2020年8月,全國鋼鐵行業(yè)第一座固定式加氫站在河鋼集團(以下簡稱河鋼)邯鋼公司正式投入運營,同時配套1400標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時制氫工廠至加氫站的輸氫管道投入使用。同年12月底唐鋼公司的第二座加氫站投運;
2021年7月,鋼鐵行業(yè)第一批35輛氫能重卡大規(guī)模投入運營,走出零排放物流模式;
2022年4月,河鋼與其他企業(yè)就曹妃甸到遷西全氫能運輸簽訂協(xié)議,成為鋼鐵行業(yè)第一條氫能物流外包項目;
……
“河鋼長期堅持綠色、低碳發(fā)展的理念,打造出世界最清潔鋼廠;河鋼有制氫技術(shù),有充足的氫源,還有豐富的重卡使用場景,于是便探索并實踐氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及其在冶金行業(yè)的應(yīng)用,包括氫能物流、氫冶金等。”9月15日,《中國冶金報》記者來到河北唐山海港經(jīng)濟開發(fā)區(qū),河鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司(以下簡稱河鋼工業(yè)技術(shù))能源事業(yè)部常務(wù)副部長吉洪潮向我們道出了河鋼“氫”的數(shù)個“第一”。
2020年8月28日,河鋼集團首座加氫示范站在邯鄲投運。這是我國鋼鐵行業(yè)首個固定式加氫示范站,實現(xiàn)了國內(nèi)49噸氫燃料電池重卡同步運營。
此前的2019年11月7日,時任世界鋼鐵協(xié)會第41任主席的河鋼集團董事長、黨委書記于勇在接受《中國冶金報》記者專訪時指出:世界鋼鐵的發(fā)展正由中國引領(lǐng)。未來,在重大技術(shù)改造、能源介質(zhì)、重大工藝革新上,要有“中國印記”。
顯然,今日河鋼在布局氫能產(chǎn)業(yè)與綠色低碳發(fā)展的時代命題上,已經(jīng)走在了先行者的位置上,正在引領(lǐng)著冶金能源結(jié)構(gòu)的跨時代變革。
多元化制氫——奠定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基石
氫是地球上最豐富也是最清潔的元素,燃燒后的物質(zhì)是水。不過,在自然界中卻基本沒有純氫存在,最常見的含氫物質(zhì)就是水。那么,鋼鐵工業(yè)發(fā)展氫能,氫從哪里來?
據(jù)河鋼工業(yè)技術(shù)能源事業(yè)部高級經(jīng)理陳波介紹,我國目前國內(nèi)主要氫氣來源是煤制氫、天然氣和甲醇重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫和電解水制氫。其中,電解水制氫的氫氣品質(zhì)最好,但成本也是最高的。
焦?fàn)t煤氣提純制氫是鋼鐵行業(yè)的主要氫氣來源。“生產(chǎn)一噸焦炭可產(chǎn)焦?fàn)t煤氣410立方米,河鋼擁有豐富的工業(yè)副產(chǎn)氫資源。制氫工廠的建設(shè)和多元化制氫的布局為區(qū)域提供了高品質(zhì)、低成本的可靠氣源保障。”在吉洪潮看來,大量的副產(chǎn)氫資源是河鋼發(fā)展氫能的底氣。
“以每輛氫能重卡車每天消耗40公斤氫氣測算,目前的河鋼副產(chǎn)氫氣潛在產(chǎn)能可滿足近2萬輛氫能重卡連續(xù)不間斷跑一年的加氫需求。”吉洪潮比喻說。
通常純度等于或高于99.999%的氫氣,被稱為高純氫。目前,河鋼在唐鋼公司和邯鋼公司已分別建成一套制氫能力分別為1400標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時和1600標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時的中小型制氫裝置,氫氣純度就以高純氫為標(biāo)準(zhǔn)。
