氢能在钢铁行业的应用现状——宝武清洁能源总裁魏炜

“从碳出发，氢冶金工厂未来将是绿氢作为重要的来源。以氢为主，氢冶金工厂将会把氢作为重要的能量载体和脱碳的原材料，以电为枢纽，整个工厂作为电作为能源介质的纽带。”宝武清洁能源总裁魏炜在可再生能源制绿氢技术、装备与案例大会上发言。

直播专题：SNEC第十五届(2021)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会

魏炜：感谢主持人，各位嘉宾、各位朋友上午好，在座都是专家，我是搞产业的。反过来我想了想，我们从产业的角度给各位专家提供一个不一样的视野，西北送电怎么送出，电送不出我到西北去会产生什么情景呢？同时北大的教授也提了，各种各样的储氢方式里面，这个不行，那个不行，能不能有其他的想法？所以额从产业的角度跟大家分享一些我们思考的，以及产业化推进上面的东西。

非常开心，前三年前我们参加氢能类似的技术论坛，大家谈的都是燃料电池技术、质子膜等等，总书记提出双碳目标以后，氢能作为能源大家提得比较多了，个人统计一下，现在在这类论坛上提能源的可能占到一半以上了，这是我们作为能源产业行业非常希望看到的，因为氢能如果作为终极能源的话，都想看到，都想从能源角度关注这样的事情，钢铁是能源大户，氢能在钢铁行业的应用现状，如果钢铁行业想做进一步低碳转型的话，必须得有一个基本的认识和判断。

欧洲钢铁一直做得比较领先，当然体量不能跟中国比。这是目前钢铁集团碳排放的情况，我从世界钢铁协会拿来的数据，跟大家做一个分享。一吨钢梁吨碳排放，短流程的1~1.5吨之间，将来2050路线图里面提到了，欧盟要做到近零的目标。要做到这样的目标，钢铁也做了多年努力，前面十几年一直在干这四件事：从原料材料质量、能源效率、工艺稳定性、工艺产出率来减碳，工艺稳定性出出一次事故，就少一次三万吨的碳排放，但是现在必须面临这三个终极方向，其中电气化是一个方向，以前都用化石燃料的话，将来的电气化是一个方向，电炉就是一个方向。同时碳的捕捉利用，在钢厂内封闭的循环不排出去，还有一个是颠覆性的——氢能在钢铁行业的应用。

这是钢铁路线图的通用版本，有很多技术，从电解矿石、微波烧结、绿氢等等东西这是一个通用版本，因为专业关系不做展开了。我今天想讲的是，中石化已经发布了将来30年左手油，右手氢，怎么在30年从左手转到右手。我们怎么样颠覆百年历史的传统行业？这就是一个颠覆版本，从传统长流程的钢厂，从原料进来到最后一系列的配套，人大代表到钢厂去的时候问热铁水出来了以后又变成钢胚了，要改性必须有这些过程，这些工艺过程目前都是通过化石燃料做的。这是最短的流程，无论从能耗角度，还是材料消耗的角度，特别是碳排放，这是零碳排放的颠覆性的工艺路线。

在这个情景下，钢铁行业脱碳行动的现状，欧美日韩做了大量工作，国内两大集团，河北钢铁集团发布了低碳冶金路线图，2021~2050年，保武集团也做了发布，2020年发布了路线图，2023年实现碳达峰，2025年实现减碳30%。最近鞍钢也发布了路线图。这是围绕路线图为今后30年钢铁颠覆性的工艺做的项目，各大钢铁集团都行动起来了，主要围绕的路线一个是高炉，一个是氢基的冶炼。下面把氢冶金原料和本质做一个分享，可能在座有行业专家很清楚了。

碳冶金就是通过碳，碳进去以后变成一氧化碳，一氧化碳做一个还原，生成单质的铁。现在的工艺路线是氢直接还原，效率更高，当然也有很多问题，这是目前典型的两种已经成型的试验项目，都在欧洲已经有成型的项目，目前宝钢在湛江一百万吨的系统，八一钢铁接下来会有50~100万吨的项目，接下来在西北还有布局。

