)業(yè)，加大投入力度，在電池、儲能和分布式能源、氫能、集成電路等新興和高技術產(chǎn)業(yè)領域積極布局，加快突破關鍵核心技術與產(chǎn)品，加快培育“硬科技”企業(yè)，到“十四五”末，初步形成產(chǎn)業(yè)體系新支柱。在氫能產(chǎn)業(yè)領域，通知明確提出：有序推動制氫產(chǎn)業(yè)基礎設施建設，謀劃制氫、氫存儲、氫運輸、加氫站、氫燃料電池“五位一體”的氫能產(chǎn)業(yè)園。
2022年1月5日，甘肅省人民政府辦公廳發(fā)布關于印發(fā)《甘肅省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃的通知》，其中氫能方面指出：推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。培育氫能產(chǎn)業(yè)，加快推進電解水制氫試點，打造規(guī)?；G氫生產(chǎn)基地.有序推動制氫產(chǎn)業(yè)基礎設施建設，謀劃制氫、氫存儲、氫運輸、加氫站、氫燃料電池 “五位一體”的氫能產(chǎn)業(yè)園。加大釷基熔鹽堆核能后續(xù)產(chǎn)業(yè)扶持力度，推動高溫制氫裝備、加氫催化制精細化學品相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展。示范推廣綠氫冶金、綠氫化工項目，開展能源化工基地綠氫替代，促進減少工業(yè)碳排放，有效降低冶金化工領域化石能源消耗。探索碳捕集和封存技術的商業(yè)化應用場景?！笆奈濉比】稍偕茉粗茪淠芰_到20萬噸/年左右，按照這個目標，則“十四五”需要電解水制氫裝機容量至少4450MW（電解槽年利用小時按2500h估算）。
2022年6月14日，為實施強工業(yè)行動，構建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系和聚焦振興實體經(jīng)濟，加快重塑傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新優(yōu)勢，甘肅省工信廳牽頭制定的《甘肅省強工業(yè)行動實施方案（2022－2025）》?！秾嵤┓桨浮诽岢?，到2025年，石油化工和煤化工產(chǎn)業(yè)鏈：推動石油化工產(chǎn)業(yè)延煉補鏈，在慶陽建成千萬噸級油氣產(chǎn)能基礎上加快石油和天然氣大開發(fā)，三大煉廠、三大煤礦謀劃一批減油增化、氫能和煤轉化工產(chǎn)品項目，既提供汽柴油、特種油品、氫氣等能源產(chǎn)品，又生產(chǎn)乙烯、丙烯等化工原料，在蘭州新區(qū)、玉門、白銀銀東加快布局精細化工，全省化工產(chǎn)品增加到3000種以上，石化和煤化工總產(chǎn)值2025年達到3000億元。新能源及裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈：加快推進行業(yè)龍頭企業(yè)從傳統(tǒng)裝備制造向風光電、氫能、核能等新能源裝備制造領域轉型。依托酒泉千萬kW級風電基地和百萬kW級光電基地優(yōu)勢，引進建設一批風光電裝備制造領軍企業(yè)和配套企業(yè)。全省新能源及裝備制造業(yè)總產(chǎn)值到2025年達到1000億元。
2022年7月，甘肅省酒泉市人民政府辦公室印發(fā)了《酒泉市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案（2022-2025）》，方案強調(diào)，為了實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，要把握氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，建設氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展先行示范區(qū)，并從以下幾方面目標著手推進：一是建立健全氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制度體系；二是實現(xiàn)可再生能源制氫與氫能裝備制造業(yè)規(guī)模化發(fā)展。爭取建成10萬噸/年以上的綠氫生產(chǎn)基地，工業(yè)副產(chǎn)氫達到3萬噸/年；三是建成各類示范應用項目，全面發(fā)展多元化應用場景。引進培育10家以上氫能企業(yè)，氫能全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值達到100億元左右。建設加氫站8座以上（含改擴建站），推廣各類氫燃料電池汽車200輛左右。
5甘肅綠氫能產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
5.1 儲運是發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)的關鍵
和我國氫能資源呈逆向分布，資源西富東貧，北多南少，需求則相反的特點類似，甘肅同樣存在這個問題，而且相對于其他省市，甘肅這個問題更為突出。
甘肅省地形狹長，中間狹窄處寬僅76公里左右，而東西長1655公里左右（詳見圖5）。綠氫資源，如資源豐富的風能，主要集中在河西走廊和省內(nèi)部分山口地區(qū)，在河西西部、甘南西南部是中國太陽能資源最豐富的地區(qū)，而氫能需求則在河東，即沿黃河流域生態(tài)產(chǎn)業(yè)、隴東南先進制造產(chǎn)業(yè)2個產(chǎn)業(yè)集聚帶中的石油化工企業(yè)。因此，儲運環(huán)節(jié)在甘肅整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要，是甘肅發(fā)展綠氫的重中之重。
圖5 甘肅省南北幾個主要點距離示意
