6月30日，中石化新疆庫車2萬噸/年綠氫示范項目順利產氫，并通過管道輸送到中石化塔河煉化替代現有天然氣制氫。該項目綠氫規?？赏耆娲訜捇烊粴庵茪洚a能，是我國首次實現萬噸級綠氫煉化工業應用。能景研究結合制氫行業發展情況，從規模、場景、制氫來源、技術、設備方案等角度對庫車項目進行剖析，以供行業參考。

(資料圖片僅供參考)

01 規模上：首次提出、首先落地的萬噸項目，開啟了大規模綠氫應用時代

從規劃到落地，歷時兩年多。中石化庫車項目從2021年2月進入可研階段，2021年11月底宣布啟動，2022年1月啟動設計采購總承包招標（EPC），3月正式開工建設，5月完成電解水制氫裝備招投標，11月制氫設備安裝完成；到2023年6月，順利建成產氫。

庫車項目之后，陸續有更多萬噸級項目規劃誕生。根據能景研究統計，自2021年下半年開始萬噸項目宣布陸續變多，其中2022年宣布有40多項，2023年上半年宣布有20多項。截止到2023年6月，我國已規劃有80多項萬噸級綠氫項目，其中明確用于工業應用的項目達到了40多項。

進入2023年，萬噸級大項目陸續落地。在2023年已有近10項萬噸級處于建設或前期可研、環評階段，如3.2萬噸/年大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目，1萬噸/年納日松光伏制氫產業示范項目，3萬噸/年烏審旗風光融合綠氫化工示范項目，9萬噸/年中煤離網型風光制氫合成綠氨技術示范項目等。

能景研究統計，2023年上半年綠氫招標規模達790 MW左右，其中三項萬噸級項目招標總規模達到550 MW。下半年，從項目籌備進展來看，預計還將有1-2項萬噸級項目進入招標階段，將產生250-700 MW堿性電解槽需求。全年電解槽需求或將達到1.5 GW。

02 消納場景上：綠氫用于石油煉化場景，工業領成為綠氫消納的重要場景

本項目的綠氫將用于塔河煉化廠。本項目的綠氫是替代20000 Nm3/h的天然氣/煉廠干氣重整制氫工藝。根據披露的相關資料，塔河煉化目前約有4萬噸/年催化重整裝置副產氫及20000 Nm3/h的天然氣/煉廠干氣重整制氫產能，主要用于航煤加氫、汽柴油加氫、硫磺回收等生產活動。庫車項目綠氫用于替代天然氣/煉廠干氣重整制氫部分，補充副產氫氣需求缺口。

實現天然氣資源的替代具備可行性。我國天然氣稀缺，天然氣制氫的工業應用相對缺乏經濟性及政策支持，具有一定的綠氫替代潛力。根據能景研究調研，東部地區（以北京、山東為例）天然氣制氫成本可達20元/kg，新疆近14元/kg。東西部天然氣制氫成本相差較大的原因在于東部地區工業用途天然氣價格較高，約2.6-5元/m3，新疆工業用途天然氣價格相對較低，約1.85元/m3。

2023年庫車項目制氫成本約18元/kg左右。新疆地區存在較多的棄風棄光，月度棄電率可達10%。根據測算預估，正式投運后若結合外購棄電制氫，棄電價格達到0.1元/kWh時綠氫成本預計可降低到13元/kg以下，初步低于天然氣制氫并接近煤制氫。

工業場景消納開始變多，其下游消納與運營企業相關。中石油、中石化等油氣公司優先探索綠氫在油氣化工領域的應用，而其他發電集團將更多選擇綠氫替代煤制甲醇與煤制合成氨。如國家能源集團的國能寧煤綠氫耦合煤制油化工示范項目，中國能源建設集團的中能建遼寧臺安縣新能源制氫制氨項目，國家電力投資集團的大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目等。

能景研究認為，一方面，我國各大發電集團與煤電、煤化工行業關系緊密，具有項目開展的技術及產業基礎；另一方面，煤制甲醇、煤制合成氨碳排放約是天然氣技術路徑的4倍，每年產生碳排放接近化工部門總碳排的40%，而綠氫替代是重要的減碳探索方向。

03 制氫來源上：采用光伏直接制氫，立足資源稟賦設計經濟、可靠方案

庫車項目采用光伏制氫一體化建設模式。根據此前披露的數據顯示，該光伏發電項目總裝機規模為355 MWp，光伏發電和制氫工廠緊鄰，同時項目建設電網、變電站等，所有光伏電力供應綠氫生產，光伏不發電時段的用電缺口由外購綠電補齊。新疆地區太陽能光照資源總量在全國排名第二，可充分保障綠氫規?；a。新疆月度棄光率常常可達10%水平，且其戈壁灘地區大多屬于光伏I類資源區。庫車項目光伏發電廠位于新疆牙哈鎮戈壁灘，年均日照小時數為 3200-3400 h，光伏年利用小時數可達1600 h，大幅超出東部地區年利用小時數1400 h左右的水平。

