回憶起半年前的一場簽約儀式，上海化學(xué)工業(yè)區(qū)管委會經(jīng)發(fā)處處長陳震依然激動，“活動效果出人意料，上海市氫能上中下游產(chǎn)業(yè)鏈知名企業(yè)幾乎都來了，可以看出大家對化工區(qū)及這個項目的期許。”
今年3月1日，上海氫能保障基地項目簽約儀式在上海化學(xué)工業(yè)區(qū)（下稱化工區(qū)）舉行。在這場簽約儀式上，化工區(qū)攜手法國液化空氣集團（Air Liquide）、申能集團打造上海最大規(guī)模氫能保障基地的定位再次得到明確。
化工區(qū)地處上海市南翼，杭州灣北岸。在今年6月份發(fā)布的《上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2022—2035年）》中，金山和寶山被賦予了上海氫氣制備和供應(yīng)保障基地的重要角色，并竭力打造 “南北兩基地、東西三高地”的氫能產(chǎn)業(yè)空間布局。這其中，南部又以化工業(yè)區(qū)為制氫主力軍。
“位于上海南部的化工區(qū)將成為上海氫氣供給關(guān)鍵的源頭。”上海市經(jīng)信委智能制造處處長韓大東接受21世紀經(jīng)濟報道記者采訪時表示，“我們鼓勵上海化工區(qū)綜合利用工業(yè)副產(chǎn)氫，也要引導(dǎo)化工企業(yè)轉(zhuǎn)變用能方式，拓展富氫原料來源。”
《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書（2020）》曾給出測算：疊加化工領(lǐng)域需求，2025年上海市的氫氣需求量為25.6萬噸至29.94萬噸，2030年全市氫氣需求為31.21萬噸至32.44萬噸。
作為主要“源頭”的化工區(qū)如何提供源源不斷的氣源？
三條路徑浮出水面
化工區(qū)有四大生產(chǎn)工業(yè)副產(chǎn)氫的“巨頭”，分別是上海化學(xué)工業(yè)區(qū)氣體有限公司（以下簡稱工業(yè)氣體）、上海華林工業(yè)氣體有限公司（以下簡稱華林氣體）、上海賽科石油化工有限責任公司（以下簡稱賽科）、上海氯堿化工股份有限公司（以下簡稱氯堿化工），四家企業(yè)每年氫氣實際產(chǎn)量合計12.9萬噸。
正是這些副產(chǎn)氫讓化工區(qū)成為上海氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要的供給端。今年7月份上海市人民政府發(fā)布《上海瞄準新賽道促進綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案（2022—2025年）》再次明確——化工區(qū)是氫能供應(yīng)源頭，要求上海化工區(qū)形成多元化氫源供給模式，加快新能源材料、氫氣儲運材料、燃料電池材料等技術(shù)的孵化與應(yīng)用。
“現(xiàn)在上海所產(chǎn)的氫氣是遠遠不夠的。寶山那邊產(chǎn)的氫氣都不一定夠?qū)毼溆茫R港五年內(nèi)要建14座加氫站，一天用氫38噸，這主要靠化工區(qū)來解決。” 上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司總工程師阮偉民在接受21世紀經(jīng)濟報道記者采訪時表示出擔憂。
那么，化工區(qū)如何保障氫氣供應(yīng)？
“化工區(qū)是巨頭云集，四大制氫源頭企業(yè)都有外資或國資加持，還有民營企業(yè)積極參與，技術(shù)過硬，也不斷在氫氣制造上增量擴產(chǎn)。目前各路資本也在角逐，希望能進入這個平臺。而化工區(qū)將自身放在整個上海市戰(zhàn)略發(fā)展中考量，定位于綠色化工，因此我們將把氫能作為自身的重點發(fā)展方向。”陳震在接受21世紀經(jīng)濟報道記者采訪時表示，“為了保障化工區(qū)成為綜合性的氫能供應(yīng)基地，我們制定了三條路徑，第一條路徑是依托園區(qū)優(yōu)勢制取工業(yè)副產(chǎn)氫，第二條路徑是拓展富氫能源制氫，第三條路徑是根據(jù)發(fā)展需要為外購液氫并提供相關(guān)配套基礎(chǔ)設(shè)施。”
