從TOP10鋼鐵企業看傳統產業跨界者“鋼鐵”如何與氫能擦出火花?

導讀:氫能源作為一個新興行業,參與者更多的是由其他產業跨界而來,而眾多的跨界者中,鋼鐵企業顯得有些特別:一個是典型得不能再典型的傳統產業,一個是剛剛起步的新興產業,鋼鐵企業如何與氫能擦出火花?

實際上鋼鐵企業跨界氫能已非個案,甚至是由鋼鐵央企帶頭切入氫能領域。3月21日,河鋼集團與中國工程院戰略諮詢中心、中國鋼研、東北大學在北京簽訂合作協議,聯合組建“氫能技術與產業創新中心”,共同推進氫能產業發展。4月15日,中鋼集團旗下上市公司中鋼天源公告稱將投資燃料電池石墨雙極板項目。

鋼鐵與氫能的天然聯繫

鋼鐵企業即是產氫企業,也是用氫單位:鍊鋼使用的焦爐氣可以生產氫氣;在進行生產時,需要使用氫氣作為保護氣,未來也可以使用氫氣作為還原氣體。

正如鞍鋼副總經理王義棟說,鋼廠製備氫氣的成本非常低;對鋼廠來說,不僅可以發展氫能,還可以同時發展低碳冶金技術,降低碳排放。

領軍鋼鐵企業都做了什麼佈局?

大型鋼鐵企業多有自己的氣體公司,同時由於鋼鐵企業在新材料上的積累,能夠涉足燃料電池雙極板、儲氫罐等細分領域,鋼廠切入氫能源領域的方式多種多樣。氫雲鏈為大家簡單整理2018年粗鋼產量靠前的企業及鋼鐵央企在氫能領域的佈局。

2018年粗鋼產量TOP10

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寶武集團

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寶武集團目前主要以氫氣製備為主,並有氫能冶金項目。

寶武鋼研旗下的寶鋼氣體擁有華東地區規模領先的高純氫生產和配送基地,擁有國內氫氣行業規模大、技術先進的氫氣運輸車隊。

寶鋼氣體是中國氣協氫氣專業委員會副主任單位,在華東地區擁有完善的高純氫生產和配送網絡,18000m3/h制氫能力以及100000m3/h的工業氫資源,同時擁有國內氫氣行業具規模且技術先進的氫氣運輸車隊以及完善的調度配送系統,生產、銷售、配送能力≥270000 m³/d。其中上海基地擁有1000 m3/h的高純氫充裝能力;常州基地擁有3000 m3/h的制氫能力;泰興基地擁有4000 m³/h的充裝能力和市場規模;並在山東、廣東等地區也建立了氫氣生產配送基地。

2018年2月11日,寶武集團加入由國家能源集團牽頭,多家央企參與的國家級產業聯盟——中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟(簡稱中國氫能聯盟)。

2018年10月,中國寶武、中核集團和清華大學三方啟動了共同研究核能技術與冶金製造技術可行性工作。

2019年1月15日,中核集團與寶武、清華大學簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術戰略合作框架協議》,三方將共同打造世界領先的核冶金產業聯盟。

河鋼集團

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河鋼集團計劃在全產業鏈進行佈局。

2019年3月21日,中國工程院戰略諮詢中心、河鋼集團、中國鋼研、東北大學四方聯合共建的“氫能技術與產業創新中心”簽約暨成立大會在中國鋼研召開,“氫能技術與產業創新中心”正式揭牌成立。

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河鋼為氫能產業化實施主體,主要負責氫能應用落地,著力建設制氫、加氫、材料、燃料電池汽車應用、富氫冶金等全產業鏈示範運行及產業化基地。

沙鋼集團

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沙鋼集團以氫氣製備為主,在張家港氫能產業規劃中處於氫氣製備環節。

目前沙鋼氫氣主要來自於退火線,屬於副產氫,主要供應給華昌化工生產使用。2020 年後,沙鋼擬新增一套 1000 標立方/小時的 PSA 制氫裝置,可外供氫氣量約 780 噸/年。