“另外,唐鋼氣體公司在唐山也投運了一套LNG聯(lián)產(chǎn)氫氣生產(chǎn)裝置,氫氣產(chǎn)能達到1000標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時。”吉洪潮繼續(xù)介紹道,這套裝置可以為唐山地區(qū)前期氫能重卡的商業(yè)化運營提供階段性的氫氣保障。
2021年7月5日,河鋼唐鋼加氫站及30輛氫能重卡投運。
從鋼鐵行業(yè)整體來說,我國每年有4億噸以上的焦炭產(chǎn)能,1640億立方米焦?fàn)t煤氣,其中有約900億立方米低成本、副產(chǎn)氫氣。
陳波也直言,焦?fàn)t煤氣制氫技術(shù)路線目前已非常成熟,但在制氫效率、氫氣純度、降耗降本、催化劑效率等方面仍有較大的提升空間,“河鋼將與相關(guān)企業(yè)合作,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,進一步開發(fā)低成本制氫技術(shù)、降低電耗技術(shù)、降低投資設(shè)備成本技術(shù)等。”
可以說,河鋼的實踐已經(jīng)為鋼鐵行業(yè)蹚出了一條低成本制氫之路,并將進一步提升成本競爭力。
利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源電解水制氫,就是所謂的“綠氫”,目前方興未艾。不久前,隨著河鋼與寶馬展開合作消息釋出,“綠鋼”一詞刷屏朋友圈,與其緊密相關(guān)的兩個詞條即是“綠電”和“綠氫”。從河鋼氫能產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展來看,提高“綠氫”供應(yīng)比的關(guān)鍵措施就是推進風(fēng)光荷儲一體化建設(shè)。
“采用風(fēng)、光、水等可再生能源電力電解水制氫,具有可持續(xù)、無污染、零碳排放等優(yōu)勢,在適用性、環(huán)境效益和能源效率等方面均具有技術(shù)優(yōu)越性。”吉洪潮表示,這種制氫技術(shù)將是未來主流的發(fā)展趨勢。
為此,河鋼將發(fā)揮張家口風(fēng)電及光伏可再生能源豐富的優(yōu)勢,在張宣科技加快實施全球首例120萬噸氫冶金示范工程,建設(shè)風(fēng)、光可再生能源制綠氫的工廠。
2021年5月10日,河鋼宣鋼舉行氫能源開發(fā)和利用工程示范項目開工儀式,標(biāo)志著全球首例氫冶金示范工程正式啟動建設(shè)。
氫氣來源及技術(shù)有了,接下來要解決“夠不夠用”的問題。
“我們計劃到2025年,在京津冀地區(qū)建設(shè)不少于10座的制氫工廠,多元化制氫能力達到43萬標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時。”陳波介紹,氫氣供應(yīng)能力將輻射京津冀區(qū)域及周邊地區(qū)。
氫能重卡——打造京津冀新能源運輸網(wǎng)絡(luò)
在京津冀地區(qū),柴油車對環(huán)境的影響是長期存在的突出問題,尤其是在港口、碼頭、工業(yè)園區(qū)等區(qū)域,重型柴油車密集。據(jù)統(tǒng)計,柴油貨車保有量雖然只占全國汽車總量的7.9%,但其一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物、顆粒物的排放量卻分別占汽車排放總量的10%、18.8%、60%、84.6%以上。能否從源頭上控制污染、讓環(huán)保壓力本就不小的京津冀喘一口氣?