從現(xiàn)狀看，化工區(qū)每年氫氣實際產(chǎn)量還需滿足自身工業(yè)生產(chǎn)需求，比如氯堿化工自用所產(chǎn)氫氣的50%。因此，為了滿足上海到2025年所需的氫氣量，增量擴產(chǎn)成為必要的選擇。
例如，21世紀經(jīng)濟報道記者了解到，工業(yè)氣體計劃在2023至2024年度新增兩套HYCO裝置，屆時每年將增加約4.97萬噸的氫氣產(chǎn)量。
根據(jù)上海化學(xué)工業(yè)區(qū)發(fā)展有限公司投資發(fā)展部主管王明明估算，“‘十四五’期間，化工區(qū)氫氣供應(yīng)量將逐漸上升，到2025年最多可達到16.9萬噸的供應(yīng)，此外，化工區(qū)還在推進富氫能源項目，屆時園區(qū)的制氫能力將得到進一步的提升。”
基于對未來上海市燃料電池車用氫需求，化工區(qū)攜手法國液化空氣集團、申能集團打造上海最大規(guī)模的氫能保障基地的計劃應(yīng)運而生。
“這個項目將集聚園區(qū)可用的氫氣資源進行提純制氫，目前處于土地收儲階段，我們會盡快推進項目的落實。”陳震告訴21世紀經(jīng)濟報道記者，“一期投用后日沖裝能力將達24噸，將為上海甚至周邊地區(qū)的燃料電池汽車用氫提供支撐。”
需指出的是，工業(yè)副產(chǎn)氫雖然在短期內(nèi)承擔了供給的主要任務(wù)，但并非發(fā)展氫能的長久之選。“副產(chǎn)氫有兩個好處，一個是價格低廉，另一個是變廢為寶，把原本可能棄掉的副產(chǎn)氣體通過一定的工藝制成氫氣。”在阮偉民看來，“長久地發(fā)展，不能指望工業(yè)副產(chǎn)氫。一方面是產(chǎn)量有限，另一方面存在斷供的可能性，制取綠氫是未來發(fā)展的方向。”
不過，上海可再生能源較為匱乏，需要“借力打力”。陳震認為，西部地區(qū)有大量的光伏能源，可以在當?shù)刂茪洌ㄟ^甲醇、氨這些載體運到化工區(qū)，再把氫氣托付出來。“一方面，甲醇、氨這些化工產(chǎn)品是化工區(qū)需要的，物料平衡在化工區(qū)最有優(yōu)勢，另一方面，制氫的基礎(chǔ)設(shè)施都是涉危涉化的，只能在化工區(qū)做。”
阮偉民提出了另一種解決方案，“長途運輸?shù)倪\費成本太高，最好的辦法是把西部地區(qū)發(fā)的電，用超高壓、特高壓電網(wǎng)運送到上海，在上海本地進行電解水制氫。”
運送“六個9”高純氫氣
化工區(qū)提出的一條保障氫能供應(yīng)的路徑是，把其他地方的液氫運到上海。
“可以采用陸地運輸，也可以采用船舶運輸，這涉及到液氫罐區(qū)、碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這些是化工區(qū)的優(yōu)勢。”陳震表示。
影響氫氣使用成本的一個關(guān)鍵因素便是儲運成本。公開資料顯示，目前氫氣管速車的操作壓力基本上是20MPa，滿載氫氣的質(zhì)量僅約為200至300公斤，但氫氣整體利用率約為75%至85%，這意味著降低儲運成本迫在眉睫。
上海浦江特種氣體有限公司（簡稱浦江氣體）在降低儲運成本方面不斷嘗試。據(jù)悉，化工區(qū)以浦江氣體為代表，正在形成一支專門做副產(chǎn)工業(yè)氫提純、壓縮、運輸?shù)钠髽I(yè)力量。
“我們主要是拓寬魚雷管束車的裝載量。現(xiàn)在儲運以高壓氣體為主，主要取決于容積，當前容積逐步向37立方米發(fā)展，這意味著運輸量增加了1.7倍。”上海浦江特種氣體有限公司銷售經(jīng)理李宗云告訴21世紀經(jīng)濟報道記者，“原來一車能運200到300公斤的氫氣，現(xiàn)在可以運送500公斤左右的氫氣，節(jié)省了很多成本。”
