柔性電子助力石化與新能源產業(yè)耦合發(fā)展

　　在推動石化產業(yè)與新能源產業(yè)耦合過程中，發(fā)展新能源技術至關重要。在眾多新能源技術中，柔性光伏發(fā)電憑借其獨特的優(yōu)勢，可有效提升光伏組件的效率和穩(wěn)定性，對于推動石化產業(yè)與新能源耦合具有更好的促進作用。

　　當前，新一輪科技革命與產業(yè)變革正蓄勢待發(fā)。在碳基材料與光電過程結合的基礎上，加速孕育著以光電子產業(yè)為先導的柔性電子未來產業(yè)近年來，柔性電子規(guī)模迅速擴張，正在發(fā)展成為國家未來新興支柱產業(yè)。柔性電子是在學科高度交叉融合基礎上形成的顛覆性技術、前沿技術，將突破經典硅基電子學的局限，為后摩爾時代器件設計集成、能源革命、航空航天、公共安全、醫(yī)療技術變革提供創(chuàng)新引領?；谌嵝噪娮酉嚓P研究的技術突破勢必將極大地推動當前信息技術和未來產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所副所長常紀文：

依托能源優(yōu)勢打造產業(yè)優(yōu)勢

　　“十四五”期間，我國致力于推動降碳減污協(xié)同增效，在構建新型能源體系的同時，大力耦合發(fā)展綠色低碳新型產業(yè)體系，促進經濟社會全面綠色轉型。

　　在產業(yè)布局方面，依托新型能源體系耦合打造新型產業(yè)體系的發(fā)展路徑，在一些地方得到示范推廣和應用。

　　與新型能源耦合生產的綠氫、綠氨、綠色甲醇等綠色低碳產品，在重化工業(yè)、交通和社會生活領域用途廣泛，市場潛力巨大。

　　今后，石化產業(yè)應加強改革和統(tǒng)籌協(xié)調，系統(tǒng)開展科技研發(fā)和產業(yè)示范，在大力推進新型能源體系構建的同時，更大范圍地耦合發(fā)展綠色低碳新型產業(yè)體系，利用新型能源耦合推進傳統(tǒng)產業(yè)體系的綠色低碳改造升級。

中國可再生能源學會副理事長蔣利軍：

化工行業(yè)有望成為綠氫消納“主戰(zhàn)場”

　　中國氫能產業(yè)正從試點探索逐步進入到有序破局的新階段。目前，各地政府正通過差異化手段支持綠氫發(fā)展，比如京津冀、長三角、珠三角已形成燃料電池汽車產業(yè)鏈集群，“三北”地區(qū)依托風光資源優(yōu)勢和工業(yè)基礎成為綠氫生產核心區(qū)。

　　總體來說，氫能產業(yè)發(fā)展呈現3個新特征：一是可再生能源發(fā)展成為氫能產業(yè)的“主需求”，二是綠氫的工業(yè)應用成為氫能產業(yè)的“主戰(zhàn)場”，三是央國企入局成為發(fā)展氫能產業(yè)的“主力軍”。

　　化工行業(yè)因其成熟的用氫需求與低碳轉型壓力，有望成為綠氫消納的“主戰(zhàn)場”。目前來看，發(fā)展綠氫化工需要解決可再生能源具有波動性與化工行業(yè)需要穩(wěn)定的能源供應間的矛盾。

中國石油大學(北京)中國能源戰(zhàn)略研究院院長張奇：

破解綠氫與石化產業(yè)耦合“不可能三角”

　　綠氫與石化產業(yè)耦合發(fā)展對提升能源利用效率和推進綠色轉型至關重要，相關技術和發(fā)展模式備受業(yè)界關注。

　　綠氫與石化產業(yè)耦合發(fā)展主要面臨3方面挑戰(zhàn)。一是綠氫全產業(yè)鏈技術經濟特性不明晰。二是現有研究大多為單一綠氫技術的經濟性分析。三是全產業(yè)鏈商業(yè)模式和政策影響不明確。

