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摘要：
伴随着质疑和争议的新疆库车绿氢示范项，目前已安全平稳运行一周年，但实际产能只是规划的三成多一点，问题出在哪里？
撰文 | Penn
编辑 | Tang
→这是《环球零碳》的第1206篇原创
中国石化号称要打造“中国第一氢能公司”，所以当年在新疆库车推出的绿氢示范项目，自启动以来就备受业界关注。
这是我国首个万吨级光伏绿氢示范项目，于2021年11月30日正式启动建设。
2023年6月，库车绿氢示范项目顺利产氢。2023年8月30日，随着配套的光伏电站全部建成、实现全容量并网，该项目全面建成投产。
项目从启动到全面建成投产历时两年，克服了项目地点复杂的天气环境和多种限制因素，也引起了不少争议。
8月30日，是库车绿氢项目平稳运行一周年，新一轮的质疑也如影而至。
当地时间9月2日，氢能专业媒体氢能洞察（Hydrogen Insight）以《中石化绿氢项目投产首年产量仅达35%左右》发文，质疑中石化绿氢项目在运营前12个月“仅生产了7000多吨绿氢，与承诺的2万吨相差甚远”。
文章指出，中石化绿氢项目运营的第一年就显示出预期与现实之间的鲜明对比。产量远远低于预期，仅达到目标产量的 35% 左右。这一缺口也许可以归因于技术困难、运营效率低下以及如此大规模部署新技术的固有实验性质。
年累计产氢超过7000吨这一数据，也得到“中国石化报”9月2日刊登的《“氢”舞飞扬 减排增绿》一文的确认。
从规划的2万吨，到现在的7000多吨，实际产能只是规划的三成多一点，问题出在哪里？
图说：Hydrogen Insight发文质疑中石化绿氢项目首年产量低 来源：Hydrogen Insight
中石化新疆库车绿氢示范项目总投资为 29.62 亿元（其中建设项目投资 26.6 亿元），主要包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分。
项目新建装机容量300兆瓦、年均发电量6.18亿千瓦时的光伏电站，年产能2万吨的电解水制氢厂，储氢规模约21万标立方的储氢球罐，输氢能力每小时2.8万标立方的输氢管线及配套输变电等设施。
制氢所得氢气送至罐区储存再经氢气外输压缩机升至 3.2Mpa，通过管道输送至中国石化塔河炼化使用，替代现有天然气化石能源制氢，预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨。
库车绿氢项目建设过程中，就曾因光伏电站端事故引起业内争论。
2021年11月下旬，新疆库车地区发生了罕见沙尘暴，中石化新疆库车绿氢项目一期300MW光伏制氢项目遭遇袭击。该次事故直接导致中石化光伏电站损失约200MW，相当于该电站2/3的发电装机容量被摧毁。
根据事发当天11月27日的气象预警信息，中石化库车项目所在地为大风红色预警，阵风强度超过13级，这也成为了光伏电站受损的主因。
图说：中石化绿氢项目配套300兆瓦光伏电站 来源：新华社
但是，事发后有在新疆库车从事光伏电站开发的相关人士透露称，距离该项目不远处，另建有多个已并网发电的光伏电站。在经历了同一沙暴天气后，另外两个光伏电站只有几块组件受到影响暂时无法发电，整体而言，电站并未受到较大冲击。
事发周边电站工作人员后来曾表示，此次极端天气并未突破光伏电站设计之初要求的极限值。在这种情况下，库车绿氢项目配套的光伏电站仍然发生了重大事故。因此就有媒体质疑，公司在项目建设方面存在着很大的疏漏，首先是在光伏核心部件的招标采购方面，其次是项目建设施工方面存在漏洞，包括防风设计和产品质量安全等问题。
而在建成投产后，库车绿氢项目又迎来了新的质疑和争论。
2023年12月，彭博新能源财经（BNEF）表示，由于系统设计中缺少一些安全功能和效率不达标等原因，新疆库车的260 MW绿色制氢设施，一直以不到其装机容量三分之一的负荷运行。
BNEF将此归因于项目所使用的电解槽产品设计及材料问题，并表示为了保障安全，库车项目必须限制项目的运行范围，在运行一些电解槽的同时，设置其他电解槽闲置。这或意味着，该项目无法达成年产能2万吨的目标。
图说：Hydrogen Insight发文质疑中石化绿氢项目运营容量较低 来源：Hydrogen Insight
随后，作为新疆库车绿氢项目电解槽供应商之一的隆基绿能进行了回应。2023年12月22日，隆基绿能创始人、总裁李振国在2023清华大学“碳中和经济”论坛上公开表示，BNEF的上述分析是“不负责任的”。
李振国表示，首先要确保安全可靠和平稳运行。其次，从项目运行效率和经济性出发，可以通过启停控制策略降低设备运行台数，使其平均负载维持在最佳效率比例。
他举例称，以光伏制氢在阴天为例，假设1000台电解槽制氢项目需要30%的负荷，我们可灵活选择关停700台设备，剩下300台满负荷工作就能确保项目高效运行。实际情况中是不存在电解槽30%临界点的工作状态。设计总装机容量的30%的工作状态，实际中会让30%的电解槽满负荷运作，不会是全部电解槽以30%的负荷运作。
图说：隆基绿能创始人、总裁李振国 来源：清华大学
