近年來，我國(guó)推動(dòng)形成能源綠色消費(fèi)新模式、構(gòu)建新型能源體系、發(fā)展能源新質(zhì)生產(chǎn)力、推進(jìn)能源治理現(xiàn)代化取得積極成效。在“雙碳”目標(biāo)下，傳統(tǒng)化工企業(yè)正積極探索其與新能源產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展之路，努力減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴以實(shí)現(xiàn)自身對(duì)于氣候目標(biāo)的承諾，并通過在新領(lǐng)域的布局促進(jìn)自身傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的高質(zhì)量發(fā)展。通過梳理分析當(dāng)前傳統(tǒng)化工與新能源產(chǎn)業(yè)的主要協(xié)同發(fā)展路徑和領(lǐng)先企業(yè)的舉措，我們認(rèn)為未來兩者具備大規(guī)模協(xié)同發(fā)展的潛力。“十五五”作為國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的關(guān)鍵時(shí)期，企業(yè)應(yīng)積極有序探索自身業(yè)務(wù)與新能源的協(xié)同發(fā)展方向，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和可持續(xù)增長(zhǎng)提供有力支撐。

1.傳統(tǒng)化工與新能源產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展政策

近年來，國(guó)家發(fā)改委等多部門先后發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》等重要規(guī)劃，為我國(guó)可再生能源的未來發(fā)展設(shè)定了清晰目標(biāo)。2022年，國(guó)家首次出臺(tái)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》和《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》等細(xì)分領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃。2022年，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)改委等多部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于“十四五”推動(dòng)石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展，鼓勵(lì)石化化工企業(yè)因地制宜、合理有序開發(fā)利用“綠氫”，推進(jìn)煉化、煤化工與“綠電”、“綠氫”等產(chǎn)業(yè)耦合示范，利用煉化、煤化工裝置所排二氧化碳純度高、捕集成本低等特點(diǎn)，開展二氧化碳規(guī)?；都⒎獯?、驅(qū)油和制化學(xué)品等示范。2023年7月，國(guó)家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部等六部門發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，指出要在資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的地區(qū)，推動(dòng)現(xiàn)代煤化工與可再生能源、綠氫、二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）等耦合創(chuàng)新發(fā)展，加強(qiáng)傳統(tǒng)能源與新能源綜合開發(fā)利用，推動(dòng)煤電、氣電、風(fēng)光電互補(bǔ)。可見，化工產(chǎn)業(yè)作為新能源下游重點(diǎn)支撐行業(yè)，與新能源產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展受到國(guó)家政策鼓勵(lì)和支持。

2.傳統(tǒng)化工與新能源產(chǎn)業(yè)的協(xié)同路徑

當(dāng)前，傳統(tǒng)化工企業(yè)正積極探索其與新能源產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展之路，努力減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴并通過在新領(lǐng)域的布局促進(jìn)自身傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的高質(zhì)量發(fā)展。具體推進(jìn)路徑包括直接采購(gòu)綠電、可再生能源替代、電解水制氫與氫氨醇一體化、配套電化學(xué)儲(chǔ)能及發(fā)展上游新能源材料等（圖1）。這些協(xié)同發(fā)展方向不僅有助于提高清潔能源使用比例、降低碳排放，還為傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和新能源消納開辟了新途徑。

圖1 傳統(tǒng)化工與新能源產(chǎn)業(yè)的協(xié)同路徑

2.1產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展?jié)摿Ψ治?/b>

目前，化工企業(yè)的新能源利用形式主要包括來源于綠電以及綠電制備的“綠氫”兩種形式。其中，綠電一方面可并入現(xiàn)有的電網(wǎng)設(shè)施與煤電進(jìn)行耦合使用，另一方面也可在離網(wǎng)狀態(tài)下使用，用能形式比較直接。而綠氫作為綠電載體，同時(shí)具備清潔能源和可再生原料的雙重屬性。從傳統(tǒng)能源化工產(chǎn)業(yè)的自身需求出發(fā)，能源化工產(chǎn)業(yè)具有高能耗、高排放的特點(diǎn)，對(duì)電力、熱力等能源需求量大。同時(shí)，氫氣既可以作為合成氨/甲醇生產(chǎn)等領(lǐng)域的原材料，也可用于石油煉化中的加氫裂化環(huán)節(jié)，在化工領(lǐng)域用途廣泛。因此，傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)可從傳統(tǒng)高耗能領(lǐng)域和用氫領(lǐng)域兩方面分開討論其與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展?jié)摿Α?/span>

