中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在近日召開(kāi)的2024中國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會(huì)新能源分論壇上，多位專(zhuān)家分享了新能源領(lǐng)域最新技術(shù)進(jìn)展和行業(yè)趨勢(shì)，以及與化工行業(yè)耦合綠色發(fā)展的潛力。本版選取部分觀(guān)點(diǎn)看法，敬請(qǐng)關(guān)注。
綠色氨醇具備一定盈利能力
風(fēng)光新能源與化工行業(yè)耦合可以生產(chǎn)綠氫，繼而生產(chǎn)綠氨和綠色甲醇。中國(guó)石油吉林化工工程有限公司副總經(jīng)理代國(guó)興介紹，風(fēng)光制綠色氫氨醇方面，由于新能源出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，吉林工程根據(jù)20年的風(fēng)光總發(fā)電量測(cè)算出均值年的量作為設(shè)計(jì)依據(jù)，并將風(fēng)光發(fā)電低值年的量作為成本核算的邊界，采用自主開(kāi)發(fā)的“新能源耦合綠色化工匹配測(cè)算軟件”，根據(jù)新能源裝機(jī)規(guī)模、風(fēng)光出力標(biāo)幺值、儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫、制氫、化工裝置規(guī)模等變量，分析測(cè)算裝置年化小時(shí)數(shù)、購(gòu)電率、棄電率等技經(jīng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)最佳匹配。
綠色甲醇的工藝路線(xiàn)很多，主流包括生物質(zhì)直燃、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)發(fā)酵、燃料乙醇工廠(chǎng)副產(chǎn)二氧化碳加氫等。其中，生物質(zhì)直燃技術(shù)相對(duì)成熟，但需要加更多的氫，所以成本與電價(jià)有關(guān)系。綠色甲醇合成工藝不復(fù)雜、流程短、投資低，關(guān)鍵問(wèn)題是溫度、壓力、工藝參數(shù)的確定。溫度對(duì)綠色甲醇工藝是最敏感的，因?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)，所以溫度越低越有利于反應(yīng)進(jìn)行，但要高于催化劑的活化溫度，因此要考慮最適合的溫度，確保一氧化碳平衡常數(shù)和二氧化碳平衡常數(shù)最大。
就綠色化工產(chǎn)品的盈利能力，代國(guó)興分析，在電價(jià)0.15元/千瓦時(shí)時(shí)，綠氨成本在4000~4500元/噸。在近日德國(guó)氫衍生物進(jìn)口計(jì)劃首個(gè)綠色氨合同中，可再生氨價(jià)格達(dá)811歐元/噸，對(duì)比當(dāng)前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)合成氨不足3000元/噸的市場(chǎng)均價(jià)，溢價(jià)可觀(guān)。2024年6月24日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2027年）》，提出實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電，改造后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上綠氨能力，顯著降低燃煤消耗和碳排放量。這一政策使綠氨前景非常廣闊。
目前，灰色甲醇價(jià)格在2700元/噸，預(yù)測(cè)生物質(zhì)甲醇為5500元/噸、電制甲醇為6500~7000元/噸，綜合考慮原料、運(yùn)輸?shù)瘸杀?，預(yù)測(cè)綠色甲醇的盈利能力在850~1800元/噸，沒(méi)有綠氨好。
可持續(xù)航煤迎來(lái)藍(lán)海市場(chǎng)
航空業(yè)的零碳轉(zhuǎn)型需要依賴(lài)清潔燃料的替代。據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年，在航空業(yè)凈零碳排放路徑貢獻(xiàn)中，可持續(xù)航煤（SAF）有望貢獻(xiàn)高達(dá)65%的減排量。由于目前化學(xué)電池和氫燃料電池技術(shù)尚不成熟，且在能量密度方面無(wú)法與化石燃料相媲美，因此發(fā)展SAF是航空零碳轉(zhuǎn)型的最主要方式。
