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饶文涛:以迎接氢能时代:钢铁行业的策略与措施
中国汽车报网 ·  蔺天子整理 ·  2020-09-17

  9月14-16日,由中国汽车工程学会与国际氢能燃料电池协会(筹)共同主办的第五届FCVC大会于上海汽车会展中心召开。宝武清洁能源有限公司氢能技术总监饶文涛到场并发表了以迎接氢能时代:钢铁行业的策略与措施为主题的演讲,以下为文字实录:

  大家好,很荣幸汽车工程学会提供一个机会,我是搞氢能发展是一个新人,原来在宝武集团做战略规划,可能今天跟我们这个题目稍微有一点偏离,看钢铁行业怎么跟这个氢能对接,题目是氢能时代钢铁行业的策略与对策思考。

  第一个就是说我们做氢能的动力是什么,文明走向何方。第二个就是我们钢铁困局,氢能对钢铁起什么作用。第三个钢铁拥抱氢能。第四个花开何处,我们氢能和行业怎么结合,大概有七个方面。最后一个结论,跟大家分享一下。

  一个是我们这个目前搞这个氢能,放大一点看,实际上就是目前我们的地球包括这次开会很难得,疫情之后大家能聚在一起,目前我们这个面临的一个是灾难,第二个气候变暖,这个地方列举一些汇总的各种各样的现状,目前整个环境很多不稳定因素,气候变暖并不是离我们很远一个事情,实际上到临界点了。

  第二个我们国家能源依存度,目前也是非常高的,达到75%,已经远超能源安全红线,这个的话也限制了我们经济的发展,这是第二点,这里有一个结论,气温的升温是没有国界的,第二个我们文明的发展还是我们需要继续消耗能源,所以说这个持续性大概多久,也是要思考,第三个实际上这个减排,跟我们企业之间,以前是可选可不选,现在是一个必选项,第四个就是目前靠减排和这个有限的新能源,能不能解决我们目前的危机问题。

  这里是一个结合二氧化碳减排谈我们行业,全球目前大概330亿吨,中国现代130亿吨,占了三分之一,其中钢铁行业占了其中8%,为什么钢铁行业,而且钢铁行业还有一个特点,这个工艺大概150没有变,都是用铁矿石进行还原,这是钢铁行业本身的一个特点,实际我们从这个能源净化这个图可以看一下,我们定位钢铁行业,使用用能还停留在煤炭加天然气,属于第一次能源转换阶段,目前汽车行业是处于油气向电氢转变,钢铁行业比汽车行业慢一拍。

  这里的话为什么钢铁行业做氢能有动力,目前的话我们国家这两年对碳减排市场启动的非常快,基本七大行业,2017年试点,当时主要电力行业,最近基本把钢铁、有色、石化、化工等等行业全部列入监控,二氧化碳排放只要钢铁行业两万吨以上,都属于国家要进行将来要收税,这么一个对象。

  这里可以看我们国家碳配额目前已经配到33亿吨二氧化碳,我们总共排放30亿吨,目前基本有三分之一、四分之一国家已经进行33%,已经列入国家统计对象,将来的话这个范围还会继续扩大,这个导致什么,目前东钢成本,碳税40块钱算,要增加48块钱,这个碳税还是比较低的,如果按欧洲25欧元收碳税,基本钱交碳税就没了,为什么行业要变,就是环保的压力。

  第二个我们国家的钢产量,一吨钢产两吨二氧化碳,我这里用的数据2018年开始算,这样我们国家钢产量增加过程中二氧化碳排放量一直在增加,这里中国工程院有一个项目做预测,2018年我们国家钢铁行业二氧化碳排放量181亿吨,到了2025年上升到240亿吨,到了2030年上到260亿吨,这个增长的趋势一直在持续,我们二氧化碳钢铁行业这个产量增加,二氧化碳一直在增加,这个地方我们有一个案例,微软公司恩原来是软件公司,现在微软公司本身也是有大量的硬件,它的硬件就是服务器,服务器耗电折算成碳排放1600万吨,微软做一个榜样,2030年实现零碳排放,2050年把历史上微软从1975年诞生,到现在全部碳排放清除掉,这个理念是我们一个样板,碳负排放,以后每年捕获的碳比排的碳更多,把历年旧账清掉了,我们按钢铁行业算,这是1751年工业革命开始,全球二氧化碳累计排放量,原来欧洲和美国他们累计排放量黄颜色最多,这两年随着中国改革开放的发展,中国的迅速过大,右边红色部分是中国部分,中国的钢铁行业在2020到2030年,二氧化碳增加80亿吨,2030年以后达到峰值,这个峰值以后会不会停止增长,到2050年争取进入零碳排放,后面进入碳负排放,这个表比较下来,微软是一个软件公司,硬件比较少,2030年进入这个,相当于进入这个临界点,钢铁行业做了一个大胆预测,2050年增长期结束开始进入平缓,2050进入下降通道,做了这么一个。

