中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
記者 劉加軍 報道
記者 丁衛國 攝影
“氫能產業，作為‘氫化山西’戰略中的主要內容，未來至少是千億元級以上規模的產業，甚至是萬億元級。山西晉南鋼鐵集團（下稱晉南鋼鐵）作為山西省氫能產業鏈鏈主企業，將積極攜手戰略合作伙伴，搶占氫能產業新高地，爭當能源革命的排頭兵。”8月11日，晉南鋼鐵總裁張天福在接受《中國冶金報》記者專訪時表示。
圖為晉南鋼鐵集團總裁張天福（右）接受本報記者專訪
當天上午，晉南鋼鐵舉行了300輛氫能重卡投運儀式，向外界宣示了晉南鋼鐵堅持綠色低碳發展，發展氫能產業的決心。
千億元級產業的規模相當于一個中等國家的GDP水平。晉南鋼鐵如何搶占氫能產業新高地？又將如何規劃自己的路徑？
圖為晉南鋼鐵集團氫能重卡交付儀式現場
瞄準氫能源 構建資源優勢
“氫能是全球公認最理想的清潔能源之一，也是推動能源結構變革、實現‘雙碳’目標的重要途徑。2022年山西省《政府工作報告》明確提出，引導鋼焦化氫等一體化高效循環發展，布局氫能與儲能等未來產業。氫能產業鏈是山西省‘十四五’規劃的先導性未來產業，又是全省確定的首批十大重點產業鏈之一。這是時代給予我們的機遇。”張天福說。
眾所周知，山西省是煤炭大省，每年產煤在13億噸左右；又是焦炭大省，焦炭年產能在1.4億噸左右，每噸焦炭副產氫氣達200立方米，每年可產氫氣280億立方米。同時，山西是深化能源革命綜合改革試點省，正加快推進煤炭和煤電一體化、煤電和新能源一體化、煤炭和煤化工一體化、煤炭產業和數字經濟一體化。該省明確全方位推動高質量發展的目標和要求，一手抓傳統產業改造提升，一手抓新興產業培育，氫能產業即是其中之一。晉南鋼鐵位于山西省，發展這一產業，具有先天的優勢。
圖為晉南鋼鐵集團沃能化工廠區
“為此，晉南鋼鐵超前布局，狠抓落實，目前已經成為鋼焦融合、鋼化聯產示范企業。”張天福介紹。
近年來，在國家碳達峰、碳中和背景下，晉南鋼鐵依托自身鋼鐵、焦化、化工的能源互補優勢，率先在全國構建“鋼－焦－化－氫”全閉環低碳產業鏈，完全符合近期國家發布的《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》和《工業領域碳達峰實施方案》的要求。晉南鋼鐵利用高爐、轉爐和焦爐煤氣合成乙二醇、LNG（液化天然氣）及氫氣，實現了化產固碳及產品高值轉化，年固碳約136萬噸；同時，與中國鋼研合作，首次在1860立方米大型高爐上實現氫冶金重大技術突破，年減少碳排放約60萬噸，達到世界領先水平。
“我們現在年產30萬噸乙二醇、15萬噸LNG，我們的成本優勢很明顯。傳統煤化工的生產成本在5000元/噸左右，我們的生產成本控制在3000元/噸左右。原因是我們的原料主要來自于上游的焦化、鋼廠副產的尾氣。其中的氫氣，除了生產化工產品乙二醇，還可以用于高爐噴氫，進行氫氣煉鐵。”張天福說。
據介紹，目前晉南鋼鐵年產氫氣6萬噸，用到化工的占60%~70%，還有約1.8萬噸用于高爐冶煉，剩余的部分經過進一步提純到99.999%，用于氫能重卡，實現清潔運輸。
圖為晉南鋼鐵集團焦化廠區
將焦化的煤氣、煉鋼的煤氣送給化工，合成LNG、乙二醇，合成的過程中再把富余氫氣送給高爐，減少焦炭的使用，降低了碳排放量；現在又把氫氣送到重卡，把清潔運輸全面打造出來，這就是晉南鋼鐵氫能的多場景全方位的應用。
“我們利用科技與產業優勢，將晉南鋼鐵打造成為一家‘化產固碳、氫冶金降碳’的領軍企業。”張天福表示。
布局產業鏈 打造氫能產業體系