中國(guó)寰球工程有限公司工程咨詢(xún)部主任工程師張婧介紹，SAF指由可持續(xù)重復(fù)獲得的原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成的航空煤油替代品，如農(nóng)林廢棄物、非糧食作物、城市固廢、生物質(zhì)等可再生原料。SAF分為生物燃料和非生物可再生燃料，相對(duì)傳統(tǒng)石油基航空煤油，非生物可再生燃料的溫室氣體排放量可減低65%~85%。非生物合成航煤主要能源和原料為可再生電力（風(fēng)電、光伏）電解水制綠氫+二氧化碳合成，所以又稱(chēng)電制燃料（E-fuels）。SAF需同時(shí)取得航空安全適航認(rèn)證和可持續(xù)認(rèn)證。
世界各國(guó)都重視SAF發(fā)展。美國(guó)的目標(biāo)是SAF供應(yīng)量2030年將增加到30億加侖（約906萬(wàn)噸），到2050年完全替代傳統(tǒng)航煤，約350億加侖。我國(guó)提出2025年SAF消費(fèi)量逾2萬(wàn)噸，“十四五”期間消費(fèi)量累計(jì)達(dá)到5萬(wàn)噸。歐盟頒布航空煤油強(qiáng)制摻混SAF的政策，要求所有飛往歐盟地區(qū)的飛機(jī)都須采納此標(biāo)準(zhǔn)，目前共有65個(gè)國(guó)家執(zhí)行了綠色航煤強(qiáng)制摻混指令。
全球SAF缺口較大，目前用量占比不足0.01%。國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）預(yù)計(jì)，到2025年，SAF取代1%~2%的航空燃料，需求大約630萬(wàn)噸。2050年SAF的需求量將達(dá)到3.58億噸。全球的巨量需求與產(chǎn)能?chē)?yán)重不足，將會(huì)造就一個(gè)全新的SAF藍(lán)海市場(chǎng)。
國(guó)際市場(chǎng)SAF價(jià)格遠(yuǎn)高于石油基航空燃料，2022年均價(jià)為3513美元/噸，是傳統(tǒng)航煤價(jià)格的3倍左右。標(biāo)普全球大宗商品對(duì)摻混SAF航煤價(jià)格測(cè)算結(jié)果顯示，以860.07美元/噸的無(wú)SAF摻混價(jià)格作為基準(zhǔn)，每提升1%的摻混比例，價(jià)格上升19.14~19.15美元/噸，純SAF的價(jià)格為2774.36美元/噸，為無(wú)SAF摻混價(jià)格的3.2倍。我國(guó)政府采購(gòu)的SAF中標(biāo)單價(jià)為2.8萬(wàn)元/噸，是目前噴氣燃料價(jià)格的5倍之多。
目前最常見(jiàn)的SAF技術(shù)路線(xiàn)是油脂加氫路線(xiàn)，以非食用動(dòng)植物油脂為原料，中國(guó)石化和中國(guó)石油都有自主技術(shù)。但隨著生物航煤需求增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)地溝油價(jià)格從2015年的3000元/噸左右一路飛漲為2022年6月中旬的9500~10000元/噸高位，2023~2024年價(jià)格回落為6000~7000元/噸。
據(jù)測(cè)算，一個(gè)10萬(wàn)噸/年規(guī)模的油脂加氫路線(xiàn)項(xiàng)目，建設(shè)投資為14.8億元，以地溝油價(jià)格7500元/噸、SAF不含稅價(jià)格16000元/噸計(jì)算，完全成本為14658元/噸，稅后內(nèi)部收益率將近10%?？此撇诲e(cuò)，但經(jīng)濟(jì)性受原料影響非常大，原料價(jià)格增加10%，內(nèi)部收益率就為負(fù)。
而生物質(zhì)氣化耦合綠氫合成SAF路線(xiàn)，清華大學(xué)等開(kāi)發(fā)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一步法定向合成碳八到碳十二的芳烴，再經(jīng)過(guò)加氫精制生成綠色航煤。該技術(shù)高附加值段產(chǎn)品收率大于85%，遠(yuǎn)高于費(fèi)托合成法的20%~30%，且一氧化碳、二氧化碳進(jìn)氣兼容，工藝流程短、能耗低。目前，已在黑龍江省齊齊哈爾訥河市建成1萬(wàn)噸/年綠色航煤示范工程，并做了60萬(wàn)噸/年的遠(yuǎn)期規(guī)劃。
以10萬(wàn)噸/年的規(guī)模估算，該技術(shù)投資在26億元左右，以秸稈顆粒價(jià)格600元/噸、綠氫價(jià)格19000元/噸、SAF不含稅價(jià)格16000元/噸計(jì)算，完全成本為11036元/噸，稅后內(nèi)部收益率可達(dá)17%。該技術(shù)對(duì)原料敏感度低，原料價(jià)格增加10%，仍能保持非常好的效益。
代國(guó)興指出，油脂加氫工藝流程短、副產(chǎn)品少、技術(shù)成熟，但其原料地溝油難以穩(wěn)定獲得，體量不易做大?，F(xiàn)在的SAF裝置基本都有一定的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，規(guī)模最大也只有5萬(wàn)噸/年，因?yàn)檫€有不少副產(chǎn)物，其銷(xiāo)路也是需要考慮的。