李宗云表示，“如果把原本20MPa的壓力容器提升到30MPa，壓力越大意味著壓縮的氫氣越多，車滿載量也會越大，也能節(jié)省成本，這就需要產(chǎn)業(yè)鏈上做壓力容器的公司努力。”
不僅如此，儲運液氫也是降低成本的方式。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，液氫的體積是氣態(tài)氫的1/800，單臺液氫運輸罐車可凈運輸4000公斤氫氣。相對于高壓氣態(tài)氫的運輸，大大提高了運輸效率。但是，長距離運輸液氫需要解決液氫不斷氣化、壓力升高等問題。
整體來看，儲運是依舊當前限制氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一。所幸的是，儲運環(huán)節(jié)正在吸引越來越多的企業(yè)入局，共克難題。
氫氣使用的另一個需要關(guān)注的問題是純度。然而，目前許多用氫企業(yè)不太關(guān)注氫氣的質(zhì)量。阮偉民告訴21世紀經(jīng)濟報道記者，“目前有個現(xiàn)象是把氫氣‘拉到籃子里就是菜’，這是不對的。我們要關(guān)注氫氣的質(zhì)量，如果氫氣除雜不完善，里面含有的硫、甲醛、一氧化碳等雜質(zhì)對質(zhì)子交換膜會有破壞性影響，也會導(dǎo)致電堆過早地損壞。”
事實上，早在2019年一份有關(guān)氫氣純度的國標就已正式實施。這年7月1日，《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》國家標準正式實施，規(guī)定了燃料電池汽車用氫純度、氫氣中雜質(zhì)含量等，明確氫氣的純度達到99.97%以上，總硫含量在0.004μmol/mol以下，甲醛含量在0.01μmol/mol等。
“有些工業(yè)副產(chǎn)氫的純度或雜質(zhì)含量達不到燃料電池用氫標準，就需要對此進行提純。”李宗云對21世紀經(jīng)濟報道記者表示，“我們會把副產(chǎn)氫提純到99.99%甚至六個九的純度，然后再加壓到20MPa的儲氫容器中，最后以魚雷管束車的形式運送到各個用氣點，比如加氫站或需要做燃料電池系統(tǒng)電堆試驗的企業(yè)。”
另一種方式是工業(yè)副產(chǎn)氫源頭公司自主將氫氣提純處理供給下游客戶。如2019年在化工區(qū)建設(shè)的上海最大加氫母站——驛藍加氫站，使用的就是華林氣體自產(chǎn)自提純的氫氣。
據(jù)悉，驛藍加氫站一天加氫能力達5噸，主要以長管拖車的方式將氫氣運送到長三角一帶的加氫站及用氫企業(yè)。
“我明確要求上游供氫單位要提供符合燃料電池汽車使用的氫氣，不符合規(guī)范我不用。”作為驛藍加氫站的負責人阮偉民，他告訴記者，目前為了確保氫氣的純度，上海市場監(jiān)管局和上海住建委燃氣事物管理中心會定期到加氫站抽樣檢查。
讓燃料電池汽車跑起來
當前，化工區(qū)不僅扮演氫氣制取的角色，也在為終端應(yīng)用提供場景。2022年8月4日，上海城市群啟動第一批100輛示范應(yīng)用燃料電池汽車，化工區(qū)將于9月在園區(qū)穿梭巴士上開展示范應(yīng)用燃料電池汽車的試點運行。
“示范運行的燃料電池汽車在園區(qū)內(nèi)可以加氫，不僅能節(jié)省運行成本，也能有示范效應(yīng)。”陳震告訴21世紀經(jīng)濟報道記者，“在當前上海燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群建設(shè)的重要戰(zhàn)略時間窗口，燃料電池汽車一定要跑起來，只有跑才知道究竟能跑多遠，才知道燃料電池系統(tǒng)相關(guān)材料能不能達到預(yù)期的效果。”
據(jù)21世紀經(jīng)濟報道記者了解，多個氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)品應(yīng)用企業(yè)正在和化工區(qū)談合作，比如做副產(chǎn)氫能分布式發(fā)電、電解槽、內(nèi)燃機等裝備測試、研發(fā)的企業(yè)。