前不久，在山西省重點產業鏈鏈長制工作會議上，晉南鋼鐵被山西省政府授予首批氫能產業鏈鏈主企業。
作為山西氫能產業鏈的鏈主和領軍企業，晉南鋼鐵在實現企業自身的發展的基礎上，還致力于帶動其他相關產業發展。
“為認真落實山西省政府對鏈主企業提出的‘一企帶一鏈，一鏈成一片’的要求，有序推進氫能產業高質量發展，構建清潔低碳的氫能產業體系，我們積極攜手戰略合作伙伴，加快推進光伏‘源網荷儲’項目，布局氫能重卡、加氫站及提純液氫（利用制氧冷氣）等氫能產業鏈業務，全方位推動綠色低碳高質量發展。”張天福表示。
據了解，晉南鋼鐵的自產氫氣屬于“藍氫”，即從化石燃料產生而來，成本較低；但要實現真正的凈零碳排放，需要“綠氫”，即利用可再生能源（例如太陽能或風能）通過電解工序產生的氫。
“作為氫能產業鏈的鏈主，僅靠焦爐自產的‘藍氫’顯然是不夠的，‘綠氫’的大量生產成為必須。”張天福認為。
那么，“綠氫”如何產生？生產綠氫的主要途徑是電解水制氫，其中電費的成本占近80%左右 。但向前溯源，電從何而來？眾所周知，我國火力發電占比達到80%以上。火力發電依靠的還是煤，這樣產生的氫真的算是“綠氫”嗎？值得商榷。
因此，“綠氫”不僅要考慮氫的制備，而且還要考慮制備氫所用的電何來？只有做到了“綠電”產生“綠氫”，才能真正做到低碳甚至凈碳。
圖為晉南鋼鐵集團太子湖水上光伏項目
在這方面，晉南鋼鐵走在前列，提前布局“綠電”——光伏發電。
走進晉南鋼鐵廠區，不僅太子湖大面積的水面和太子灘的陸地都已被光伏板覆蓋，而且連廠房的陽面也掛滿了光伏板。
圖為晉南鋼鐵集團一期300兆瓦光伏項目
據介紹，今年3月份，晉南鋼鐵與中國華能合作建設的1300兆瓦光伏“新能源+儲能”項目正式啟動，一期300兆瓦光伏項目將于近期并網發電。同時，晉南鋼鐵又結合各廠區特點，充分利用車棚、廠房屋頂、農業園區閑置空地、太子湖水面等區域建設100兆瓦分布式光伏發電項目。
“總投資45億元，年發電量16.5億千瓦時，這個1300兆瓦光伏發電項目，是晉南鋼鐵聯手中國華能在氫能戰略上的又一個大手筆項目。”張天福介紹。
從利用天然焦爐煤氣優勢到氫氣提純、氫能化工，從氫能冶煉到氫能卡車；從光伏“綠氫”到氫能冶煉，再到氫能重卡，布局以氫氣為源頭的產業鏈，晉南鋼鐵抓牢資源先發優勢。
開啟新賽道 形成千億元級產業集群
圖為晉南鋼鐵集團氫能冶煉
“作為氫能產業鏈的鏈主，最重要的是通過鏈主的示范引領作用，與上下游企業緊密合作，促進氫能產業鏈提質升級，補鏈、強鏈、延鏈。”張天福說。
據介紹，氫能產業鏈上游包括制氫、儲氫和運氫環節，中游主要是燃料電池以及質子交換膜、催化劑等，下游則是各種應用場景，包括但不限于氫冶金、氫能汽車等，相關裝備主要是電解槽、儲氫和運氫設備等。
“電解水制氫已經很成熟。但我們做得不成熟，我們是搞煉鋼的，需要大量用氫，因此要起到鏈主的作用，就要與氫能產業鏈上的優勢企業進行技術和資金的合作，將一個巨大的氫能產業建鏈成群，形成千億元級以上的氫能產業集群。”張天福說。
在光伏“綠氫”方面，晉南鋼鐵與華能合作形成了1300兆瓦光伏“新能源+儲能”項目；在“藍氫”提純方面，晉南鋼鐵與杭氧合作，將99.9%的氫氣提純為99.999%用于氫能重卡；在應用方面，除了氫能冶金，晉南鋼鐵也已經建立了廣泛的客戶群體。
在應用場景方面，氫冶金已經在晉南鋼鐵得到成熟成功應用。
“1860立方米高爐，我們是第一家使用氫氣的。噸鐵吹40立方米氫氣，可以減少使用20公斤的焦炭。同時，我們在燒結工序中，也加入了一部分氫氣，噸燒結礦可以減少1公斤~2公斤的焦末，這也是減掉了能耗和碳排放。”張天福介紹。
