柔性電子助力石化與新能源產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展

　　在推動(dòng)石化產(chǎn)業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)耦合過程中，發(fā)展新能源技術(shù)至關(guān)重要。在眾多新能源技術(shù)中，柔性光伏發(fā)電憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可有效提升光伏組件的效率和穩(wěn)定性，對(duì)于推動(dòng)石化產(chǎn)業(yè)與新能源耦合具有更好的促進(jìn)作用。

　　當(dāng)前，新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革正蓄勢(shì)待發(fā)。在碳基材料與光電過程結(jié)合的基礎(chǔ)上，加速孕育著以光電子產(chǎn)業(yè)為先導(dǎo)的柔性電子未來產(chǎn)業(yè)近年來，柔性電子規(guī)模迅速擴(kuò)張，正在發(fā)展成為國(guó)家未來新興支柱產(chǎn)業(yè)。柔性電子是在學(xué)科高度交叉融合基礎(chǔ)上形成的顛覆性技術(shù)、前沿技術(shù)，將突破經(jīng)典硅基電子學(xué)的局限，為后摩爾時(shí)代器件設(shè)計(jì)集成、能源革命、航空航天、公共安全、醫(yī)療技術(shù)變革提供創(chuàng)新引領(lǐng)?；谌嵝噪娮酉嚓P(guān)研究的技術(shù)突破勢(shì)必將極大地推動(dòng)當(dāng)前信息技術(shù)和未來產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所副所長(zhǎng)常紀(jì)文：

依托能源優(yōu)勢(shì)打造產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)

　　“十四五”期間，我國(guó)致力于推動(dòng)降碳減污協(xié)同增效，在構(gòu)建新型能源體系的同時(shí)，大力耦合發(fā)展綠色低碳新型產(chǎn)業(yè)體系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型。

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

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

　　今后，石化產(chǎn)業(yè)應(yīng)加強(qiáng)改革和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，系統(tǒng)開展科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)示范，在大力推進(jìn)新型能源體系構(gòu)建的同時(shí)，更大范圍地耦合發(fā)展綠色低碳新型產(chǎn)業(yè)體系，利用新型能源耦合推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)體系的綠色低碳改造升級(jí)。

中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)蔣利軍：

化工行業(yè)有望成為綠氫消納“主戰(zhàn)場(chǎng)”

　　中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)正從試點(diǎn)探索逐步進(jìn)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(zhǎng)三角、珠三角已形成燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈集群，“三北”地區(qū)依托風(fēng)光資源優(yōu)勢(shì)和工業(yè)基礎(chǔ)成為綠氫生產(chǎn)核心區(qū)。

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

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

中國(guó)石油大學(xué)(北京)中國(guó)能源戰(zhàn)略研究院院長(zhǎng)張奇：

破解綠氫與石化產(chǎn)業(yè)耦合“不可能三角”

　　綠氫與石化產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展對(duì)提升能源利用效率和推進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型至關(guān)重要，相關(guān)技術(shù)和發(fā)展模式備受業(yè)界關(guān)注。

　　綠氫與石化產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展主要面臨3方面挑戰(zhàn)。一是綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性不明晰。二是現(xiàn)有研究大多為單一綠氫技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析。三是全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)模式和政策影響不明確。

　　基于多學(xué)科交叉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)決策優(yōu)化建模可助力企業(yè)作出兼具經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈動(dòng)態(tài)平衡，降低系統(tǒng)整體成本。同時(shí)，考慮到不同聯(lián)網(wǎng)方式、實(shí)時(shí)運(yùn)行模式和實(shí)時(shí)定價(jià)機(jī)制的影響，該模型能夠優(yōu)化綠氫與石化耦合產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授馬紫峰：

以正極材料為牽引帶動(dòng)SIBs向新向強(qiáng)

　　鈉離子電池(SIBs)被業(yè)界認(rèn)為是極具潛力的儲(chǔ)能系統(tǒng)和智能電網(wǎng)解決方案。近年來，以SIBs為基礎(chǔ)的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，相關(guān)技術(shù)已從驗(yàn)證示范邁入并網(wǎng)示范。