“加氫需要在特定的場景內(nèi)，這一場景化工區(qū)能滿足。目前有很多氫能中下游企業(yè)在跟園區(qū)以及園區(qū)企業(yè)談合作，部分項目與產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)深度合作，有的是直接聯(lián)系，有的是間接。”陳震對21世紀經(jīng)濟報道記者表示。
不僅如此，化工區(qū)在融入終端應(yīng)用時計劃從自身做起，將來根據(jù)需要示范應(yīng)用燃料電池的重卡和公交。
據(jù)悉，化工區(qū)物料運輸是重中之重，每年生產(chǎn)兩千多萬噸化工品，其中大部分要使用重卡運出去，一天需要用400至500輛重卡。
“我們的化工品運送的目的地基本都在化工園區(qū)，不少化工園區(qū)也在制氫。如果可以把現(xiàn)在的重卡換成燃料電池汽車，出發(fā)點和目的地兩頭加氫，既能解決行業(yè)運送的需求，也能把氫能互聯(lián)互通起來。”陳震表示，化工區(qū)也正在為燃料電池商用車的示范運行表明了態(tài)度。“第一槍非常關(guān)鍵，誰來跑？我們園區(qū)的穿梭巴士可以換成氫燃料電池汽車先做示范，持續(xù)性地跑起來，有什么問題或困難大家在一起協(xié)調(diào)好，跑出行業(yè)關(guān)心的效果或數(shù)據(jù)。”
陳震也指出，“現(xiàn)在有的地方氫氣銷售價格偏高，用戶積極性不高，主要原因之一是使用成本高。化工區(qū)在氫氣價格上有優(yōu)勢，主動推動企業(yè)先跑起來，而且經(jīng)濟賬也能算好，關(guān)鍵是能讓社會看到燃料電車運營的綠色環(huán)保、安全可靠、持續(xù)穩(wěn)定。”
據(jù)介紹，化工區(qū)80%的員工上下班都靠班車，僅一家大型化工公司的班車就達到了50輛，整個園區(qū)約有300輛通勤班車。“如果把全區(qū)的通勤車全示范應(yīng)用起來，再推廣到周邊的公交車，將會有非常大地推動效果。”陳震說。
除了為氫能產(chǎn)業(yè)終端應(yīng)用提供場景，化工區(qū)也在為研發(fā)氫能產(chǎn)業(yè)鏈所需材料而努力。2019年底，上海國際化工新材料創(chuàng)新中心正式啟動，目標建成化工新材料的產(chǎn)業(yè)聚集地和創(chuàng)新策源地。
據(jù)悉，儲氫瓶使用的炭纖維、燃料電池系統(tǒng)及核心零部件使用的催化劑、隔膜料、碳纖維等研發(fā)或生產(chǎn)項目都與化工區(qū)洽談或合作。
“材料的國產(chǎn)化至關(guān)重要，我們先吸引跨國公司來做，同時培育本土企業(yè)、支持協(xié)助應(yīng)用示范，還開放場景、支持自主創(chuàng)新，打好組合拳，這樣對產(chǎn)品的自主化發(fā)展及降本才能起到關(guān)鍵作用。”陳震告訴21世紀經(jīng)濟報道記者。
“雖然我們的關(guān)鍵核心零部件比如雙極板、膜電極做到了國產(chǎn)化，但其中的原材料，比如催化劑、炭紙等還是需要進口，但國產(chǎn)化指日可待。”愛德曼氫能源裝備有限公司副總裁徐真在接受21世紀經(jīng)濟報道記者采訪時認為。
“原材料市場很需要，但有的產(chǎn)品市場不大，大家不愿意做，這種情況下需要給支撐。因此，化工區(qū)打造國際新材料創(chuàng)新中心，給需要的團隊提供平臺，給需要的材料提供載體。” 陳震強調(diào)，“化工區(qū)就是要搶占時間窗口，把能做的盡快做起來、能示范應(yīng)用的抓緊動起來，把產(chǎn)業(yè)鏈完整起來，為上海發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)提供支撐，發(fā)揮好自己的服務(wù)戰(zhàn)略發(fā)展功能。”