圖2 傳統(tǒng)能源化工產(chǎn)業(yè)中的高耗能與主要用氫領(lǐng)域示意圖

如圖2所示，整體來看，高耗能領(lǐng)域集中在原油、煤炭、原鹽的初級(jí)加工過程和消費(fèi)量較高的產(chǎn)品生產(chǎn)工程中，比如煉油過程、電石生產(chǎn)和煤制合成氨及甲醇等。因?yàn)檫@些過程基本都涉及加熱過程，用于原料的預(yù)處理、產(chǎn)品的合成及物料的凈化，這些過程需要的蒸汽等熱源，通常依賴于煤炭、天然氣等化石燃料的燃燒，而化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)更是需要特定溫度和壓力條件，也就伴隨著能量消耗、碳排放的顯著增加。其中，煤化工作為中國(guó)化工行業(yè)的重要路線，原料的使用決定了單位產(chǎn)品的碳排放比石油、天然氣等路線更高, 整體碳排放大，因此具備一定能效提升和清潔能源替代空間。另外，在化學(xué)工業(yè)中，氫氣是合成氨、甲醇等的主要原料之一，尼龍塑料、 農(nóng)藥、油脂化學(xué)和精細(xì)化學(xué)品加工中都需要加入氫氣來生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品。根據(jù)石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院數(shù)據(jù)，2023年全國(guó)氫氣消費(fèi)量約為4000萬t，其中合成氨、甲醇、煉油以及現(xiàn)代煤化工四個(gè)領(lǐng)域的用氫量占比為主要消費(fèi)領(lǐng)域，合計(jì)占比為83.7%。其中，99%的氫氣來源為灰氫，制氫過程的能耗和碳排放較高。因此，未來通過低碳清潔氫替代應(yīng)用潛力巨大。

2.2 協(xié)調(diào)發(fā)展方向現(xiàn)狀

2.2.1 直接采購(gòu)綠電

國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021—2023年，全國(guó)綠電交易的成交電量呈現(xiàn)出顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)，分別為87億、181億、697億kWh，年均增長(zhǎng)率達(dá)到283%。能源化工企業(yè)選擇直接采購(gòu)綠電主要出于幾個(gè)原因。首先，該方式可快速提高企業(yè)清潔能源使用比例，有效減少碳排放；其次，相比自建新能源項(xiàng)目，直接采購(gòu)綠電投資門檻較低，無需大量前期資本投入和長(zhǎng)期運(yùn)維，能夠更靈活地管理能源成本；此外，這種方式可以避免自建項(xiàng)目可能面臨的土地限制、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和人才短缺等挑戰(zhàn)。根據(jù)調(diào)研，多數(shù)化工企業(yè)都擁有直接采購(gòu)綠電的實(shí)際需求，且普遍希望將至少30%以上電力需求用綠電替代，這類企業(yè)通常規(guī)模較大、具有一定社會(huì)責(zé)任感或主要產(chǎn)品以出口導(dǎo)向型為主，看重綠電的綠色屬性和附加值。

2.2.2 可再生能源替代

對(duì)于所處廠區(qū)及周邊土地資源充足的企業(yè)，可集中布局光伏發(fā)電項(xiàng)目以補(bǔ)充自身清潔電力需求，新能源就地消納也可大幅減少電力傳輸損耗并且提高能源利用效率。一方面，利用現(xiàn)有場(chǎng)地建設(shè)光伏設(shè)施，不僅節(jié)約了土地資源，還降低了項(xiàng)目開發(fā)成本。另一方面，依托已有的電力設(shè)施，新能源項(xiàng)目的并網(wǎng)也更為便利。例如，中國(guó)石油在新疆、甘肅等地的油田及化工廠內(nèi)自建了多個(gè)集中式光伏發(fā)電項(xiàng)目。國(guó)能寧煤公司在寧東能源化工基地建有400萬t/a煤制油項(xiàng)目，并于2023年在廠區(qū)周邊建成200萬kW復(fù)合光伏基地項(xiàng)目，總投資超100億元。隨著技術(shù)進(jìn)步和成本下降，未來化工企業(yè)自建新能源項(xiàng)目的規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2.3 電解水制氫與氫氨醇一體化

