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加速工业脱碳 施耐德电气与水木明拓联手打造电氢氨一体化绿色项目

2024/3/26 11:22:43

来源:电气哥

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近年来,随着中国“双碳”目标的深入推进,尤其在国家相关政策的推动下,可再生能源水电解制氢、绿氢合成绿氨等产业迎来快速发展。

特别值得关注的是,国际氢能冶金化工产业示范区新能源制氢联产无碳燃料配套风光发电一体化示范项目,自去年4月开工以来,便以其从绿电到绿氢再到绿氨的全流程优化业务模式,成为业内瞩目的焦点。

作为项目一期的关键环节,打通电力流程和工艺流程至关重要。基于此,作为该示范项目的技术服务投资方——水木明拓(达茂)氢能源科技有限公司(以下简称“水木明拓”),经过多方考量,选择了在能源管理和自动化领域久负盛名的施耐德电气作为合作伙伴。

3月6日,施耐德电气与水木明拓在北京正式签署合作协议。

双方约定,施耐德电气将借助其在能源管理、自动化领域数字化转型方面的丰富经验,通过ETAP 电气系统数字孪生平台和AVEVA工艺流程模拟软件的联合仿真工程研究、工程技术专家的工况场景分析服务等,实现电力流程和工艺流程的联动,助力水木明拓规划包括储能(储电+储氢)在内的合理系统配置以及控制策略,从而提高系统的安全稳定性和经济性,最终实现绿色可持续发展。

此外,施耐德电气还将基于自身遍布全球130多个国家的运营网络资源、先进的能效管理技术、成熟的电力及自动化整体解决方案,与水木明拓的技术应用能力以及明拓氢能集团的氢能业务能力形成互补,共同在开拓项目及海外投资业务方面展开深度合作,推动中国乃至全球绿氢产业不断发展。

近两年来,作为可再生能源重要的消纳方式之一,同时也是电网接纳能力的重要补充,可再生能源制氢的热度持续攀升。由于可再生能源的波动性,可再生能源制氢需要借助一定规模的储能装置来实现。

“大量储能配置的制氢成本相对较高,很难形成规模效应,且最终的绿氨工业品不具备一定的经济性。”北京清华工业开发研究院副院长、水木明拓总经理付小龙在接受媒体采访时表示,“此次与施耐德电气联合,就是希冀将可再生能源发电系统与工业生产负荷实现真正意义的贯穿打通,在确保制氢与合成氨系统稳定安全运行的前提下,不断降低绿氢与绿氨的制造成本。”

付小龙强调,目前,波动条件下的新能源电力与化工的联合动态运行还是行业空白。因此,为保障工业系统动态地去适应风能的变化,需要进一步验证电解水制氢和动态合成氨的生产波动范围,并将风电毫秒级、制氢秒级、合成氨分级的3种动态速率进行优化匹配,寻找到最佳平衡点。

“在这样一个链条里,涉及了电、电化学和热化学等3个行业,反应不一样,且逻辑思路也不同,如何在一个尺度上把三者串在一起,无疑是一个巨大的挑战。”在付小龙看来,这不仅仅是解决项目工程与工艺的问题,更是一次科学的探索过程。

付小龙认为,项目前期的仿真模拟是关键所在。因此,他表示:“之所以选择与施耐德电气合作打造电氢氨动态联合仿真项目,源于我们相信施耐德电气强大的电力和流程联动的数字化解决方案能力。”

对此,据施耐德电气高级副总裁、战略与业务发展中国区负责人、商业价值研究院院长熊宜介绍,去年6月,施耐德电气对全球超过2万家企业用户实践经验的ETAP电气系统数字孪生平台进行了整合优化升级,使其成为更为领先的覆盖电气设计、仿真、工程和运营的可持续企业级数字化平台。

“早在2018年3月,我们并购的AVEVA工艺流程模拟软件,一直以来在石油化工等行业颇有建树。”他表示,通过ETAP 电气系统数字孪生平台和AVEVA工艺流程模拟软件,仿真去验证项目所设想的整个系统连接状况,能够得出如变化的边界、控制的策略等各种贴近实际的参数值,从而指导电解水槽和合成氨工业化的验证工作。

“通过这样的逻辑,我们才能够科学地去设计一个真正面向未来的系统,并以合理的成本,大规模生产工业应用的绿氢。”付小龙指出。

示范项目旨在构建一个完整的可再生能源+氢而驱动的工业体系。而基于可再生能源和氢直接耦合的分布式工业体系,未来将会迎来更大的发展机遇。

“面对这样的转型新机遇,我们要做可再生能源的服务商。”付小龙同时表示,目前全球还没有真正形成对绿氨和绿氢的交易,经济价值还没有确定。但随着欧盟碳边境调节机制(CBAM)2026年开始实施,未来一两年,绿氢的溢价将更加清晰。“我们希望与施耐德电气及其他合作伙伴,不断地去创造商业价值。”他表示,该示范项目仅仅是一个开始,一旦技术成熟、成本可控,加上政策支持,该项目的复制将在中国乃至全球不断展开。

如今,以新能源为中心的新型工业体系时代即将到来,绿氢作为21世纪“终极清洁能源”,将成为这一时代的引领者。随着新能源及其氢能载体在工业体系的深度应用,将更好地解决新能源高效利用和重工业体系脱碳的难题。而此次施耐德电气与水木明拓的合作,无疑是开行业之先河。期待未来双方的合作能够结出更多的硕果,为新型工业体系的发展注入更多的活力和动力。

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