新能源可助力化工行業(yè)大幅降碳
核能是人類(lèi)最具希望的未來(lái)能源之一。中廣核華鵬科技能源（廣東）有限公司科研管理高級(jí)經(jīng)理宋曉涌介紹，該公司小型一體化自然循環(huán)堆（NHR200-II）是清華大學(xué)歷時(shí)20余年開(kāi)發(fā)成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)小型堆，安全性接近第四代反應(yīng)堆安全標(biāo)準(zhǔn)。
2024年1月12日，中國(guó)廣核與中國(guó)海油簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，推進(jìn)核能與石化耦合發(fā)展。目前，中廣核華鵬科技能源（廣東）有限公司已完成對(duì)中國(guó)海油惠州石化、大亞灣區(qū)石化投資集團(tuán)等用戶(hù)的調(diào)研，根據(jù)用戶(hù)需求提供多種品質(zhì)的工業(yè)蒸汽，并建設(shè)固體氧化物電解制氫項(xiàng)目。測(cè)算整體能量供應(yīng)可為園區(qū)減碳63.5%，其中中國(guó)海油惠州煉化可減碳35%、中低壓蒸汽用戶(hù)可減碳95%。
光伏產(chǎn)業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅猛。中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)發(fā)展部主任王青介紹，從2013年末到2023年末，我國(guó)光伏主流電池效率從17.9%提高到25%以上，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模從28.07吉瓦提高到608.9吉瓦，年發(fā)電量從250億千瓦時(shí)提高到5833億千瓦時(shí)，上網(wǎng)電價(jià)從1元/千瓦時(shí)以上降至平價(jià)上網(wǎng)甚至低于煤電價(jià)格，光伏投資成本10年下降了90%，全球80%的光伏市場(chǎng)由我國(guó)產(chǎn)品供應(yīng)。
但光鮮之下也有隱憂(yōu)。今年上半年，光伏行業(yè)發(fā)展冰火兩重天：一方面規(guī)模在擴(kuò)大、出口量在增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)多晶硅、硅片、電池、組件產(chǎn)量同比增長(zhǎng)均超32%，光伏新增裝機(jī)102.48吉瓦、同比增長(zhǎng)30.7%，但增速明顯回落，硅片、電池、組件出口量分別同比增長(zhǎng)34.5%、32.1%、19.7%；另一方面，價(jià)格下跌、產(chǎn)值下降、出口額減少，多晶硅、硅片價(jià)格下滑超40%，電池片、組件價(jià)格下滑超15%，上半年國(guó)內(nèi)光伏制造端（不含逆變器）產(chǎn)值約5386億元、同比下降36.5%，光伏產(chǎn)品出口總額（硅片、電池片、組件）約186.7億美元、同比下降35.4%，持續(xù)“價(jià)減量增”態(tài)勢(shì)，亞洲超越歐洲成為光伏產(chǎn)品最大出口市場(chǎng)，巴基斯坦和沙特市場(chǎng)增長(zhǎng)明顯。
王青認(rèn)為，行業(yè)需要維持一個(gè)相對(duì)合理的利潤(rùn)水平，才能夠可持續(xù)發(fā)展。上半年，多晶硅等多環(huán)節(jié)價(jià)格擊破成本線(xiàn)，組件開(kāi)標(biāo)價(jià)格持續(xù)下降，披露半年報(bào)預(yù)報(bào)的主產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)中，大多數(shù)處于凈利潤(rùn)虧損狀態(tài)，與一季度相比，二季度多數(shù)主產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)預(yù)期虧損加劇。
全球光伏市場(chǎng)保持樂(lè)觀(guān)預(yù)期。10年間，世界光伏發(fā)電滲透率從0.82%提升至5.49%。歐洲主要經(jīng)濟(jì)體的光伏發(fā)電滲透率近年來(lái)均已超過(guò)10%，可再生能源滲透率相對(duì)更高，但歐洲電網(wǎng)仍保持整體穩(wěn)定。2023年，我國(guó)光伏發(fā)電滲透率達(dá)到6.18%，因此從技術(shù)上看，我國(guó)與世界電網(wǎng)仍具備承載更多光伏發(fā)電的潛力。預(yù)計(jì)2024年全球新增裝機(jī)規(guī)模在390~430吉瓦，仍將維持高位，新增裝機(jī)集中于中、美、歐、印等市場(chǎng)，拉美、中東等新興市場(chǎng)發(fā)展迅猛。