綠氫一方面生產(chǎn)過程可實(shí)現(xiàn)零碳排放，另一方面能夠以其大規(guī)模、長(zhǎng)周期、長(zhǎng)距離等儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)有效解決能源消納問題。據(jù)公開資料，截至2024年9月，中國(guó)已投產(chǎn)的電解水制綠氫項(xiàng)目產(chǎn)能共計(jì)5.45萬t/a，預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到14萬t/a，其中大部分位于我國(guó)西北地區(qū)。當(dāng)前近乎80%的綠氫下游應(yīng)用于化工生產(chǎn)。我國(guó)西北地區(qū)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟，將電解水制氫裝置直接耦合煤化工裝置以替代傳統(tǒng)灰氫，是當(dāng)前綠氫與煤化工耦合實(shí)現(xiàn)低碳排放的應(yīng)用場(chǎng)景。除此之外，以綠氫為原料制備綠氨、綠醇等具有更廣泛的應(yīng)用潛力，其作為大宗化學(xué)品的下游產(chǎn)業(yè)鏈完善，有望借此構(gòu)建綠色低碳的化工產(chǎn)業(yè)鏈。

中國(guó)石化在新疆庫(kù)車的綠氫耦合項(xiàng)目是中國(guó)首個(gè)萬噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目產(chǎn)出的氫氣通過管道輸送到中國(guó)石化塔河煉化替代現(xiàn)有天然氣制氫，每年可減少二氧化碳排放48.5萬t。中國(guó)石化內(nèi)蒙古鄂爾多斯風(fēng)光融合綠氫示范項(xiàng)目是全球最大的綠氫耦合煤化工項(xiàng)目，年制綠氫3萬t、綠氧24萬t，總投資約57億元。項(xiàng)目產(chǎn)出的綠氫和綠氧將由管道就近輸送至中天合創(chuàng)鄂爾多斯煤炭深加工示范項(xiàng)目，替代部分煤制氫，預(yù)計(jì)可減少二氧化碳排放143萬t/a。這些項(xiàng)目的實(shí)施展示了中國(guó)石化在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游的持續(xù)發(fā)力，以及其在推動(dòng)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)從示范運(yùn)行到規(guī)?；逃棉D(zhuǎn)變中的積極作用。

綠氫下游產(chǎn)品豐富多樣，可以延伸出一系列的低碳產(chǎn)品。在綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，利用綠氫制備合成氨和甲醇是主要消納途徑。氫氨醇一體化項(xiàng)目集成綠氫、綠氨和綠醇生產(chǎn)，是中國(guó)新能源與化工產(chǎn)業(yè)耦合的一大典型模式，其基本環(huán)節(jié)包括利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源通過電解水制氫，再將氫氣與氮?dú)饣蚨趸己铣砂被蚣状迹状伎梢陨a(chǎn)乙烯、丙烯及下游產(chǎn)品，形成從能源生產(chǎn)到化工產(chǎn)品制造的完整產(chǎn)業(yè)鏈。這種模式提高了能源效率，降低了成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了零碳排放。當(dāng)前，全國(guó)多省出臺(tái)2025年綠氫產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃政策，可再生能源耦合氫氨醇一體化項(xiàng)目成為投資熱點(diǎn)。

2.2.4 配套電化學(xué)儲(chǔ)能

對(duì)化工企業(yè)而言，布局儲(chǔ)能項(xiàng)目不僅能夠提高能源利用效率，優(yōu)化生產(chǎn)流程，還能實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的平滑調(diào)節(jié)，有效進(jìn)行“削峰填谷”，避免能源浪費(fèi)。在支持可再生能源應(yīng)用方面，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以解決風(fēng)能、太陽能等可再生能源的間歇性問題，提高其消納比例，助力企業(yè)減少化石能源消耗，降低碳排放。作為備用能源，儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力故障或緊急情況下可提供應(yīng)急供電，保障生產(chǎn)連續(xù)性和安全性。此外，儲(chǔ)能技術(shù)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，可支持企業(yè)的智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高生產(chǎn)和管理效率。從經(jīng)濟(jì)效益角度來看，通過參與電力市場(chǎng)的調(diào)頻調(diào)峰服務(wù)，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可為企業(yè)創(chuàng)造額外收益。2022年12月，國(guó)際化工巨頭巴斯夫在國(guó)內(nèi)的首個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目在上海浦東大中華區(qū)總部啟用。該智能儲(chǔ)能電站采用磷酸鐵鋰電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，單次循環(huán)可儲(chǔ)存總?cè)萘?/span>12MWh的可再生能源電力。巴斯夫表示該智能儲(chǔ)能電站不僅有助于穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行效率，保障基地電力穩(wěn)定，同時(shí)還可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可再生能源電力的“錯(cuò)峰收儲(chǔ)”和“移峰填谷”，提升綜合利用效率。