《中國冶金報》記者算了一筆賬：1座高爐年產200萬噸鐵，年減焦4萬噸，3座就是12萬噸，可減少碳排放44萬噸；按焦炭3200元/噸計算，12萬噸下來就是3.8億元。可以看出，這不僅社會效益好，而且經濟效益也十分可觀。
圖為整裝待發的氫能重卡
氫能重卡是晉南鋼鐵近期發力的新應用領域。
今年5月份，晉南鋼鐵與大運汽車、南京金龍、一汽解放、美錦能源等簽署合作協議，合作開展氫能重卡廠區內短途倒運、氫能客車應用、氫能特種車輛、無人智能駕駛、加氫站及光伏制液氫項目建設，推動氫能產業集聚建鏈成群。首批300輛氫能重卡已經到廠，并交付使用。
圖為加氫站
“我們計劃到2025年孵化10000輛氫能重卡、50多座加氫站，全面實現‘火車運輸+氫能重卡’的綠色物流低碳目標。這次投運的加氫站項目是目前國內最大的加氫站，設計規模為每天加注9000公斤，每天可加注500輛汽車。投運后的加氫裝置可實現自動啟停、自動加氫，實現無人值守、自動控制、自動計量，可同時具備給氫能客車、氫能重卡、魚雷氫氣運輸車加注氫氣功能。”張天福介紹。
如果把視野放大到整個山西省，該省注冊的重卡已超過45萬輛。假如每年有3萬輛更換為氫能重卡，那么需要15年才能更換完畢。
“每輛氫能重卡按最低100萬元計算，每年需要300億元；一輛車一年的氫氣成本按最低30萬元計算，45萬輛就是1350億元的氫氣成本。這就已經是千億元級的產業集群了。像這么大的產業做出來后就會吸引更多做氫氣質子膜、氫能重卡、電解水槽液的企業加入。在這個產業鏈上面所有的產業，包括加注站、運氫儲罐，都會被孵化出來。”張天福計算說。
成本是決定一項新技術、一個新產品是否具有生命力的核心和關鍵。
“現在的‘藍氫’，一公斤在15元左右，在成本上已經比柴油具有競爭力；隨著光伏轉換效率不斷提升，綠氫也將很快具有成本優勢。”張天福信心滿滿。
據悉，目前晉南鋼鐵的光伏轉換效率在23%左右，通過提升可以做到32%左右，在同樣面積的光伏板上產生更多的電能，從而降低“綠氫”成本。
下一步，晉南鋼鐵將攜手眾多戰略合作伙伴，聯手打造氫燃料電池電堆、氫氣壓縮機、固態儲氫設備、氫能源車輛等氫能應用關鍵產品，科學謀劃“一個中心、兩個縱向、三個橫向”（一個中心，以晉南鋼鐵為中心，將企業周邊鋼鐵、焦化、化工等相關企業發展為黑色冶金綠色短倒、短泊物流運輸。兩個縱向，一是依托霍州以南大運高速至運城延伸約240公里，二是依托108國道霍州以南至運城市禹門口延伸約201公里，輻射中部至南部運輸線路。三個橫向，一是依托運城河津市以東京昆高速、陵侯高速至晉城陵川縣延伸約258公里；二是依托臨汾市吉縣至長治市黎城縣青蘭高速延伸約301公里；三是依托331省道曲沃縣以東至晉城市陵川縣延伸約207公里，輻射東部至西部運輸線路）。同時，晉南鋼鐵還通過多種形式招商，延伸產業鏈，形成制氫、儲氫、運氫、加氫、用氫一體化循環經濟產業的發展體系，加快建設光伏“新能源+儲能+制氫”項目，穩步推進氫能多元化示范應用；通過引進一批高質量的氫能項目，構建安全高效的氫能產業鏈。
張天福介紹，晉南鋼鐵將用光伏綠電通過電解水制氫+制氧+液氫，為氫能重卡和氫能冶煉提供原料；同時將白天產生的部分綠電進行儲存，利用“光電+儲能+低峰電力”相互聯鎖切換，形成正常供電制氫的生產工藝，并利用制氧廠零下190攝氏度氮氣深冷能源制造液氫，最終實現用綠氫、綠氧、液氫替代化石能源、焦炭，開創一條技術先進、經濟可行的碳中和路徑，帶動鋼鐵實現長流程低碳變革，著力推動制氫、儲氫、運氫、加氫、制造液氫及氫能重卡、氫能交通等多個領域的拓展應用，實現綠色氫能全產業鏈一體化發展，打造千億元級氫能產業鏈。
“以氫代碳，開啟新賽道，占領新高地，晉南鋼鐵有機會成為鋼鐵綠色低碳發展的引領者。”張天福說。