目前各地項目因地制宜選擇電力來源種類，總體上以光伏、光伏/風電為主。據能景研究不完全統計，截至2023年6月全國建成、在建及規劃中綠氫項目的電力來源，按項目數量劃分光伏約占46%，光伏/風電占35%，風電占13%，光熱等其他類型占6%。部分地區因資源豐富程度而有所變化，如吉林西北部白城、松原、大安地區風能豐富，故其風電制氫項目較多，數量占比達到28%，光伏/風電占69%，光伏僅3%。

04 技術突破上：克服了柔性制氫與穩定供氫難題

風光波動性與制氫、用氫匹配是技術亟需突破點。帶來了綠氫生產與供應的波動性，阻礙著綠氫的工業規?；瘧?。制氫方面，風電光伏的功率輸出隨機性危害設備壽命及生產安全。一方面，電解槽功率隨風光電源功率頻繁波動將損害電極等的壽命；另一方面，電解槽陰陽極氣壓差隨運行功率波動，有可能導致氫氣中氧含量提高，不利于生產安全。供應方面，風電光伏的晝夜周期波動性不利于綠氫穩定連續供應。而化工、冶金等工業部門的生產具有工藝嚴格、晝夜連續、不可中斷等特點，需要綠氫供應同時實現供應平穩性與晝夜不間斷性。

本項目突破適時適應風光耦合的柔性制氫技術。其中的關鍵要素和部件包括晶閘管整流技術、智能控制系統技術等。晶閘管整流是實現交直流電轉換的核心部件，負責在風光波動性場景下實現快速響應波動、保證高效低能耗電力轉換、保證諧波達標等目標，為電解槽工作提供穩定安全的電源環境。另一方面，智能控制系統技術是制氫系統控制及監管的核心技術，負責實現多臺套制氫設備間的高效協調控制與管理、制氫設備運行狀態的智能監測與分析，提高對風光波動的應對能力。

儲運輸工藝技術的方案突破了綠氫供應穩定性難題。綠氫儲運輸工藝技術由儲氫罐、輸氫管道等技術組成，關鍵在于協調平衡庫車項目的綠氫存量與塔河煉化用氫需求量，通過高效調度保障綠氫供應穩定性。

其中，儲氫罐是緩沖制氫、用氫供需關系的調度中心。庫車項目配套10套2000 m3 1.55 MPa球形儲氫罐，能夠存儲電解槽工作12 h左右的產氫量，可將日間未消納的綠氫保存到夜間消納。

輸氫管道是及時響應下游需求的通道。庫車項目建設了6.5 km管道輸氫，配套3臺14000 Nm3/h氫氣外輸壓縮機升壓制3.2MPa，將綠氫輸送至塔河煉化。

05 設備選擇上：具備項目經驗及技術能力，對綜合實力考驗更大

庫車項目優選經驗豐富、技術布局強的設備企業。項目采購的52臺1000 Nm3/h堿性電解槽主要由項目經驗和綜合實力較為突出的廠商提供，考克利爾競立、隆基氫能、中船718所3家分別供應24、16和12臺。

當前綠氫項目發展仍處于早期，更需要電解槽廠商具有豐富的供貨經驗以及技術積累，能夠為大型項目提供從裝備零部件到系統集成的可靠方案。如庫車項目電解槽招標過程中，要求投標企業在開標20天內完成1000 Nm3/h堿性電解槽“四對一”方案（四臺電解槽共用一套氣液處理和一套純化設施）實證測試工作，或提供已有同等技術證明。再此要求下，供貨經驗、技術能力缺一不可。

更多設備企業開啟承擔項目。隨著產業不斷發展，從2023年上半年招投標情況來看，逐漸也有更多企業進入到中標行列中。上半年已披露中標企業的483 MW綠氫項目中，陽光電源、隆基氫能、派瑞氫能、長春綠動四家企業約占了中標總規模的84%；其他7家企業中標共約78 MW，占約16%?？梢灶A見，隨著在較小規模項目中的經驗及技術積累，其他電解槽企業的市場空間也將逐漸打開。

06 小結

庫車項目是我國首個規劃、首個落地的萬噸級綠氫工業應用項目，其在綠氫替代天然氣制氫、規?；夥茪涞壬虡I模式上做到了經濟性、資源稟賦等方面相耦合，在柔性制氫、穩定供氫等技術難點上采取了智能控制系統、儲運氫技術調度等方案，在制氫設備采購上選取了“四對一”的特有系統設計，較為完善地體現了規?；G氫工業應用中遇到的挑戰與解決方案。

另一方面，庫車項目之后，綠氫工業應用項目的推進仍存在著GW級項目建設、完全離網制氫等諸多尚未探索的領域，也在柔性制氫、穩定供氫等方面也還存在著更多技術路徑與解決方案等待驗證。

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