中石化也对此回应称，拓宽电解槽运行负荷波动范围，是电解水制氢行业面临的共性难题。新疆库车绿氢示范项目开展了电解制氢系统的集成优化和运行，以系统效率有效解决了低负荷运行的难题。
“这较大提升了规模化碱性电解槽应用时的宽功率波动适配性，使绿氢工厂能够更加适应功率波动范围较宽的光伏电力。”中石化称。
中石化表示，新疆库车绿氢示范项目自2023年6月30日顺利产氢以来，截至12月21日，项目已平稳运行4200小时，累计向用户端塔河炼化输送绿氢2236万方(约合2010吨)。随着塔河炼化生产装置完成扩能改造，绿氢输送量将逐渐增加，预计到2025年四季度，输氢量将达到2万吨/年。
从这份中石化新闻办去年底发布的消息中可见，到2025年四季度，库车绿氢项目的输氢量才能达到2万吨/年的设计产能目标。因此，即使在目前全面建成投产的情况下，首年生产绿氢超过7000吨也是合理的。那么，为什么要到2025年才能实现设计产能呢？
首先，可再生能源的可靠性不稳定，太阳能的波动会影响氢气生产的一致性。太阳能发电在夜晚无法出力，这无疑将会对绿氢的生产进度带来一定的影响。
针对这个问题，中石化库车绿氢项目也有了新的动态。据氢云链报道，近日，中石化新星新疆绿氢公司发布了制氢配储项目光伏储能器招标公告，招标内容为磷酸铁锂储能系统。该项目中标单位为阳光电源，中标金额为2708.64万元。
以目前磷酸铁锂储能系统市场中标价格计算，阳光电源此次斩获的储能订单规模约为26-54MWh，预计不超过库车项目整体制氢容量的20%。在与企业的沟通中，也初步证实了此次招标的磷酸铁锂储能系统预计将用于库车绿氢项目。
图说：中石化新星新疆绿氢公司制氢配储项目磷酸铁锂储能系统招标公告 来源：能源圈
与此同时，将新技术整合成一个有凝聚力、高效的系统也带来了意想不到的挑战。基础设施虽然先进，但需要不断调整和微调才能达到最佳性能水平。去年底彭博新能源财经（BNEF）就曾质疑项目设计和安全管控存在一定缺陷，为了保障安全生产，必须限制运行范围。让一部分电解槽运行，同时让另一部分电解槽闲置下来，以避免输入电解槽的电量低于电解槽标称值以免有发生爆炸的可能。
图说：新疆库车绿氢示范项目制氢厂 来源：中国石化
此外，目前库车绿氢项目低产能运行可能也受限于塔河炼厂的需求量。目前塔河炼化的需求不足，也是造成库车绿氢项目产能利用率不高的一个原因。随着塔河炼化生产装置不断地扩能改造，相信库车绿氢项目产能利用率会逐步提升。
行业专家表示，第一年获得的知识和经验对于克服当前的障碍将非常宝贵。参与该项目的工程师和科学家正在努力改进流程、提高效率并突破技术瓶颈，目前已将万吨级电解水制氢工艺与工程成套技术、绿氢储运输工艺技术、智能控制系统研发等创新成果实现工业应用。
尽管最初遇到了挫折，但中石化库车绿氢项目的前景仍然乐观。据央视2022年8月报道，由于新疆光伏资源丰富，库车项目光伏电解水制氢成本大概18元/公斤，约合当前绿氢生产成本的一半。随着技术的成熟和可靠性的提高，预计生产率将逐渐提高，而制氢成本也将进一步下降。
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参考资料：
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[2]https://companies.caixin.com/2023-07-01/102071345.html
[3]https://www.hydrogeninsight.com/production/exclusive-world-s-largest-green-hydrogen-project-in-china-only-produced-about-35-of-expected-output-in-first-year-of-operation/2-1-1702616
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[5]https://energynews.biz/green-hydrogen-project-falls-short-in-china/?amp=1
[6]http://www.news.cn/2023-06/30/c_1129725150.htm
[7]https://36kr.com/p/2571697384842626
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[12]https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-01-03/china-s-world-leading-green-hydrogen-project-faces-slow-ramp-up
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[14]https://www.cpnn.com.cn/news/xny/202312/t20231226_1664074.html
[15]https://chem.jgvogel.cn/c1358763.shtml
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