河鋼找到了柴油車的最佳替代者,即氫能重卡——加的是氫,產(chǎn)的是電,排的是水。
但是,一項新技術(shù)的應(yīng)用是否成功,最核心、最關(guān)鍵的因素在于成本。因此,氫能重卡的成本始終是其與柴油重卡、電動重卡相比較最多的問題。
2021年7月5日,河鋼唐鋼加氫站及30輛氫能重卡投運。
“從運營端來看,今年5月份以后,氫能重卡運營成本已經(jīng)與柴油車持平了;如果柴油價格保持現(xiàn)狀,后期氫能重卡隨著氫氣成本的進一步降低,其運營成本將明顯低于柴油車。”吉洪潮進一步分析,“不過,與電車相比,從百公里能耗來看,氫能重卡與電車還有80元的差距,不過這一部分的差距在制氫工廠規(guī)?;懂a(chǎn)后將明顯縮小。”
除了技術(shù)進步本身降低氫氣生產(chǎn)成本外,在運輸方面:一是通過制氫本地化,降低氫氣運輸成本;二是通過管道輸送,降低氫氣運輸成本。“至少降低6元/公斤氫氣運輸成本,可以進一步將氫氣價格降低至22元/公斤,”吉洪潮認為。
“從購車端來看,目前氫能重卡的價格優(yōu)勢并不明顯。”吉洪潮坦言,“原因在于:一方面,氫能重卡制造銷售規(guī)模還沒上來,規(guī)模上來后整車制造價格相對就會下降。另一方面,氫燃料電池成本隨著技術(shù)升級及國產(chǎn)化降得非??欤@一部分成本降下來后,氫車價格可做到與電車價格基本相當(dāng)。”
“我們預(yù)判,2023年—2024年,氫能重卡的全生命周期成本將與柴油車持平。”陳波認為。
“雖然目前氫能重卡在成本方面較柴油車、電車更高,但一系列補貼、獎勵、碳匯等政策也已在陸續(xù)出臺中。受限于加氫基礎(chǔ)設(shè)施、氫氣供給等因素,短期內(nèi)氫車和電車仍將保有各自優(yōu)勢。”吉洪潮認為,氫車是最終選擇。
9月16日晚,中國冶金報社記者深入河鋼集團實地采訪。
記者在加氫站看到,搭載10瓶組35兆帕車載儲氫系統(tǒng)的氫能重卡從駛?cè)爰託湔镜郊油隁錃怦偝黾託湔?,只需?5分鐘即可完成加注。
“我們做過一個經(jīng)濟模型測算:在長距離運輸方面,氫能重卡優(yōu)于電車,短道則應(yīng)用電車。從經(jīng)濟性來說,由于電車需要更長的充電時間,這導(dǎo)致其實際使用效率遠低于氫能重卡,綜合測算,兩者經(jīng)濟性相差不大。”陳波說。
氫能重卡推廣應(yīng)用的另一大前提,是加氫網(wǎng)絡(luò)的布局。“2020年8月28日,河鋼第一座加氫示范站在河鋼邯鋼公司廠區(qū)內(nèi)投運。這座加氫示范站的建成為我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開辟出一條除城市公交、城市物流外,全新的服務(wù)于工業(yè)企業(yè)的重卡運輸示范道路。”吉洪潮認為。
2020年12月,河鋼第二座加氫站在位于唐山的唐鋼公司投運。除了有距離運輸場景近的地理優(yōu)勢外,加氫站選址唐山的另一大原因在于,唐山有制氫工廠,百公里范圍內(nèi)氫氣運輸較為便捷。
為此,河鋼將加快布局加氫站網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)“兩橫、一縱、一沿線”加氫網(wǎng)絡(luò)布局,推動京津冀地區(qū)的“柴改氫”進程實現(xiàn)突破性進展。唐山地區(qū)2022年底將完成10座加氫站建設(shè),到2025年,初步構(gòu)建加氫站網(wǎng)絡(luò),建設(shè)不少于30座加氫站。
“僅唐山市就注冊有重卡8萬余輛。唐山市對環(huán)境治理的力度不斷加大,雖然現(xiàn)在鋼廠正在逐步退城搬遷,但實現(xiàn)碳減排還要從根本上解決,氫能重卡應(yīng)用對整個京津冀地區(qū)乃至全國的環(huán)境改善都是非常必要的。”陳波補充說道。
氫能物流是最為高效和切實可行的實施路徑。
9月16日,中國冶金報社記者深入河鋼集團實地采訪。
記者來到加氫站時,一輛49噸級氫能重卡正在通過35兆帕加氫機進行加注。大約一刻鐘的時間,30多公斤的氫氣就注入到了氫能重卡的儲氫瓶中。
“在這座加氫站建設(shè)的基礎(chǔ)上,河鋼唐鋼氫能專線投入運營。”吉洪潮介紹,這條氫能專線不僅助力了河鋼唐鋼環(huán)保評A,也是我國首條市場化、商業(yè)化運營的氫能專線。