多因素支撐我國(guó)光伏裝機(jī)將保持高位，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)面臨資源緊張和消納問(wèn)題。集中式光伏用地政策趨嚴(yán)，審批流程復(fù)雜；分布式光伏因低壓端承載能力受限，配電網(wǎng)接入容量空間減少。同時(shí)，需不斷拓展光伏發(fā)電的應(yīng)用場(chǎng)景，如光伏制氫、制氨、制醇等，在為綠電大規(guī)模消納提供新路徑的同時(shí)，也為化工、鋼鐵、建筑等領(lǐng)域提供綠氫方案。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化前景廣闊
電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院能源政策與市場(chǎng)研究院副院長(zhǎng)凡鵬飛介紹，綠證是認(rèn)定可再生能源電力生產(chǎn)、消費(fèi)的唯一憑證。綠電交易時(shí)，綠證隨綠電一同交易。
目前，我國(guó)已形成國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)及蒙西電網(wǎng)3個(gè)綠電交易試點(diǎn)，2023年綠電交易量達(dá)到695.3億千瓦時(shí)。我國(guó)綠證核發(fā)進(jìn)入“全覆蓋”新階段，截至2024年7月，國(guó)家能源局核發(fā)綠證1.82億個(gè)，全國(guó)累計(jì)核發(fā)綠證8.89億個(gè)，但綠證價(jià)格不穩(wěn)定，2024年5月初，綠證價(jià)格由2023年1~8月的41.7~42.2元/兆瓦時(shí)大幅降為0.82~6.04元/兆瓦時(shí)。這是因?yàn)樽龅搅巳采w核發(fā)，但沒(méi)有做到全場(chǎng)景打開(kāi)。
未來(lái)，綠電會(huì)形成產(chǎn)、供、儲(chǔ)、銷(xiāo)循環(huán)，綠證會(huì)形成核發(fā)、交易、認(rèn)證、核銷(xiāo)循環(huán)，兩個(gè)循環(huán)相互交疊、相互促進(jìn)，但現(xiàn)在剛剛起步。
使用綠電除了通過(guò)交易流通環(huán)節(jié)購(gòu)買(mǎi)，還可以通過(guò)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化。源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目是以“電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能”為整體規(guī)劃的新型電力運(yùn)行模式，可精準(zhǔn)控制區(qū)域電力系統(tǒng)中的用電負(fù)荷和儲(chǔ)能資源，有效解決區(qū)域電力系統(tǒng)因新能源發(fā)電出力占比逐步提高而導(dǎo)致的系統(tǒng)頻率和電壓波動(dòng)問(wèn)題，提高消納新能源發(fā)電的能力，提高區(qū)域電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和電力系統(tǒng)升級(jí)的重要途徑。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化分為區(qū)域（?。┘?jí)、市（縣）級(jí)和園區(qū)（居民區(qū)）級(jí)三類(lèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目超200個(gè)，主要位于內(nèi)蒙古和新疆，全部為園區(qū)級(jí)一體化項(xiàng)目。截至2024年5月，全國(guó)已并網(wǎng)運(yùn)行的源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目有18個(gè)。
作為新興事物，源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化目前也遇到一些問(wèn)題，比如對(duì)工業(yè)電力客戶(hù)電力負(fù)荷可調(diào)比例低、很多技術(shù)還處于探索階段、有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍屬空白、商業(yè)模式還有待實(shí)踐、受成本制約供電價(jià)格未達(dá)到電力客戶(hù)心理預(yù)期等。