　　基于多學科交叉的技術經濟決策優(yōu)化建模可助力企業(yè)作出兼具經濟性、環(huán)保性和穩(wěn)定性的最優(yōu)投資決策。基于各地情況差異，該模型可實現綠氫全產業(yè)鏈動態(tài)平衡，降低系統(tǒng)整體成本。同時，考慮到不同聯(lián)網方式、實時運行模式和實時定價機制的影響，該模型能夠優(yōu)化綠氫與石化耦合產業(yè)鏈的技術經濟性。

上海交通大學化學化工學院教授馬紫峰：

以正極材料為牽引帶動SIBs向新向強

　　鈉離子電池(SIBs)被業(yè)界認為是極具潛力的儲能系統(tǒng)和智能電網解決方案。近年來，以SIBs為基礎的儲能系統(tǒng)應用不斷涌現，相關技術已從驗證示范邁入并網示范。

　　正極材料是SIBs發(fā)展的關鍵，挑戰(zhàn)也來源于此。上海交通大學紹興新能源與分子工程研究院自主創(chuàng)新并研發(fā)出鈉基層狀過渡金屬氧化物正極材料。該材料采用可規(guī)?；吞脊?jié)能正極材料合成工藝，完成了正極材料全電池及其針刺安全性測試。

　　目前，以鈉基層狀過渡金屬氧化物正極材料為基礎的全球首個化工園區(qū)兆瓦級NFPP鈉離子儲能示范項目，自2025年正式并網后穩(wěn)定運行，每天可正常兩充兩放，效率達91.36%。

國家能源投資集團有限責任公司原總經理助理張繼明：

做好三道“選擇題”

　　“十四五”“十五五”時期，煤化工發(fā)展的重點集中于產業(yè)技術升級、與新能源耦合發(fā)展、實現節(jié)能減碳3方面，要求煤化工企業(yè)盡可能用電力替代蒸汽驅動轉動設備、新能源需要就地消納。

　　可以想象，煤化工與新能源耦合發(fā)展將面臨三道選擇題。一是新能源如何就近消納，采用何種消納模式?二是選擇新能源還是大規(guī)模發(fā)展CCS作為主要的減碳方式?還是二者結合。三是選擇儲電、儲熱、儲氫以及電網配置等模式。

　　中科合成油建成并投用的“綠電+儲能+能源化工裝置”一體化耦合重大技術示范裝置為煤化工轉型樹立了標桿。

　　未來，相關管理部門可在充分調研行業(yè)內煤化工與新能源耦合發(fā)展情況的基礎上，充分論證不同模式的優(yōu)缺點，并擇優(yōu)推廣。

內蒙古伊泰化工有限責任公司董事長劉萬洲：

煤化工與新能源耦合需先過“兩關”

　　當前，推進煤化工與新能源耦合發(fā)展面臨“兩關”：經濟關和效率關。一方面，現階段應用綠氫的成本相對較高。另一方面，棄風棄光率也相對較高。

　　就此問題，目前較主流的解決方案是用棄風棄光制氫或采用“離網+儲能+制氫/儲氫”方法。值得注意的是，其中還有兩個關鍵難題：一是棄風棄光“不能用”;二是儲能電站“用不好”。

　　在全球原油供過于求、國內成品油需求下降、煤制油行業(yè)運營成本增加等背景下，伊泰化工開始對煤化工與新能源耦合發(fā)展進行探索，并具有一定優(yōu)勢。伊泰化工可同時消納氫能制取的兩大產物，推進煤化工與新能源耦合發(fā)展具有先天優(yōu)勢。

大連融科儲能技術發(fā)展有限公司總經理、高級工程師王曉麗：

釩液流電池助力石化業(yè)綠色低碳發(fā)展

　　近年來，釩液流電池憑借長壽命、高安全性等優(yōu)勢，在新型儲能市場持續(xù)擴大應用。

　　一直以來，大連融科儲能在釩液流電池儲能領域持續(xù)深耕，掌握釩液流電池完整自主知識產權，擁有從原材料、儲能介質和核心材料到系統(tǒng)集成的全產業(yè)鏈開發(fā)和制造能力，已實施全球首個百兆級液流電池儲能項目、全球首個大規(guī)模構網型混合型獨立儲能項目等典型應用案例。目前，大連融科儲能在建和已建成的釩液流電池儲能裝機量超過3.8吉瓦時，市場占有率近60%。