在這條氫能專線的基礎(chǔ)上,河鋼還推廣了另外2條氫能專線。“不同于第一條氫能專線往返距離只有25公里,另外2條都是中長途運輸距離,往返距離在150公里左右。”吉洪潮介紹,無論是中短途還是中長途,都驗證了氫能車輛的可靠性。
氫能專線的投運徹底解決了電動重卡續(xù)航里程“焦慮”和運輸效率不高的問題,充分體現(xiàn)了氫能重卡的優(yōu)越性。目前,運行車輛氫耗逐步降低,加氫站的運行效率也不斷提升,車輛的運行效率也越來越高。
目前,河鋼集團運營了3條氫能重卡運輸專線,合計推廣運行50輛49噸氫能重卡。累計加氫314.7噸,運輸310萬噸,行駛里程258萬公里,平均氫耗12.2公斤/100公里,CO2減排約6500噸,顆粒物減排52噸。
2021年9月30日, 河鋼工業(yè)技術(shù)與中溶科技簽訂氫能技術(shù)戰(zhàn)略合作協(xié)議。
河鋼陸續(xù)拓展集團內(nèi)部和津西鋼鐵、東海鋼鐵、燕山鋼鐵、唐山港(601000)集團等企業(yè)新能源運輸業(yè)務(wù),形成重點行業(yè)、重點企業(yè)的新能源運輸網(wǎng)絡(luò);將打通唐山京唐港至承德、唐山至天津等京津冀城際新能源運輸線路,構(gòu)建京津冀一體化新能源運輸網(wǎng)絡(luò)。
“2022年底,河鋼推廣運營49噸氫能重卡運營數(shù)量將達到1000輛,成為氫能重卡運營市場的引領(lǐng)者。”吉洪潮說。
目前,河鋼本著“以技術(shù)創(chuàng)新為核心驅(qū)動力”的發(fā)展理念,全面推進“一院(中心)、一平臺、十基地、三十站、萬臺車”進程,實現(xiàn)氫的制、儲、運、加、用等氫能關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
一張覆蓋京津冀地區(qū)的巨大新能源運輸網(wǎng)正在逐步形成。
各顯其能——共建高質(zhì)量氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
“近年來,河鋼不斷探索創(chuàng)新氫能車輛運營商業(yè)模式,聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),為企業(yè)提供切實可行的氫能車輛應(yīng)用方案。”吉洪潮道出了河鋼氫能重卡應(yīng)用的遠景目標(biāo)——構(gòu)建高質(zhì)量氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。
一個產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,至少包括生產(chǎn)、儲存、運輸、研發(fā)、應(yīng)用等完整的環(huán)節(jié)。
“以河鋼為主導(dǎo)的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈各部分是一種團結(jié)協(xié)作、優(yōu)勢互補的戰(zhàn)略合眾關(guān)系。”陳波認為,在這個產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈中,車輛主機廠和核心零部件企業(yè)提供了性能可靠且具有成本競爭優(yōu)勢的氫能車輛;金融合作方為購車提供資金支持,并為用戶提供了適用不同商業(yè)模式的金融方案;河鋼聯(lián)合對氫能重卡具有豐富運營經(jīng)驗的企業(yè),共同提供車輛運營服務(wù);應(yīng)用端企業(yè)不僅能滿足鋼鐵主業(yè)生產(chǎn),還能滿足碳減排需求。
2021年8月28日 河鋼工業(yè)技術(shù)與津西鋼鐵簽定氫能技術(shù)戰(zhàn)略合作協(xié)議。
河鋼開拓外部市場的第一顆碩果結(jié)在了津西鋼鐵。2021年8月28日,河鋼工業(yè)技術(shù)與河北津西鋼鐵集團股份有限公司舉行氫能產(chǎn)業(yè)合作協(xié)議簽約儀式,雙方就氫燃料電池重卡推廣應(yīng)用、加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、氫氣供應(yīng)等達成一致合作意見,雙方共同推動氫燃料電池重卡應(yīng)用推廣。
