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氢能技术有望使“地月经济圈”成为现实 谭永华 中国航天科技集团有限公司科技委副主任 清洁能源的使用是世界发展的一大趋势，其来源值得我们认真研究。这当中，我认为氢能是尤其值得关注的，氢能在交通运输动力、工业原料和热源、家庭和建筑供能、军事及科研领域等方面都得到了应用，具有很好的前景。 不过就目前来说，无论是制氢、储运还是用氢，我国氢能发展都有一些问题需要思考与解决。 在制氢方面，当前化石能源制氢占主导地位，但化石能源储量有限，且有碳排放、环境污染问题有待解决。据此而言，深绿制氢技术应该是未来的发展趋势，不过这一技术目前还存在制氢成本高、大规模工程应用技术不成熟等问题。 在储运方面，要想实现未来氢能的规模化应用，就必须解决氢的安全、高效、低成本、高便利性储运问题。比如，液氢储运需解决氢液化、储运、加转注及液氢加氢站等方面的技术及装备问题；高压储运需提升管束车储运效率以及70MPa高压车载气瓶制造及检测技术、碳纤维等材料生产技术等。 在用氢方面，则急需掌握长寿命高压比隔膜压缩机技术，实现关键部件的国产化。当前，电堆成本高、寿命短制约了氢燃料电池的应用，需要加快燃料电池关键部件国产化，发展燃料电池动力系统总成技术。而且，我国液氢加氢站技术与国外还存在一定差距，也要实现关键设备的国产化。 我认为，需要根据不同的用氢场景，比如小型还是大型、移动还是固定、地面还是太空等，选用适合的制氢、储氢技术路线。基于当前的情况，我国要持续发展多元化深绿制氢技术、液氢储运及加氢站技术，要探索符合我国国情的氢能发展之路。比如，依据我国煤炭资源丰富的特点，需重点发展低成本煤制氢技术。 在我国氢能发展过程中，中国航天技术起到不可磨灭的作用。自1970年4月24日我国第一颗人造地球卫星发射成功，液氢工业化应用就拉开了序幕。后来，我国相继攻克液氢液氧混合比调节、高速轴承在液氢中运转、液氢长距离管道输送绝热等技术难题，并试验成功液氢涡轮泵使我国具备了动力输送液氢能力，液氢才开始大规模应用。随着液氢液氧发动机的研制和应用，可以说，中国航天领域已经形成了完整的液氢技术链条，从生产、储存、运输、试验测试到安全监控，积累了大量成果，形成了相应的标准规范。 几十年来，中国航天氢能应用掌握了一系列主要核心技术，包括制氢、储运、液氢加氢站、氢燃烧、氢安全应用规范等。目前，这些经验、成果、技术正逐步推广应用到民用方面。 此外，氢能在未来的太空探索中也将大有可为。 水不仅可为太空生存提供保障，而且能分解成火箭燃料的主要成分——氢和氧。未来在地外太空探索中，可由氢氧发动机输出动力、氢氧燃料电池提供能源，实施“地外动力—能源—生保一体化系统”解决方案，满足地外生存、生活、生产需要。届时，地外金属矿开采指日可待，“地月经济圈”有望成为现实。
十年闯出合作新路 杨悦 延长石油集团党委书记、董事长 9月15日，陕西延长石油（集团）有限责任公司（以下简称延长石油集团）与大连化物所共同实施的千吨级合成气直接制低碳烯烃中试项目一次试车成功，各项指标均超过设计值。这标志着我国现代煤化工产业化技术应用又一次取得重大突破。 下一步，我们将加快推进工业化示范应用，探索经济可行性方案，早日实现产业化。 经过10年的努力探索，事实证明，延长石油集团与大连化物所走的这条合作的路子是对的。我们的合作模式全面落实了国家创新驱动发展战略，建立以企业为主体、市场为导向，产学研深度融合的创新体系。 早在2010年，延长石油集团与大连化物所便确立了全面战略合作关系。从基础研究、应用研究，到小试、中试、工业示范，双方开展了全产业链深层次的紧密合作。 