2.2.5 發(fā)展上游新能源材料

新能源行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)將帶動(dòng)上游組件和部件對(duì)關(guān)鍵新材料的需求進(jìn)一步增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)百億元。西北部分重點(diǎn)地區(qū)已建立了相對(duì)完善的風(fēng)電、光伏設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵化工新材料的需求預(yù)計(jì)將保持旺盛。國(guó)內(nèi)許多化工企業(yè)如中國(guó)石化、萬華化學(xué)等已開始在相關(guān)新能源材料如碳纖維、EVA和POE等領(lǐng)域進(jìn)行研究和產(chǎn)業(yè)布局，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化逐漸成熟。同時(shí)，仍有許多關(guān)鍵材料面臨國(guó)產(chǎn)化程度低、技術(shù)難度大等瓶頸，如高性能復(fù)合材料、電解槽與燃料電池催化劑、質(zhì)子交換膜等?；て髽I(yè)可針對(duì)性開發(fā)市場(chǎng)機(jī)遇大且成長(zhǎng)性強(qiáng)的材料，為自身業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)探索新機(jī)會(huì)。

2.2.6 生物質(zhì)能

除風(fēng)能、太陽能和綠電制氫等新能源利用形式外，生物質(zhì)能作為零碳能源，其高值資源化利用具有重要的意義。生物基燃料泛指由生物質(zhì)組成、萃取或轉(zhuǎn)化得到的固體、液體或氣體燃料，包括生物天然氣、生物乙醇、生物航煤、生物柴油等，可以替代由石油制取的汽油、煤油、柴油等，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。其中，生物天然氣和生物乙醇主要通過生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生，目前國(guó)內(nèi)已建成大型沼氣、生物天然氣工程7700余項(xiàng)，產(chǎn)能約13.7億m³/a，供氣47.8萬戶。此外，生物航煤和生物柴油目前發(fā)展迅速。中國(guó)石化生產(chǎn)的生物航煤于2015年首次商業(yè)載客飛行成功。但由于生物航煤生產(chǎn)技術(shù)要求高，目前國(guó)內(nèi)僅中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化和河南君恒生物獲得了適航證書。與歐美國(guó)家相比，我國(guó)的生物柴油產(chǎn)業(yè)起步較晚，目前以出口導(dǎo)向?yàn)橹鳎瓿隹谏锊裼图s百萬噸，國(guó)內(nèi)生物柴油因價(jià)格較高導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有限。國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)有和卓越新能、嘉澳環(huán)保等。

2.3 新能源與傳統(tǒng)能源化工協(xié)調(diào)發(fā)展意義

2.3.1 化工產(chǎn)業(yè)可作為綠電消納重要方式

高耗能化工產(chǎn)業(yè)可促進(jìn)綠電消納。高耗能化工產(chǎn)業(yè)對(duì)綠電需求量高，可促進(jìn)綠電的產(chǎn)生和消納，除了自建綠電設(shè)施外，許多企業(yè)也采取直接購(gòu)買綠電方式。近年來，國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先化工企業(yè)已開始直接采購(gòu)綠電以進(jìn)一步提升生產(chǎn)過程的零碳和可持續(xù)水平，部分項(xiàng)目如巴斯夫廣東湛江一體化基地通過綠電采購(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)“100%綠電供應(yīng)”。另外化工產(chǎn)業(yè)對(duì)綠氫的需求可促進(jìn)綠電消納。新能源制氫產(chǎn)業(yè)是擴(kuò)大新能源消納的重要手段。一方面，氫能可作為重要的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能手段盡可能地保留綠電的能量，從儲(chǔ)能容量和時(shí)長(zhǎng)來看優(yōu)于已知的其他所有儲(chǔ)能方式。另一方面，綠氫作為清潔原料在化工行業(yè)中有較大利用潛力，綠氫成本若達(dá)到合理水平有望替代或部分替代現(xiàn)有灰氫供應(yīng)。無論從儲(chǔ)能或是化工原料屬性來看，綠氫需求的快速增長(zhǎng)將進(jìn)一步促進(jìn)綠電的消納。