“這條專線的建成得益于很多合作單位的共同支持。氫能重卡運行成本相較油車、電車較高,所以要真正的商業(yè)化運營必須產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)共同合作才行。從北汽福田、開沃汽車、三一重工(600031)等主機廠到燃料電池領(lǐng)域的億華通、北京氫璞創(chuàng)能、東方電氣(600875)、未勢能源、上海重塑,再到儲氫瓶生產(chǎn)廠的安瑞科等企業(yè),各個企業(yè)共同協(xié)作,實現(xiàn)了車輛購置成本和運營成本的大幅降低,合力打造了這條氫能專線。”陳波感慨。
“目前,我們?yōu)榻蛭麂撹F建設(shè)的2座加氫站正在穩(wěn)步推進中,可以滿足50輛氫能重卡的加注需求。”吉洪潮介紹了近期在市場開拓方面取得的成績,“今年上半年,我們河鋼工業(yè)技術(shù)在集團內(nèi)部與5家子、分公司達成氫能戰(zhàn)略合作或簽訂了綠色智慧物流總包服務(wù)協(xié)議,同時還吸引了東海鋼鐵集團等10余家企業(yè)伸出橄欖枝。”
在加氫網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方面,河鋼選擇了中石油作為合作伙伴。“今年7月份,河鋼與中國石油聯(lián)合成立河北昆侖大河新能源有限公司,重點推進河北省加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以唐山為起點,圍繞省內(nèi)主要物流運輸通道、港口等,在全省范圍內(nèi)建設(shè)市場化運營的加氫站100座以上,預(yù)計到2022年底,49噸氫能重卡運營數(shù)量將達到1000輛。”吉洪潮對氫能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)充滿期待。
可以預(yù)見,未來在高速公路的加油站、服務(wù)區(qū)旁,也會有加氫站,加氫會像加油一樣便捷。
在管道運輸方面,河鋼工業(yè)技術(shù)與中國石油天然氣管道工程有限公司 共同規(guī)劃唐山市管道輸氫線路。以唐山制氫工廠為中心,建成輻射遷安、遷西、灤縣、曹妃甸和京唐港的輸氫管道局域網(wǎng),覆蓋唐山地區(qū)重點物流運輸線路。同時,配合液氫和固態(tài)儲氫等多元化氫氣運輸模式,有效降低不同場景運輸成本。
2021年7月5日,河鋼集團氫能重卡投運全國首發(fā)式在河鋼唐鋼新區(qū)舉行,標(biāo)志著我國首條市場化運營的氫能重卡運輸線正式投運。
當(dāng)前,在全球能源向清潔化、低碳化、智能化的發(fā)展趨勢下,河鋼一直是氫能產(chǎn)業(yè)的倡導(dǎo)者和踐行者,河鋼正以氫氣制備、氫氣儲運、氫能物流、氫冶金等全流程項目建設(shè)為突破口,加快打造全國最具代表性和示范性的氫能利用產(chǎn)業(yè)體系。
2022年9月2日,首屆世界氫冶金技術(shù)交流大會在河北省崇禮舉行。
正如于勇所言,“僅僅鋼鐵生產(chǎn)過程本身的綠色化是遠遠不夠的,只有從源頭——制氫開始,實現(xiàn)綠色生產(chǎn),才能真正實現(xiàn)綠色發(fā)展。”
2022年9月2日由河鋼集團承辦、以“氫啟未來”為主題的氫冶金標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組成立暨首屆世界氫冶金技術(shù)交流大會在張家口崇禮舉辦。會上河鋼集團向行業(yè)展示了河鋼在氫能應(yīng)用特別是氫冶金方面的探索和實踐。氫冶金技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用,將帶來傳統(tǒng)鋼鐵冶金技術(shù)的革命性變革,使得鋼鐵生產(chǎn)擺脫對化石能源的絕對依賴,從源頭上解決碳排放的問題。顯然,在氫冶金方面,河鋼已經(jīng)為世界鋼鐵的綠色發(fā)展打上了“中國印記”。
原標(biāo)題:引領(lǐng)能源結(jié)構(gòu)跨時代變革——看河鋼如何以氫能重卡構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