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绿氢耦合煤化工:化工转型的破局之道

在“双碳”目标与能源结构转型的双重驱动下,“绿氢+煤化工”正成为破解高碳企业碳减排与新能源消纳难题的关键路径。这种跨界融合不仅为传统煤化工行业注入新动能,更为绿氢产业的规模化发展开辟了市场空间。

现代煤化工就是以煤为原料,加工成煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制芳烃等化学品和煤制油、煤制天然气等煤基能源的产业。因为用的原料和燃料都是以煤为主,所以碳排放也比较高,随着国家减碳政策的加严,煤化工行业的减碳也越来越迫切。而绿氢可以作为原料替代灰氢、作为燃料替代煤炭从而让现代煤化工大幅减少碳排放。煤通过水煤气变换制成氢气然后用在甲醇、烯烃等需要加氢的产品中,通过绿氢替代水煤气变换工序制的灰氢,就能将工艺碳排放减少一半。而且燃料煤约占现代煤化工耗煤总量的30%,用绿氢替代燃煤产生热源和动力,也能实现燃料端的减碳。

绿氢耦合煤化工,既能帮助工业降碳,还能让绿氢有大规模、就地消纳的场景。以煤制甲醇为例,1个甲醇分子中有4个氢原子,按2023年中国煤制甲醇产量约8300万吨估算,仅考虑绿氢替代全部的原料灰氢,绿氢市场需求就超过1500万吨。另外,煤化工项目还需要重卡运输大量的煤炭、化工原料、固废灰渣和化工产品,而且卡车运行区域和路线相对固定集中,适合氢能重卡的应用,实现道路交通场景的降碳。目前主流的绿氢合成绿氨、绿色甲醇、绿色航煤路线主要是卖给国外,标准和市场两头在外,有很大的不确定性,而把绿氢用在国内的煤化工行业,企业本身有减碳需求,而且绿氢生产一般也要在化工园区,可以和煤化工企业相邻建设,给绿氢就地消纳提供了机会。

绿氢经济性的持续提升,正在加速其与煤化工的深度耦合。在并网制氢场景,随着风光发电成本持续走低(西北部光伏度电成本已降至0.2元以下),电力成本占比逐渐降低,叠加电解槽成本逐年下降,使绿氢成本有望进入20元/kg以内。对于离网制氢系统,通过风光互补发电将设备年利用小时数提升至4000h,可使离网绿氢成本控制在25元/kg左右。这些突破使得绿氢在煤化工领域的应用,从政策驱动转向经济可行。
煤化工园区的原料产品运输需求为氢燃料电池重卡提供了稳定应用场景。当运输环节的氢能需求与生产端的绿氢消纳形成联动,既能摊薄基础设施建设成本,又能通过规模效应降低氢气零售价格。

在这场变革中,既要以碳配额机制倒逼煤化工企业氢能替代,也需通过电力市场改革破除绿电制氢壁垒。当产业政策、技术创新与市场需求形成共振,“绿氢+煤化工”将不止于减碳手段,更是中国构建新型能源体系的关键落子——在煤炭资源与风光资源的叠加区,正在孕育着具有全球示范意义的绿氢耦合化工发展新模式。