　　正極材料是SIBs發(fā)展的關(guān)鍵，挑戰(zhàn)也來源于此。上海交通大學(xué)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(cè)試。

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

國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司原總經(jīng)理助理張繼明：

做好三道“選擇題”

　　“十四五”“十五五”時(shí)期，煤化工發(fā)展的重點(diǎn)集中于產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)、與新能源耦合發(fā)展、實(shí)現(xiàn)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(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)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(jié)合。三是選擇儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱、儲(chǔ)氫以及電網(wǎng)配置等模式。

　　中科合成油建成并投用的“綠電+儲(chǔ)能+能源化工裝置”一體化耦合重大技術(shù)示范裝置為煤化工轉(zhuǎn)型樹立了標(biāo)桿。

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

內(nèi)蒙古伊泰化工有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)劉萬洲：

煤化工與新能源耦合需先過“兩關(guān)”

　　當(dāng)前，推進(jìn)煤化工與新能源耦合發(fā)展面臨“兩關(guān)”：經(jīng)濟(jì)關(guān)和效率關(guān)。一方面，現(xiàn)階段應(yīng)用綠氫的成本相對(duì)較高。另一方面，棄風(fēng)棄光率也相對(duì)較高。

　　就此問題，目前較主流的解決方案是用棄風(fēng)棄光制氫或采用“離網(wǎng)+儲(chǔ)能+制氫/儲(chǔ)氫”方法。值得注意的是，其中還有兩個(gè)關(guān)鍵難題：一是棄風(fēng)棄光“不能用”;二是儲(chǔ)能電站“用不好”。

　　在全球原油供過于求、國(guó)內(nèi)成品油需求下降、煤制油行業(yè)運(yùn)營(yíng)成本增加等背景下，伊泰化工開始對(duì)煤化工與新能源耦合發(fā)展進(jìn)行探索，并具有一定優(yōu)勢(shì)。伊泰化工可同時(shí)消納氫能制取的兩大產(chǎn)物，推進(jìn)煤化工與新能源耦合發(fā)展具有先天優(yōu)勢(shì)。

大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司總經(jīng)理、高級(jí)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(zhǎng)壽命、高安全性等優(yōu)勢(shì)，在新型儲(chǔ)能市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用。

　　一直以來，大連融科儲(chǔ)能在釩液流電池儲(chǔ)能領(lǐng)域持續(xù)深耕，掌握釩液流電池完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，擁有從原材料、儲(chǔ)能介質(zhì)和核心材料到系統(tǒng)集成的全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)和制造能力，已實(shí)施全球首個(gè)百兆級(jí)液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目、全球首個(gè)大規(guī)模構(gòu)網(wǎng)型混合型獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目等典型應(yīng)用案例。目前，大連融科儲(chǔ)能在建和已建成的釩液流電池儲(chǔ)能裝機(jī)量超過3.8吉瓦時(shí)，市場(chǎng)占有率近60%。

　　大連融科儲(chǔ)能釩電池已應(yīng)用于中石油大慶儲(chǔ)能、中科合成油綠色化工+儲(chǔ)能等多個(gè)石化項(xiàng)目，助力石化產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展。

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員劉濤：

全釩液流電池已成儲(chǔ)能“新星”

　　近年來，全釩液流電池獲得國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，取得了快速發(fā)展，目前已進(jìn)入商業(yè)化初期階段。

　　中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)出復(fù)合多孔離子傳導(dǎo)膜和新一代高功率密度電堆關(guān)鍵技術(shù)等，支撐實(shí)施30余項(xiàng)商業(yè)化示范項(xiàng)目，推動(dòng)全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化。

　　在電網(wǎng)側(cè)，由該所提供技術(shù)支持的全球首套100兆瓦/400兆瓦時(shí)全釩液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站于2022年并網(wǎng)投運(yùn)，全球首次新型儲(chǔ)能黑啟動(dòng)城市電網(wǎng)大容量火電機(jī)組試驗(yàn)于2024年成功開展。在用戶側(cè)，國(guó)內(nèi)首臺(tái)套“綠電+大容量?jī)?chǔ)能+能源化工裝置”一體化耦合重大技術(shù)示范裝置成功應(yīng)用，將為煤化工產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展提供技術(shù)范式和數(shù)據(jù)支撐。