2.3.2 化工產(chǎn)業(yè)耦合綠電有利于電網(wǎng)調(diào)峰

化工行業(yè)作為用電大戶，具有巨大的需求側(cè)響應(yīng)潛力，有望成為支撐新型電力系統(tǒng)的重要力量，可通過多種創(chuàng)新模式支撐電網(wǎng)調(diào)峰。比如，推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)，聯(lián)合新能源發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力就地消納；推廣綠氫與新能源耦合模式，為化工生產(chǎn)提供清潔原料；優(yōu)化生產(chǎn)工藝形成柔性調(diào)節(jié)能力，將高耗電工序轉(zhuǎn)為可中斷模式以錯(cuò)峰運(yùn)行；依托需求響應(yīng)項(xiàng)目實(shí)時(shí)匹配電網(wǎng)調(diào)度指令，通過智能監(jiān)測(cè)設(shè)備主動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷。同時(shí)利用氫氣、甲醇等化工產(chǎn)品的儲(chǔ)能特性，在用電低谷期擴(kuò)大生產(chǎn)儲(chǔ)存，高峰期減少產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)電力供需間接平衡。這些措施不僅通過儲(chǔ)能調(diào)峰、工藝優(yōu)化和產(chǎn)品蓄能平衡電網(wǎng)波動(dòng)，還能依托綠電替代降低用能成本，促進(jìn)可再生能源消納與化工產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的協(xié)同發(fā)展，形成經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的雙重效益。例如源網(wǎng)荷儲(chǔ)模式通過廠區(qū)風(fēng)光電配套儲(chǔ)能，既緩解電網(wǎng)外送壓力，又支撐調(diào)峰需求；而柔性生產(chǎn)體系與智能管控系統(tǒng)的結(jié)合，則使生產(chǎn)計(jì)劃精準(zhǔn)匹配電力供需曲線，實(shí)現(xiàn)資源利用效率的全面提升。

2.4 傳統(tǒng)化工與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展問題分析

2.4.1 化工連續(xù)性與新能源波動(dòng)性的適應(yīng)性改造

大部分傳統(tǒng)化工工藝都是連續(xù)穩(wěn)定的剛性生產(chǎn)過程，生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)節(jié)過程需要較長(zhǎng)的時(shí)間且需要經(jīng)歷階梯過渡。而新能源的特點(diǎn)在于其波動(dòng)性較大，導(dǎo)致其無法直接匹配傳統(tǒng)化工過程的用能需求。為了更好協(xié)調(diào)化工用能需求與新能源發(fā)電的特點(diǎn)，現(xiàn)階段已有不少研究針對(duì)綠電制取綠氫/氨/醇的工藝進(jìn)行靈活化適應(yīng)性改造，方法包括將裝置小型化或采取柔性工藝等策略。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織的研究，以合成氨為例，裝置小型化是將大型的綠氨生產(chǎn)系統(tǒng)拆分為多套電解水制氫裝置和合成氨裝置，配合新能源的波動(dòng)，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，多套裝置組合輪替運(yùn)行。由于化工生產(chǎn)存在規(guī)模效應(yīng)，一般大規(guī)模生產(chǎn)裝置的單位產(chǎn)能成本低于小規(guī)模生產(chǎn)裝置的單位產(chǎn)能成本，因此這一策略經(jīng)濟(jì)性較差，目前尚未有項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用。而目前行業(yè)中在開發(fā)的柔性合成氨工藝致力于解決綠氫供應(yīng)量波動(dòng)、生產(chǎn)負(fù)荷不確定造成的生產(chǎn)穩(wěn)定性、安全性與經(jīng)濟(jì)性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控問題，但由于相較傳統(tǒng)工藝需要增加更多的控制設(shè)備，裝置建設(shè)成本相較傳統(tǒng)工藝增加20%～40%。目前，柔性合成氨項(xiàng)目國(guó)內(nèi)已有在建示范項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2030年實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

2.4.2 技術(shù)創(chuàng)新問題

以電解水制氫為例，盡管電解水制氫技術(shù)在近年來取得了顯著進(jìn)展，但仍存在諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。目前主流的電解水制氫技術(shù)包括堿性水電解（ALK）、固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）和高溫固體氧化物電解（SOEC）四種。在我國(guó)，ALK水電解技術(shù)已經(jīng)完成商業(yè)化，產(chǎn)業(yè)鏈整體比較成熟，PEM技術(shù)目前處于商業(yè)化初期，受益于各地政策規(guī)劃，未來行業(yè)規(guī)模與產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)有望進(jìn)一步加強(qiáng)；SOEC與AEM技術(shù)目前大部分處于研發(fā)與示范階段，僅有少量產(chǎn)品試點(diǎn)商業(yè)化。目前，堿性水電解（ALK）技術(shù)由于其成熟度和成本優(yōu)勢(shì)，成為主流選擇，但存在電解效率低、反應(yīng)速度慢等問題。