为充分激发大连化物所科研创新优势，打通从基础研究到中试及产业化的“最后一公里”，延长石油集团每年固定支持400万元探索性项目经费。 探索，意味着鼓励创新、宽容失败。一方面，只要科研人员有好的想法、在基础研究方面有所突破，我们就设立课题支持；另一方面，如果科研人员围绕企业产业链布局创新链，我们便从前端基础研究开始立项，加快从基础研究到技术应用，乃至最后工业化示范和产业化的步伐。 为推动合作技术研发与转化，我们双方共建了能源化工联合实验室、西安洁净能源（化工）研究院等科研平台。此外，我们还以混合所有制形式，联合组建了延长中科（大连）能源科技公司，设立了总规模1000亿元的洁能产业基金，促进科技成果转化，共同推进成熟技术产业化进程，形成风险共担、收益共享的科技创新利益共同体。 迄今为止，通过合作，延长石油集团与大连化物所结出累累硕果，这些成果也引领了能源化工行业的创新发展。双方共同实施探索性项目34个、中试及产业化项目8个、工业示范项目6个。其中建成投产了全球首套10万吨/年合成气制乙醇示范项目，奠定了我国煤基乙醇工业化的国际领先地位；建成投产了榆横15万吨/年合成气钴基催化剂制油示范项目，开辟了一条新型合成气制油及醇类产品路线；共同开发了国际首创的汽柴油超深度脱硫技术，解决了国V汽柴油升级的重大技术难题；共同开发了合成气直接制低碳烯烃工艺技术，为我国乃至全球煤炭清洁高效转化利用开辟了新路径。 可以看到，我们与大连化物所的合作模式已形成了一套可复制、可推广的成功经验。目前，我们在与中国科技大学、复旦大学、南京大学等院校合作过程中，也推广了这一产学研合作模式，同样起到很好的效果，有效提升了科技创新水平。 随着合作的深入，我们深刻意识到，人才是企业乃至能源事业可持续发展的基石。为加强人才培养和交流，延长石油集团每年固定支持大连化物所100万元，设立优秀博士生奖学金和实习基金等，双方每年互派科技人员交流学习，培养锻炼了一大批青年骨干人才。 未来一个时期内，化石能源仍将长期占据主导地位。同时，清洁能源也将迎来发展的“井喷期”。作为一家百年石化企业，一方面要解决好现有化石能源的“高能耗、低效率”问题，加快攻关煤炭清洁分质利用等“卡脖子”技术和提高煤油气综合转化的利用效应，赢得未来发展的主动权；另一方面，要瞄准清洁能源这片“蓝海”，提前布局新能源产业。
炼化企业必须走科技创新之路 何盛宝 中国石油集团石油化工研究院党委书记、院长 当前，我国炼化工业处在转型发展瓶颈期。一方面，我国能源需求越来越大，原油对外依存度超过70%，已严重威胁国家能源安全。党的十九大报告提出的“两步走”战略，实现人民对美好生活向往的奋斗目标，离不开满足美好生活需要的各种石油化工产品。因此，石油消耗还将持续增加，如何使有限的石油资源得到更高效绿色的利用，是我们面临的一个重大挑战。 另一方面，炼油产能日趋过剩，油品结构不尽合理，市场参与主体多元化，传统国有炼化企业面临日趋激烈的竞争。这倒逼企业必须依靠科技创新，走高质量发展之路。与过去相比，越来越多的企业意识到，发展离开了科技创新就不可能持续，企业对技术渴求的迫切性到了一个前所未有的高度。 为突破瓶颈、迎接即将到来的能源革命，企业界与科学界必须融合创新发展，包括在平台建设、技术研发和人才培养等各方面的充分融合。 我们与大连化物所的合作是一个成功典范。中国石油有产业发展需求，且拥有原材料、中试、工业化示范等资源和平台优势，大连化物所则在能源化工领域具有较强的科学研究实力、拥有诸多大科学仪器，这些是企业所不具备的。经过数十年的磨合、探索，我们联合搭建创新平台，瞄准应用开展针对性技术研究，实现了创新链与产业链的无缝衔接。 