碳能科技(北京)有限公司總工程師孫磊：

電化學(xué)為碳減排帶來更多可能

　　碳能科技致力于顛覆性電化學(xué)技術(shù)開發(fā)，自主研發(fā)的催化劑、膜電極、電解反應(yīng)器和“碳捕集—利用一體化”工藝流程，結(jié)合綠電技術(shù)，將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為合成氣、合成油、綠色甲醇等具備工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的綠色化學(xué)品和新材料，在實(shí)現(xiàn)碳利用的同時(shí)，消納可再生能源，為助力構(gòu)建“零碳”經(jīng)濟(jì)賦能。

　　目前，碳能科技依托電化學(xué)平臺(tái)技術(shù)，構(gòu)建起碳能、氫能、儲(chǔ)能三能并舉的發(fā)展格局，并均具有代表性技術(shù)。

　　未來，碳能將以科技創(chuàng)新應(yīng)對(duì)需求變化。一是加大多元化碳中和技術(shù)布局和攻關(guān);二是加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同，積極融入并構(gòu)建上下游協(xié)同融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài);三是緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和政策導(dǎo)向，推動(dòng)碳中和產(chǎn)業(yè)從“價(jià)格戰(zhàn)”向“價(jià)值戰(zhàn)”的轉(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)與新能源耦合的“考卷”

　　在“雙碳”目標(biāo)的時(shí)代號(hào)角聲中，鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)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(bǔ)優(yōu)勢(shì)，形成了獨(dú)具特色的“鋼—焦—化—氫+綠電”的低碳產(chǎn)業(yè)鏈。

　　該產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新有三大亮點(diǎn)：一是建成世界上首條利用轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等副產(chǎn)煤氣制備乙二醇等載碳化工產(chǎn)品的新產(chǎn)線，二是自主設(shè)計(jì)并建成我國(guó)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(yīng)用工程，三是開發(fā)鋼化聯(lián)產(chǎn)能源介質(zhì)數(shù)字化集成管控技術(shù)。

　　在推進(jìn)生產(chǎn)過程綠色化的同時(shí)，晉南鋼鐵也在推進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)綠色升級(jí)。目前，公司光伏設(shè)施占地面積超3萬畝，光伏裝機(jī)550兆瓦，年發(fā)電量超10億千瓦時(shí)。

北京化工大學(xué)教授劉振宇：

拓展綠氫應(yīng)用新場(chǎng)景

　　隨著綠氫產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，如何擴(kuò)大其消納市場(chǎng)成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。綠氫的應(yīng)用場(chǎng)景還需進(jìn)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(shù)，不僅能助力碳酸鈣煅燒過程實(shí)現(xiàn)零碳排放，還能進(jìn)一步豐富和拓展綠氫應(yīng)用場(chǎng)景，提高綠氫的消納能力。

　　近年來，北京化工大學(xué)化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室深耕“綠電供熱/綠氫還原”碳酸鈣煅燒新技術(shù)研究，將碳酸鈣熱解與還原煉制過程耦合，使碳酸鈣原位轉(zhuǎn)化成一氧化碳等化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)源頭減排。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該模式具有大規(guī)模推廣的現(xiàn)實(shí)意義。

西安交通大學(xué)化工學(xué)院副院長(zhǎng)陳飛：

以技術(shù)創(chuàng)新支撐石化產(chǎn)業(yè)變強(qiáng)