  这里钢铁行业原来做碳排放也在做,一直在做,三大途径,第一个途径就是节能,大家可以看右边一个图,蓝颜色的线已经下降的非常明显,目前已经走平,节能的潜力已经用干榨尽了,这个对碳减排作用不大,还有CCUS,这个技术将近十多年实验下来也是很难做,这个碳捕获下来冲到地壳里去也很多,红颜色通过CCUS工业分离、燃烧前分离等等技术都有限,不能根本解决钢铁行业碳排放问题,所以这个氢能从源头治理,以氢代媒是不是能独辟蹊径走出一条新路来,是我们想尝试的。

  钢铁拥抱氢能,一个电动车,本身是一个好技术,但是这个电必须要绿电才有意义这是第一个,第二个煤自由,煤自由把煤用起来了,但是对二氧化碳减排贡献是有的,第三个天然气制氢,天然气制氢本身也有碳排放,这是它的一个先天缺陷,后面我们可再生能源制氢应该是将来的方向,这个方向技术路线应该有两步,一种方向利用绿氢实现二氧化碳循环利用,二氧化碳不增长了这是一个,这个最大的好处可以把原来我们所有的工业的这些设备和工业都可以继续利用,第二个推倒重来,把原来碳能源全部清除用氢能源,相当于另外一条路,把原来的基础东西很多都去掉。

  这个是氢能在钢铁行业起的作用,DOE做了一个,22个应用在全球的行业应用里钢铁也是氢能,应用氢能取得比较明显效果的一个。

  这个是宝武集团,目前最新的一个,刚刚超越阿赛洛米塔尔,技术排名第三,这是中国宝武情况,宝钢干氢能列了一个表,2019年3月份,宝武和中核集团签了核能冶氢,替代钢铁里的煤,宝钢搞氢能最早从这里开始,2019年4月份宝武集团成立氢能项目组,我到集团战略部也是做战略规划,当时提了亿吨宝武百万吨氢,提了沿江沿海一带一路的加氢站网络布局,7月份宝山区成立了氢能茶叶创新联盟,11月宝武成立氢能产业功能,氢新空气,四大业务,氢能是其中一个业务,是牵头业务,后面11月份我们当时在国际商用车展上展示一辆氢能重卡,国际上第一次氢能重卡的展示,后面是今年5月份加氢站开工,7月份最新的有些在做的同志也参加,宝武产业园成立,跟林德公司签的第一批战略合作协议,这是我们宝武做氢能目前的主要里程。

  这是我们做的制氢端做一个规划,我们这个制氢的能力根据主要因为目前燃料电池是用氢最大行业,根据燃料电池国家规划做,从一万、五万、十万、一百万,氢能产能我们也是从5%、8%、10%,占中国氢能产量百分比,根据需求端产能同步走,加氢站也是占中国的10%、12%、15%,目前就是说要定位做中国的氢能业的头部企业,这是总的,这是加氢站布局,宝武目前叫沿江沿海一带一路,左边是已经启动的加氢站,2023年以上海为龙头,新兴诚实的带钻联动,加氢站占中国的13%,到右边2025年形成一个红颜色的网,占到17%,做了这么一个加氢站布局规划。

  第四个花开何处,氢能制出来共享七个方向,第一个就是制氢,把我们的理解理了一个思路,制氢就是有几个,一个是目前的煤气制氢,就是后面的流程图,这个煤气制氢将来最大不确定性将来煤气没有了怎么办。

  第二个化工废气资源特别多,右下角是一个我们这个化工园区,有非常便宜的氢资源,不符合绿氢概念但是价格便宜,也没有说不能卖。

  第三个钢厂本身有用氢,绿氢上面绿氢领域钢厂干什么,蒂森给我们很好的榜样,目前绿氢这方面,风电还在第二位考虑,光伏第三个方向,光伏方向加电解,一个碱性一个PEM,第二个光解制氢还有热解制氢我们也在考虑,这个和大家分享一下。

  这个就是目前水电解电解槽,光伏的话和加储能、制氢结合,我们理解两个,一个是装备,装备现在至少兆瓦级,第二个成本,有一个数据,可能我估计将来可能朝这个方向发展,氢气成本两块钱一个地方,这个价格非常有竞争力,目前还很难达到。

  这里就是钢铁,原来也用氢气,做热处理保护气,现在做一个技术,把氢气一千万吨钢厂用到一万吨,80%氢气可以重复利用,省了八千吨,这个热处理全世界做的最好就是路易公司,这方面做的比较好。

  这个是另外一个正在跟踪的一个纳米光催化水解技术,这个技术目前已经有公司在做这个中式样板工程,除了光伏发电电解制氢以外,也有新的技术路线,而且目前也在以这个,只要有强烈的需求,这个技术也会发展的很快,这个是我们目前在跟踪的另外一个技术,如果大家有更好的技术也是非常欢迎和我们一起分享。