在大连化物所成立70周年大会上颁布的“中国科学院大连化学物理研究所70周年重大科技成果”中，“催化干气制乙苯”就是我们与大连化物所联合开发、实现大规模工业化应用的项目，这得益于研究所和企业的密切合作，实现了从基础研究到小试、中试再到工业化应用和技术更新换代。 除此之外，我们在润滑油异构生产Ⅲ类高档基础油等方面取得了工业应用成效；与包信和院士团队合作的甲烷无氧制烯烃技术研究取得了阶段性进展；另外，将张涛院士团队“单原子催化剂”的最新理论成果，应用到传统的乙烯裂解产物加氢催化剂开发过程中，迅速转化为催化剂产品，不仅提高了我们企业的效益，更引领了石化行业的科技进步。 诸如此类的合作还有很多。 回望过去，融合研究所优势与企业需求、充分信任科学家、给予长期持续性而非短时零散的支持，是我们与科研院所合作多年的最好经验。 面向未来能源化工战略性核心关键技术发展重大需求，为推进建立知识创新和技术创新良性互动的合作新机制，2016年，我们与大连化物所共建“中国石油—大连化物所能源化工联合研发中心”，围绕企业当前和未来面临的需求与发展问题，聚焦颠覆性、突破性技术，加强对大连化物所相关研究的持续性支持，并推动有前景的技术优先在中国石油进行中试和示范。 值得一提的是，中国的炼油能力已位居世界第二，在当前严峻的国际形势下，中国的炼油技术展现出了较强的实力，主体工艺技术和催化剂也实现了自给。不过，我们不能停下追求卓越的脚步，除了规模外，在质量效益、清洁化和竞争力上也要努力做到世界最好。 如今，炼化工业进入智能化、分子炼油时代，需要从分子层面上深入认识原油结构，以最大化发挥每一滴石油的价值。不过，认识原油分子结构并实现高效转化利用并不容易，这更需要发挥研究所大科学装置和基础研究的力量。
合作共赢 应对可持续发展挑战 安杰罗·阿莫雷利（Angelo Amorelli） 英国石油公司（BP）研发部副总裁 中国拥有世界上最令人兴奋的能源系统和增长潜力，也面临着可持续发展的巨大挑战。和世界其他国家一样，中国目前最大的挑战是如何在不对环境造成负面影响的情况下实现可持续发展。 当今世界并没有走在可持续发展的正确道路上，正如《巴黎协定》所呼吁的一样，我们有必要向净零排放迈进。世界正面临着气候变化的严峻挑战，包括中国在内的世界各国都在采取措施，努力实现《巴黎协定》2050年净零排放的目标。 我们认为，技术将有助于提升能源利用效率，有利于应对全球性的挑战。英国石油公司（BP）正在和科研机构、大学、政府紧密联系，尝试研发各类技术并推动技术的商业化。 BP从110年前成立以来，从未停止过发展和现代化运营，现在我们正在行动，再次改变我们的公司。 最近，BP购买了英国最大的电动汽车充电网络公司Chargemaster，作为BP旗下的电动汽车充电公司，BP Chargemaster将很快在英国推出400个超高速充电器。同时，我们投资了世界上增长最快的太阳能公司——Lightsource，其目标是到2023年达到10吉瓦的太阳能装机容量，并为300万户家庭提供电力。此外，我们还通过BP内部的技术研究进行科学创新，并与中国的学术界和风险投资集团合作。 大连化物所是世界领先的化学学术机构之一。我们和大连化物所有将近20年的长期且富有成效的合作。2001年，中国科学院与BP签署了一份10年期限的项目合作协议，项目资金总额为1000万美元，用于清洁能源的战略研究和关键性技术问题的解决。随后，BP和大连化物所共建了能源创新实验室（EIL）。 在大连化物所，我们支持了超过50个科研项目，与60多位教授、科研人员及超过130名学生进行合作。我们在EIL建立起了合作研究科研团队，其中一半的人员是大连化物所的毕业生，我们也资助大连化物所的学者开展一些科研项目，这些项目覆盖了化学催化的科学、工艺以及生物质转化等多个领域，以期为中国和世界其他国家找到解决能源可持续发展的路径。 