　　大連融科儲能釩電池已應用于中石油大慶儲能、中科合成油綠色化工+儲能等多個石化項目，助力石化產業(yè)綠色低碳發(fā)展。

中國科學院大連化學物理研究所研究員劉濤：

全釩液流電池已成儲能“新星”

　　近年來，全釩液流電池獲得國內外的廣泛關注，取得了快速發(fā)展，目前已進入商業(yè)化初期階段。

　　中國科學院大連化學物理研究所開發(fā)出復合多孔離子傳導膜和新一代高功率密度電堆關鍵技術等，支撐實施30余項商業(yè)化示范項目，推動全釩液流電池儲能技術走向產業(yè)化。

　　在電網側，由該所提供技術支持的全球首套100兆瓦/400兆瓦時全釩液流電池儲能調峰電站于2022年并網投運，全球首次新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組試驗于2024年成功開展。在用戶側，國內首臺套“綠電+大容量儲能+能源化工裝置”一體化耦合重大技術示范裝置成功應用，將為煤化工產業(yè)低碳發(fā)展提供技術范式和數據支撐。

碳能科技(北京)有限公司總工程師孫磊：

電化學為碳減排帶來更多可能

　　碳能科技致力于顛覆性電化學技術開發(fā)，自主研發(fā)的催化劑、膜電極、電解反應器和“碳捕集—利用一體化”工藝流程，結合綠電技術，將二氧化碳高效轉化為合成氣、合成油、綠色甲醇等具備工業(yè)應用價值的綠色化學品和新材料，在實現碳利用的同時，消納可再生能源，為助力構建“零碳”經濟賦能。

　　目前，碳能科技依托電化學平臺技術，構建起碳能、氫能、儲能三能并舉的發(fā)展格局，并均具有代表性技術。

　　未來，碳能將以科技創(chuàng)新應對需求變化。一是加大多元化碳中和技術布局和攻關;二是加強產業(yè)協(xié)同，積極融入并構建上下游協(xié)同融合的產業(yè)生態(tài);三是緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢和政策導向，推動碳中和產業(yè)從“價格戰(zhàn)”向“價值戰(zhàn)”的轉變。

山西沃能化工科技有限公司總工程師師少杰：

答好傳統(tǒng)產業(yè)與新能源耦合的“考卷”

　　在“雙碳”目標的時代號角聲中，鋼鐵行業(yè)綠色轉型已從“選擇題”變?yōu)?ldquo;必答題”。晉南鋼鐵充分發(fā)揮資源互補優(yōu)勢，形成了獨具特色的“鋼—焦—化—氫+綠電”的低碳產業(yè)鏈。

　　該產業(yè)鏈的技術創(chuàng)新有三大亮點：一是建成世界上首條利用轉爐煤氣、焦爐煤氣等副產煤氣制備乙二醇等載碳化工產品的新產線，二是自主設計并建成我國首套1860立方米高爐大規(guī)模噴吹化工富氫氣體工業(yè)化應用工程，三是開發(fā)鋼化聯(lián)產能源介質數字化集成管控技術。

　　在推進生產過程綠色化的同時，晉南鋼鐵也在推進產品結構綠色升級。目前，公司光伏設施占地面積超3萬畝，光伏裝機550兆瓦，年發(fā)電量超10億千瓦時。

北京化工大學教授劉振宇：

拓展綠氫應用新場景

　　隨著綠氫產業(yè)的迅速崛起，如何擴大其消納市場成為產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。綠氫的應用場景還需進一步拓展。開發(fā)“綠電供熱/綠氫還原”耦合碳酸鈣煅燒新技術，不僅能助力碳酸鈣煅燒過程實現零碳排放，還能進一步豐富和拓展綠氫應用場景，提高綠氫的消納能力。

　　近年來，北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室深耕“綠電供熱/綠氫還原”碳酸鈣煅燒新技術研究，將碳酸鈣熱解與還原煉制過程耦合，使碳酸鈣原位轉化成一氧化碳等化學品，實現源頭減排。實驗數據顯示，該模式具有大規(guī)模推廣的現實意義。