  这是钢厂用氢,钢厂用氢有两中方法,一个高炉富氢一个竖炉全氢,左边高炉是日本放大,右边是欧洲美国一直用这个竖炉做冶金生产,两条路线,中国包括宝钢用了日本路线,现在到了用氢发现欧洲和美国的竖炉可能是更好的选择,这个也是两百年一轮回,又转回来了。

  这里就是瑞典做了一个很好的典范,瑞典的吕勒奥钢厂,2020练出氯化钢,将来可能成为一个标准,大家所有的钢材都可以实现零碳,这里是用氢量,大概一吨钢用氢大概用160立方,全氢用550立方,一吨田用50吨氢,需要这么大的体量,这样的话如果是可再生能源的氢的价格,如果降到十五块到十八块以下,氢冶金够有竞争力,如果贵了氢冶金就非常慢,因为成本上无法接受。

  我们说量大价低的氢气何处寻,这个绿氢在这个控制氢气成本方面,比我们传统的蓝氢和灰氢降成本速度更快,将来这个绿氢并不是绿氢只是一个理念,有可能技术上只是一条捷径。

  包括目前的车用氢,车用氢很多种类,第二个氢内燃机,第二个燃氢发电双电源还有氢燃料电池,将来到底哪个路线能一统天下,大家根据商榷其中。

  产业的动力我们总结下来,推燃料电池车两个动力,环保改造动力,第二效率提高的动力,只有这两个东西才能快速拉动我们产业起来,如果这两个没有动力产业是起不来的,这里的话包括我们氢能重卡,我们理了一下,环保动力是什么,环保动力现在我们国家对污染物运输污染排放已经有标准出来,有这个标准后面就有动力,环保工作大家不能不做,强制性的。

  氢能重卡降本动力,目前我们国家物流运输成本占14.7%,美国发达国家8%,只有我们一半,通过氢能把物流效率提高的话,实际上氢能是能产生效益的,而不是只是花钱的行业这么一个,这里的话我们这个目前国内的几个氢能的代表公司,中国重企、一汽解放、陕西重卡,通过人工智能和物流产业进行结合实现物流产业的一个降本,这个其中氢能车是其中最大一个能实现这个目标的最大的载体。

  这里大家很熟悉,尼古拉做一个榜样,让氢能重卡和柴油车一样实惠,还做了详细计算,其中最打动人就是这两个表,氢能车的使用成本和柴油车的成本能做到一样,目前的话通过一个商业模型我们理解,把未来一些利好也放进来了,我觉得这个非常好,用氢能车不止情怀,也有受益。

  目前氢能车成本要降,第一个国产化,中国价廉物美,红色做一个预测,我们自己做一个预测,从目前的氢能大卡一千瓦一万一,如果下降到2023年能达到两千多块钱,如果能按这个路线走,我们氢能车具有很强的竞争力的。

  这个是DOE做的,这个做的更乐观,根据丰田的数据做的,燃料电池电堆系统价格呈现快速下降的趋势,也是给我们信心,电堆一系统,每年将本30%是很快的速度往下下降。

  这里是我们梳理一下氢能重卡,整个在产业链上包括制氢、预处理、运输、加氢站、总成本,71块降到29块,每一个环节做多少工作,理了一个,最近路线能不能像这样走,我们大家也是一起来拭目以待。

  这是目前我们另外一个方向,钢厂的副业IDC,目前宝钢拥有华东地区最大的IDC中心,六万台数据服务器,给阿里和腾讯提供服务,IDC这个是固定式燃料电池,这块我们觉得还是一个蓝海,跟这个车用燃料电池大家拼的头破血流这里面做的人并不多,目前在关注这块。

  加氢站新变种,加氢站不是一条路,跟未来换电一样,电能换,氢能不能换,中国好的就是说人多力量大,什么细节都有人来研究,这块目前在考虑,这个目前大概一个粗略数据,一个换电站大概三十万到五十万,一个加氢站一千五百万,一个加氢站的钱可以换多少换电站。

  氢能公司也是技术公司,不光卖资源,这是我们做的第一个产品,可再生能源耦合制氢一体化,包括集成在一个集装箱车子里,年底就出来了,欢迎大家一起来指导。

  第二产品是新材料做的氢气检测安全盾技术,主要的原理就是一个变色材料,这个材料也是把新材料技术用到加氢站氢检测上,大家知道氢安全非常重要,微量氢安全也非常重要,我们针对性开发安全盾的技术,信息检测。

  第三个就是我们目前也在做标准,目前蓝氢、灰氢将来给它打个商标,贴个商标,根据碳减排的指标贴个商标。

  最后一个结论,氢是未来的基础能源,我们觉得这个车用的燃料电池目前炙手可热,固定式和车用氢能还是蓝海。

  绿氢是一个方向,可再生能源发电加水电解也是一个方向,第三个将来大容量的储能技术,我们目前关注万吨级,不管液、固、气都是万吨级。

编辑:蔺天子

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