2.4.3 經(jīng)濟(jì)性問題

經(jīng)濟(jì)性問題也是一個(gè)重要因素。參與電網(wǎng)調(diào)峰可能會(huì)增加化工企業(yè)的設(shè)備投資和運(yùn)營(yíng)成本，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，化工生產(chǎn)對(duì)安全性要求極高，頻繁調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷可能會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要開發(fā)更加先進(jìn)的安全管理技術(shù)和系統(tǒng)，確保在參與調(diào)峰的同時(shí)保證生產(chǎn)安全。以電解水制氫為例，根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，即使在風(fēng)電折合電價(jià)為0.5元/kWh的理想情況下，ALK電解水制氫的成本仍高達(dá)44元/kg，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)灰氫。質(zhì)子交換膜（PEM）技術(shù)雖然在效率和靈活性方面表現(xiàn)更佳，但其高昂的成本（約59元/kg，相比ALK的44元/kg）限制了大規(guī)模應(yīng)用。此外如碳捕集利用（CCU）合成綠色甲醇和生物質(zhì)氣化耦合綠氫制甲醇等尚處于示范階段，效率和成本都需要進(jìn)一步優(yōu)化。設(shè)備投資成本也是一大負(fù)擔(dān)，PEM電解槽的投資成本約為ALK的1倍以上，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本約為ALK的2～3倍。高昂的投資和后期運(yùn)營(yíng)成本嚴(yán)重影響了綠氫項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.領(lǐng)先化工企業(yè)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，國(guó)際領(lǐng)先的化工企業(yè)積極響應(yīng)碳中和目標(biāo)，加大在新能源領(lǐng)域的投入。領(lǐng)先企業(yè)在新能源領(lǐng)域的布局集中在綠色能源使用和新能源材料生產(chǎn)兩方面。通過使用綠色能源有效降低企業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放，是化工企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)碳中和的必然選擇。從綠色能源的選擇來看，企業(yè)使用最普遍的綠色能源主要包括綠電和氫能，一些企業(yè)也會(huì)采用生物質(zhì)能或地?zé)崮艿?/span>能源。此外，在雙碳背景下新能源材料的市場(chǎng)需求隨之增長(zhǎng)，化工企業(yè)也對(duì)新能源材料進(jìn)行了規(guī)劃和布局。目前行業(yè)頭部企業(yè)布局的新能源材料主要包括各類風(fēng)電材料、光伏材料和鋰電池材料等。頭部企業(yè)的新能源詳細(xì)布局情況參考表1。

表1 頭部化工企業(yè)新能源領(lǐng)域布局

注：○——投資；□——與其他企業(yè)/研究機(jī)構(gòu)合作；△——提供產(chǎn)品；◇——提供技術(shù)；☆——購(gòu)買使用（包括購(gòu)電協(xié)議和購(gòu)買綠證）。

4.結(jié)  論

總體來看，傳統(tǒng)化工與新能源產(chǎn)業(yè)具備協(xié)同發(fā)展的巨大潛力，也屬于國(guó)家和地區(qū)對(duì)于促進(jìn)新能源行業(yè)大發(fā)展和協(xié)同傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行高質(zhì)量發(fā)展的重要鼓勵(lì)方向。目前，國(guó)內(nèi)外多家傳統(tǒng)化工企業(yè)提早在新能源相關(guān)領(lǐng)域有所布局，并將其視為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)承諾的重要途徑。傳統(tǒng)化工與新能源產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展可幫助促進(jìn)綠電消納和電網(wǎng)調(diào)峰。現(xiàn)有的主要協(xié)調(diào)發(fā)展路徑包括直接采購(gòu)綠電、可再生能源替代、電解水制氫與氫氨醇一體化、配套電化學(xué)儲(chǔ)能及發(fā)展上游新能源材料等。從市場(chǎng)潛力分析，電解水制氫和氫氨醇一體化與傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程關(guān)聯(lián)度高，且具有較大市場(chǎng)增長(zhǎng)空間，因此是眾多企業(yè)的投資熱點(diǎn)。隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，新能源材料作為上游關(guān)鍵原材料具備良好的增長(zhǎng)空間。中國(guó)化工企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)與新能源行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展聯(lián)系，理性和有序探索自身業(yè)務(wù)與新能源的協(xié)同發(fā)展路徑，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和可持續(xù)增長(zhǎng)提供有力支撐。

轉(zhuǎn)載自：化工好料到haoliaodao.com

來源：中國(guó)化工信息周刊