無論是采用高壓、液化或管道直接儲運氫，還是采用甲烷、液氨、甲醇或其他電力燃料的方式進行儲運或消納，需要結合甘肅實際、項目場景、目標市場、潛在消納情況等認真思索和討論問題。
5.2 氫能人才短缺是掣肘
當前，發(fā)展綠氫的大多是電力投資企業(yè)。而綠氫產(chǎn)業(yè)是一個從0到1的新興產(chǎn)業(yè)，同時也是跨行業(yè)、跨專業(yè)的產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)、營銷模式，產(chǎn)業(yè)鏈等“傳統(tǒng)”電力企業(yè)很大差別太大，和整個產(chǎn)業(yè)一樣，缺乏氫能相關人才是目前甘肅發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的一個掣肘。而氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，氫能行業(yè)就存在相關人才缺口的不斷擴大的問題，因此，在氫能人才方面，甘肅要結合示范項目，通過市場招聘結合內(nèi)部人才培訓等方式來克服，同時也可盡快在相關高校、職業(yè)技術學校開設氫能相關專業(yè)，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)繼續(xù)的相關專業(yè)、技術人才。
5.3 氫能增量市場不明晰也是風險點
盡管目前甘肅有100萬噸/年的存量灰氫市場，在雙碳背景下，也意味著未來會有100萬噸/年的綠氫需求，但受制于綠氫的高成本、氫能供應鏈的不完善等現(xiàn)實問題，短期很難實現(xiàn)綠氫對灰氫的大規(guī)模替代。而從國內(nèi)綠氫發(fā)展情況來看，增量市場更多在以氫能汽車為代表的交通等新興領域。而在甘肅，除了酒泉對十四五期間加氫站、類氫燃料電池汽車提出了明確的目標外，其他地區(qū)，以及甘肅省一級政府都未提出明確目標，目前成熟度偏低、規(guī)模不大，需求尚未得到全面開發(fā)。因此，當前綠氫增量市場不明晰，綠氫的市場和銷售問題是發(fā)展可再生能源制綠氫項目需要考慮和解決的風險點，以降低投資風險。
6 甘肅綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
6.1 以示范項目帶動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展
目前，在西部幾個新能源大省當中，甘肅氫能發(fā)展相對滯后。需要省政府、各地市政府，聯(lián)合新能源投資企業(yè)，加快綠氫示范項目的推進，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展積累經(jīng)驗和培養(yǎng)人才，進而促進產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
6.2 短期以高壓儲運技術為主
鑒于短期綠氫項目以示范為主，規(guī)模較小，且項目點將以臨近氫氣應用場景為原則，因此短期還是采用當前技術最成熟、成本最低的儲運方式——高壓儲運技術?？紤]到運輸距離問題，項目還存在向鄰近省市山西、內(nèi)蒙古、寧夏售氫的可能。
今后，隨著綠氫項目的爆發(fā)，氫能的需求地、應用形態(tài)等也必將多樣化，長期來看將是多種儲運技術并存，包括Power-to-X和液氫。
6.3 綠氨是值得探索的路線
甘肅有較多的綠氨產(chǎn)量和綠氨需求，白銀銀東化工集中區(qū)、金昌等都有較大的合成氨產(chǎn)能和產(chǎn)量，有潛在的綠氨需求。如在這兩個的地方建設綠氫示范項目，可以直接增加1套小規(guī)模合成氨裝置，投資增加不多。以10MW綠氫示范項目（10MW AEC +500kW PEMEC + 25kW SOEC）為例，總投資約11000萬元，加裝1套年產(chǎn)2000噸的合成氨生產(chǎn)線，投資增加約3000萬，增加投資約27.2%。
6.4 擇機開展其他E-feuls
長期來看，E-feuls將是世界氫能發(fā)展的一個重要方向，尤其是在航空航海領域。雖然甘肅是內(nèi)陸省份，不存在海運減排問題，但是甘肅狹長的地形特點，決定甘肅省內(nèi)航空需求較大，同樣，甘肅地理位置決定其出省對航空依賴也很高，航空企業(yè)減排壓力和需求較大。可以探索與西方先進技術接軌，加強在此領域的實踐，示范有利于推動規(guī)?；a(chǎn)的可再生電力燃油，為航空提供綠色低碳燃油。
7 初步結論
甘肅作為新能源資源大省，風電、光伏發(fā)展目標和速度要遠遠高于全國平均水平，同時甘肅本身電力消納能力有限，未來甘肅省新能源消納的壓力很高，棄風棄光問題將非常突出。電解水制氫將是解決風能和太陽能消納的重要途徑，通過加快綠氫示范項目的推進，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展積累經(jīng)驗和培養(yǎng)人才，進而促進產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
雖然氫能儲運、氫能人才短缺以及增量市場不明顯等，是目前甘肅省綠氫能產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，但甘肅現(xiàn)有資源、產(chǎn)業(yè)等為甘肅綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下了較好的基礎，綠氫技術的成熟和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展為甘肅新能源繼續(xù)高速、高質(zhì)量發(fā)展提供了技術保障和新爆發(fā)點，甘肅也將迎來實現(xiàn)新能源跨越式發(fā)展的歷史機遇。在氫能儲運路線方面，建議短期以高壓儲運技術為主，指出綠氨是值得探索的路線，同時可以考慮擇機開展其他E-feuls（電力燃料）。