　　聚焦國(guó)家戰(zhàn)略和石化產(chǎn)業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展需求，西安交通大學(xué)化工學(xué)院圍繞5個(gè)特色研究方向，開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究和成果轉(zhuǎn)化，積累了豐厚理論與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　在先進(jìn)彈性體與特種聚酯領(lǐng)域，學(xué)院研發(fā)的生物基樣胎，濕地性能及節(jié)油性能均達(dá)到歐盟標(biāo)簽法A級(jí)水平。在變革性催化反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，學(xué)院開發(fā)了低能耗、低碳排放氮?dú)?mdash;水光電催化合成氨技術(shù)及首套百噸級(jí)裝置等。在新能源化工過程強(qiáng)化領(lǐng)域，學(xué)院開發(fā)了高通量聚光太陽(yáng)能高溫?zé)峄瘜W(xué)轉(zhuǎn)化儲(chǔ)能技術(shù)等。在智能高端化工裝備領(lǐng)域，學(xué)院開發(fā)了煉油裝置腐蝕預(yù)測(cè)與監(jiān)測(cè)控制一體化技術(shù)及裝備等。在智能化工系統(tǒng)集成與優(yōu)化領(lǐng)域，學(xué)院開發(fā)的系統(tǒng)集成技術(shù)每年在石化行業(yè)可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益超億元。

北京化工大學(xué)教授邵明飛：

探索氫能制取新路徑

　　在電解水反應(yīng)過程中，會(huì)伴隨生成多種活性氫與活性氧，若能合理調(diào)控并加以利用，有望成為工業(yè)合成反應(yīng)的關(guān)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(xué)合成新途徑。

　　開發(fā)以上技術(shù)的關(guān)鍵在于電解水活性中間體的調(diào)控及串聯(lián)耦合反應(yīng)。為此，團(tuán)隊(duì)提出電解水制氫耦合氧化概念，將陽(yáng)極析氧過程與重要的工業(yè)氧化反應(yīng)耦合，既能降低氧化過電位，提升陰極產(chǎn)氫/加氫效率，又有望在陽(yáng)極端實(shí)現(xiàn)高附加值化學(xué)品的綠色氧化合成。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，電解水制氫耦合氧化反應(yīng)體系具有氧化電位低、附加值高、需求量大、與產(chǎn)氫規(guī)模匹配的優(yōu)勢(shì)。目前，在此基礎(chǔ)上，已建設(shè)了30余個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)，制氫效率大幅提升并獲得高值化學(xué)品。

中國(guó)科學(xué)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(chǎn)業(yè)“1+1>2”

　　大量數(shù)據(jù)和研究表明，石化產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)品端實(shí)施減排，效果更佳。在此基礎(chǔ)上，若將生物能源引入部分產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，可收獲“1+1>2”的效益目標(biāo)。

　　一是煤制油與生物質(zhì)能融合發(fā)展，可彌補(bǔ)油品短板。二是生物柴油與石化柴油融合可改善油品潤(rùn)滑性，這也是二者結(jié)合的最佳切入點(diǎn)。目前，我國(guó)已經(jīng)開發(fā)出凝點(diǎn)為-30攝氏度、-40攝氏度、-50攝氏度的生物柴油。按照國(guó)五柴油標(biāo)準(zhǔn)，生物柴油油品建立起獨(dú)立的、完整的油品系統(tǒng)已為時(shí)不遠(yuǎn)。三是發(fā)展生物能源可為建設(shè)零碳石化園區(qū)提供支撐。按照目前國(guó)際通行規(guī)則，使用1噸生物柴油，相當(dāng)于減排約3噸二氧化碳，這對(duì)零碳石化園區(qū)建設(shè)大有助益。

中石化洛陽(yáng)工程有限公司教授級(jí)高級(jí)工程師梁龍虎：

促進(jìn)石化產(chǎn)業(yè)與新能源“合作共贏”

　　當(dāng)下，石化產(chǎn)業(yè)既要避免同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，又要積極推進(jìn)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型。新能源作為推動(dòng)油轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的抓手，被視為與石化產(chǎn)業(yè)“合作共贏”的不二之選。

　　目前，我國(guó)新能源的裝機(jī)容量全球第一，而新能源的消納能力與裝機(jī)容量還存在一定差距。同時(shí)，受風(fēng)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(chǎn)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(chǎn)成本，通過建設(shè)一批具有示范意義且規(guī)模集約化、產(chǎn)業(yè)集群化的項(xiàng)目，不斷提高發(fā)展模式的經(jīng)濟(jì)性。更重要的是，石化產(chǎn)業(yè)要布局高端化項(xiàng)目，拓展并延伸現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈，探索石化產(chǎn)業(yè)與新能源耦合發(fā)展的更多可能性。