西安交通大學化工學院副院長陳飛：

以技術創(chuàng)新支撐石化產業(yè)變強

　　聚焦國家戰(zhàn)略和石化產業(yè)綠色低碳高質量發(fā)展需求，西安交通大學化工學院圍繞5個特色研究方向，開展應用基礎研究和成果轉化，積累了豐厚理論與技術優(yōu)勢。

　　在先進彈性體與特種聚酯領域，學院研發(fā)的生物基樣胎，濕地性能及節(jié)油性能均達到歐盟標簽法A級水平。在變革性催化反應技術領域，學院開發(fā)了低能耗、低碳排放氮氣—水光電催化合成氨技術及首套百噸級裝置等。在新能源化工過程強化領域，學院開發(fā)了高通量聚光太陽能高溫熱化學轉化儲能技術等。在智能高端化工裝備領域，學院開發(fā)了煉油裝置腐蝕預測與監(jiān)測控制一體化技術及裝備等。在智能化工系統(tǒng)集成與優(yōu)化領域，學院開發(fā)的系統(tǒng)集成技術每年在石化行業(yè)可產生經濟效益超億元。

北京化工大學教授邵明飛：

探索氫能制取新路徑

　　在電解水反應過程中，會伴隨生成多種活性氫與活性氧，若能合理調控并加以利用，有望成為工業(yè)合成反應的關鍵活性組分，從而開辟電解水制活性氫—氧耦合綠色加氫—氧化的化學合成新途徑。

　　開發(fā)以上技術的關鍵在于電解水活性中間體的調控及串聯(lián)耦合反應。為此，團隊提出電解水制氫耦合氧化概念，將陽極析氧過程與重要的工業(yè)氧化反應耦合，既能降低氧化過電位，提升陰極產氫/加氫效率，又有望在陽極端實現高附加值化學品的綠色氧化合成。經實際驗證，電解水制氫耦合氧化反應體系具有氧化電位低、附加值高、需求量大、與產氫規(guī)模匹配的優(yōu)勢。目前，在此基礎上，已建設了30余個反應系統(tǒng)，制氫效率大幅提升并獲得高值化學品。

中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員冀星：

生物能源與石化產業(yè)“1+1>2”

　　大量數據和研究表明，石化產業(yè)從產品端實施減排，效果更佳。在此基礎上，若將生物能源引入部分產業(yè)領域，可收獲“1+1>2”的效益目標。

　　一是煤制油與生物質能融合發(fā)展，可彌補油品短板。二是生物柴油與石化柴油融合可改善油品潤滑性，這也是二者結合的最佳切入點。目前，我國已經開發(fā)出凝點為-30攝氏度、-40攝氏度、-50攝氏度的生物柴油。按照國五柴油標準，生物柴油油品建立起獨立的、完整的油品系統(tǒng)已為時不遠。三是發(fā)展生物能源可為建設零碳石化園區(qū)提供支撐。按照目前國際通行規(guī)則，使用1噸生物柴油，相當于減排約3噸二氧化碳，這對零碳石化園區(qū)建設大有助益。

中石化洛陽工程有限公司教授級高級工程師梁龍虎：

促進石化產業(yè)與新能源“合作共贏”

　　當下，石化產業(yè)既要避免同質化競爭，又要積極推進發(fā)展方式綠色轉型。新能源作為推動油轉化和實現綠色可持續(xù)發(fā)展的抓手，被視為與石化產業(yè)“合作共贏”的不二之選。

　　目前，我國新能源的裝機容量全球第一，而新能源的消納能力與裝機容量還存在一定差距。同時，受風速、光照等因素的影響，新能源的利用率有待提高。因此，石化產業(yè)與新能源耦合發(fā)展要著重提高新能源利用效率，降低生產成本，通過建設一批具有示范意義且規(guī)模集約化、產業(yè)集群化的項目，不斷提高發(fā)展模式的經濟性。更重要的是，石化產業(yè)要布局高端化項目，拓展并延伸現有產業(yè)鏈，探索石化產業(yè)與新能源耦合發(fā)展的更多可能性。