对照全氢流程，几乎没有碳排放，同时跟原有的各类流程有一个比较，主要说说能源，实际上它是一个碳转氢的过程，纽带就是电。

可能会造成两种极端，一种规模很大，另外非常忧虑，因为现在的规模和体量和氢能所处的发展状态是2~3个数量级的区别。换句话说，我们做了相应的测算，一个一百万吨的钢厂全国钢铁产量10亿吨，要多少这样的钢厂，一个百万吨级的钢厂单日氢耗240万NM。我们做了一些前期调研和分析，跟专家做了大量评估，前景我们比较担心，但是给做能源产业的带来很大挑战和振奋。整个西北风光电已经应用得很多了，可利用资源目前已配置的容量装备不到十分之一，大量是开发，已经开发出来的十分之一也大量的有问题。看一下电解槽行业，有哪一个国产电解槽行业一年能超过两百台套以上的生产规模？没有，我们下一步要做这个事情。同时，大规模的氢储系统，高压管输至少上海安监局通不过，全国有的示范产品一顿的有几套？真的要做下去的话，按照韩国最大的目前应用也就是一天15吨液氢的容量，配套这样的规模给我的想象非常大。大规模燃料电站或者类似50亿度电一年的重要应用场景的话，没有燃料电池做保安电源不行，保安电源是万千瓦级，我们现在一百千瓦最大做到150千瓦的燃料电池在其中应该起到什么样的模块和组件和联网级的作用，才能构成万千瓦级的系统。

大规模的氢动力如果我们说所有现在的模组都能凑出每小时百万千瓦级的应用来说，对压缩机、管道件产业准备好了没有？也没有，目前氢压缩机没有一台超过500立方以上的。同时还有大规模的材料产业，我们的质子膜年产10万吨级以上的规模有没有准备？当然还包括催化剂材料，当中是有鸡有蛋的问题，这里不展开探讨，只是给大家思考的概念。

在这个场景基础上，什么是纯氢冶炼钢厂的基本原理呢？当中很有意思的一点，虚线部分是没有太阳光的夜间和半夜，所以画了一条虚线，这样一个钢厂才能24小时连续运行起来，这些参数供大家做一个参考，一个一百万吨的钢厂，用氢量每小时10万立方，一天240万立方，光伏配置2720MW，还有25%的风电，其中风电需要43万千瓦，水电解槽需要300套，占地无论是青海、内蒙、新疆，地方政府都非常鼓励我们拿地，这就是大家一起做的事情，需要65平方公里。这是目前我们做的战略，从碳出发，氢冶金工厂未来将是绿氢作为重要的来源。同时，以氢为主，氢冶金工厂将会把氢作为重要的能量载体和脱碳的原材料，以电为枢纽，整个工厂作为电作为能源介质的纽带。整个西北怎么样弯弓搭建，扩大应用场景，推动能源示范应用，这是我们在做的。

这就是整体的愿景，光伏制造装备预计有两万亿产业。在这样的前提下，宝武做的工作都是为产业愿景做相应的铺垫，主要目的比如换罐，都是为产业场景做的，我这里用的是换电换氢的小罐，我们想做更大的罐，能用在轮船上和整个系统上，虽然现在燃料电池车不准换罐，但是我们有信心请国家批准做这个事情，因为我们是做钢铁材料的，我对高压金属材料和碳材料非常有信心。同时，建立工业氢气质量体系标准，我们现在有了国标，知道燃料电池车氢气用到三个9.9等等，这是终端，但是对工业制氢端的体系保证还没有，所以我们现在在做，预计今年年底前能拿出来。还有加氢站氢能整个安全盾系统，还有大规模的旋转机械。我们愿意跟产业链的同仁们努力，打消对传统的高端装备大型化的忧虑，提升我们的期望值，同时也在做再生能源耦合制氢的一体化系统。我们做了一部能源车，总载重20吨，光伏、制氢等等都一起做，我也有信心所有新技术都往里面装，看看能做到什么程度。

还有电解槽，刚才跟西门子同事在商量，没办法，我必须得去做，因为我有这么大的需求，我也希望把电解槽能够快速地成本降下来做这个事情，更何况咱们是炼钢、加工的。还有一个应用场景氢动长江上海到武汉一千公里的，预计上半年能挂牌成立推动这个工作，这是非常好的运营场景，具体指标不展开说了。还有一个应用，西北某钢铁率先年内建设头晕4千立方的水电解制氢系统，采用我们自己独有的负荷电解槽技术、规模化储氢技术。三千立方制氢一半用于复氢高炉，一半用于欧冶炉，配套还有两千立方的氧气。

谢谢大家！

（发言为北极星氢能网根据速记整理，未经本人审核）