盡管如此，源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化有利于促進(jìn)產(chǎn)能融合、有利于促進(jìn)市場(chǎng)化并網(wǎng)新能源、有利于促進(jìn)高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、有利于新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、有利于形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、有利于開(kāi)發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，前景非常廣闊。
固態(tài)電池處于產(chǎn)業(yè)化前夜
什么是完美的電池？河北工業(yè)大學(xué)電氣學(xué)院張睿介紹，要具備高能量密度、高功率密度、高安全特性、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、日歷壽命長(zhǎng)、快速充電、寬溫度范圍內(nèi)性能良好、環(huán)境友好、低成本等。
國(guó)家層面希望電池能量密度2020年達(dá)到300瓦時(shí)/千克、2025年達(dá)到400瓦時(shí)/千克、2030年達(dá)到500瓦時(shí)/千克。在當(dāng)前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的電池體系中，磷酸鐵鋰電池的能量密度普遍在200瓦時(shí)/千克以下，比較新的三元材料電池能量密度也不到300瓦時(shí)/千克。
目前，高比能型鋰離子電池（三元材料）快速發(fā)展，電池單體能量密度達(dá)到了250±20瓦時(shí)/千克，安全性和使用壽命滿(mǎn)足使用要求，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。400瓦時(shí)/千克新型鋰離子電池成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)，采用富鋰錳基正極材料和硅基負(fù)極材料，但存在的問(wèn)題比較多，比如容量衰減快、電力性能比較差等。
鋰空氣電池、鋰硫電池能達(dá)到700瓦時(shí)/千克、500瓦時(shí)/千克的能量密度，但是目前還停留在研究階段。未來(lái)更有可能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的是固態(tài)電池，期望能夠突破400瓦時(shí)/千克甚至500瓦時(shí)/千克的能量密度。
高安全、高能量密度的固態(tài)電池技術(shù)是電池領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)。相比液態(tài)鋰電池，固體電解質(zhì)不易燃易爆，可解決安全性問(wèn)題；采用金屬鋰或鋰合金為負(fù)極、采用高電壓類(lèi)正極，可提升比能量；固固界面副反應(yīng)降低，可提升電池循環(huán)性；單體適用內(nèi)串聯(lián)方式升壓，可簡(jiǎn)化電池組設(shè)計(jì)；只需考慮熱均衡，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
但固態(tài)電池面臨倍率性能差、循環(huán)壽命短、誘發(fā)安全問(wèn)題等挑戰(zhàn)，各國(guó)均對(duì)固態(tài)電池進(jìn)行戰(zhàn)略布局，目前還沒(méi)有企業(yè)展示兼具高能量密度、高安全性的大容量全固態(tài)動(dòng)力鋰電池。目前，日韓在固態(tài)電池開(kāi)發(fā)領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)幾家企業(yè)擁有固態(tài)電池核心技術(shù)，固態(tài)電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。
國(guó)際上，日韓企業(yè)主要采用硫化物電解質(zhì)體系技術(shù)路線(xiàn)，美國(guó)企業(yè)采用氧化物電解質(zhì)體系技術(shù)路線(xiàn)，加拿大企業(yè)采用聚合物電解質(zhì)體系技術(shù)路線(xiàn)。國(guó)內(nèi)企業(yè)除了上述路線(xiàn)，也有公司采用準(zhǔn)固態(tài)或者固液混合逐漸向固態(tài)過(guò)渡的路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電池從半固態(tài)向全固態(tài)的轉(zhuǎn)變。其中，江蘇清陶已推出350瓦時(shí)/千克的固態(tài)電池產(chǎn)品，但真正大規(guī)模推廣還需要進(jìn)一步研發(fā)；北京衛(wèi)藍(lán)主要路線(xiàn)是固液混合，已實(shí)現(xiàn)300瓦時(shí)/千克。
未來(lái)，固態(tài)電池成本將會(huì)進(jìn)一步降低，并通過(guò)智能化提升安全性。