在过去的合作中，我们得以在大连和世界上最杰出的一些科学家和学生一起工作，通过合作项目，我们将工业界的诉求传递给科研人员，而大连化物所的科研人员也得以与国际化公司建立联系。 世界可持续发展的问题可以通过研究所与国际企业的合作逐渐解决。未来，我们希望继续在化学研究方面和大连化物所开展合作。就潜在的新技术领域，如氢能、生物能源以及生物质转化等对于中国具有战略意义的新话题，我们也非常感兴趣。 正值大连化物所成立70周年之际，我祝愿双方在接下来的70年里能够继续分享成功的喜悦。
甲醇燃料是符合中国国情的新能源 沈建跃 上海博氢新能源科技有限公司董事长 人类能源发展轨迹是从高碳到低碳再到零碳，从低效率走向高效率。氢能，作为绿色高效的二次能源，被全世界公认为是21世纪的“终极能源”。 燃料电池是高效清洁利用氢能的最佳工具，相关技术在国际上已取得重大突破，并在多个领域进行商业化应用。但氢燃料电池在推广和使用之路上遭遇了诸多挑战。比如氢气存储条件苛刻、不安全，氢气压缩时能耗大以及运输成本高等。尤其高压氢制备成本高，若将其作为产品推向市场，以目前的技术而论还需要走过一段漫长的发展之路。 甲醇能源是符合中国特色的新能源。据最新数据统计，截至2018年，全球甲醇产能约14400万吨，中国甲醇产能达8600万吨/年，占世界产量60%以上，预计未来还将新增产能2000万吨。此外，我国甲醇燃料生产技术成熟，成本低于汽油和柴油。关于安全性，美国能源部的数据显示，甲醇燃料是最安全的二次能源。 目前我国仍在不断加大甲醇产业建设。今年3月19日，国家八部委联合印发了61号文件《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》，鼓励企业研发甲醇混合动力汽车、甲醇增程式电动汽车、甲醇燃料电池汽车产品，支持各地推进甲醇燃料生产及加注体系建设。 事实上，甲醇作为能源的使用途径主要有3种：直接燃烧、内燃机燃烧和甲醇重整制氢燃料电池。甲醇重整制氢最近广受关注，与传统的制氢方法相比，甲醇重整制氢具备六大优点：制氢原料来源广泛且价格低廉，甲醇作为一种常见的化工原料，既可从化石资源中制得，又可由生物质制取；氢元素利用率高、含氢量高、能量密度高；制氢装置简单；以甲醇为原料制氢投资少、自动化程度高、生产能力易调节；甲醇作为液体燃料，使用和运输方便；甲醇燃料十分稳定、挥发性较低，适合燃料电池的所有操作条件。 甲醇重整制氢+氢燃料电池系统作为“发电机”系统有多种技术路线，我们走的是甲醇重整+高温燃料电池，这类技术是现阶段发展最快的技术路径，整体系统效率高。已在电动车及其他特殊领域得到了众多成功应用。 我国在甲醇氢燃料电池技术领域已达世界领先水平。2017年12月29日，由我国研发的世界首台甲醇氢燃料电池电动物流车获得工业和信息化部《新能源汽车产品公告》批示，该车型为基于30千瓦甲醇氢燃料电池组的东风特汽7T电动物流车。它不仅具有电动车的低能耗、低排放、低污染的优势，同时也解决了城市物流车电动化过程中不可忽视的续航里程短、充电设施不完善、充电难、充电时间长等问题。目前，该车型已开始批量生产并正式投入商业运营。 甲醇氢燃料电池发电装置在分布式能源、交通、军民融合、船舶以及航天航空领域有着广阔的应用前景。此外，在持续供能困难的中西部地区、无人区、自然保护区、高原高寒无人值守的通信基站和边防哨点等特殊区域和场景下，甲醇重整氢燃料电池更稳定，甚至可以替代传统的锂电池和柴油机。 目前国内甲醇氢燃料电池已经具备产业化生产条件，全球首个以甲醇为加注介质的氢燃料电池生产基地已于2018年12月份在宁波慈溪举行奠基仪式。该生产基地项目于2020年全部建成投产后，年产值预计可达到100亿元。 （编辑：逍遥客） |