張家港氫源企業


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沙鋼氫氣生產方式


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鞍鋼集團

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鞍鋼集團目前沒有明確的氫能源產業佈局,但擁有中國氫能聯盟副理事長單位頭銜。

目前根據鞍鋼631規劃,鞍鋼集團將大力發展非鋼鐵板塊業務。鞍鋼旗下鞍鋼能源科技有限公司、鞍鋼附企氧氣廠等開展了氫能源業務。

2019年3月,鞍鋼能源管控中心六制氫站完成建設目標。

2019年4月,鞍鋼氣體有限公司新建氫氣加壓充裝站項目公開招標。

可以看出,鞍鋼在氫能源製造及運營上擁有相當的經驗。

首鋼集團

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首鋼集團以氫氣製備為主,目前沒有明確的氫能源產業規劃

首鋼氧氣廠積累了大量氣體生產和危險氣體運輸方面的經驗。主營氧氣、氮氣、氫氣、液氧、液氮、液氫、混合氣、標準氣等氣液產品。可以生產純度99.999%以上的氫氣,滿足不同用戶需要。其主要運輸車隊中擁有大型液體產品運輸槽車和氫氣管排車。

今年,首鋼氧氣廠積極推進京唐冷軋、遷鋼冷軋放散氫氣回收項目,增加了大量副產氫資源。在整合、純化這部分副產氫之後,將能夠有效供應京津冀地區的需氫單位,如加氫站。

山東鋼鐵集團

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山鋼集團是山東氫能源與燃料電池產業聯盟成員,目前沒有明確的氫能源產業規劃。

北京建龍重工

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目前沒有明確的氫能源產業規劃。

華菱鋼鐵

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目前沒有明確的氫能源產業規劃。

馬鋼集團

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馬鋼主要佈局在氫氣製備環節。

馬鋼將氫能生產及應用納入了化工能源重點規劃,一期焦爐煤氣PSA制氫項目生產99.999%氫氣6000立方米/小時即將開工建設。

2019年4月16日,馬鋼與清華大學、西南化工設計院就氫能生產、儲存、運輸、轉換、應用、終端產品進行產業鏈研究,推動和打造安徽氫能源系統應用和產業基地。

馬鋼以子公司作為平臺(如馬鋼化工能源公司、晨馬氫能源科技公司),重點打造馬鋼山西介休煤化工基地,快速啟動針狀焦及配套焦油項目,穩步推進馬鋼(南區)焦爐煤氣制氫項目,構建馬鋼化工新材料基地。

另外,馬鋼與南京晨虹特氣合作的焦爐煤氣提氫項目已完成可研文本、項目選址及總體佈置等工作。

本鋼集團

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本鋼旗下有氣體公司,目前沒有明確的氫能源產業規劃。

另外兩家鋼鐵央企,中鋼集團與中國鋼研,也進行了氫能源佈局。

中鋼集團

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中鋼集團旗下子公司利用其在新材料上的積累,開展燃料電池石墨雙極板業務。

2019年4月16日,中鋼集團安徽天源科技股份有限公司發佈公告稱,其全資子公司中鋼集團南京新材料研究院有限公司於4月13日在浙江省湖州市長興縣與中鋼集團新型材料(浙江)有限公司簽訂《“氫燃料電池石墨雙極板材料”項目合作協議》。雙方約定就“氫燃料電池石墨雙極板材料”產品技術的開發、工業化產品的設計、工業化應用示範工程的建立、相關市場的調研和開拓及組建產業化經營實體進行相關產品的研發、生產、銷售和技術服務開展合作。

中鋼集團新型材料(浙江)有限公司是中國中鋼集團公司(直屬國有獨資子公司,其前身為成立於1958年的上海炭素廠,進入石墨雙極板領域屬於業務延伸。

中國鋼研

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中國鋼研是中國氫能聯盟成員,在氫能源全產業鏈上進行了佈局。

2018年7月19日,中國鋼研與常州市政府心簽署戰略合作協議,共同打造氫燃料汽車產業強市及中國氫能利用標杆城市。雙方就共同促進氫能利用產業發展再次開展戰略合作,計劃通過自主創新和引進消化吸收的方式,在常州高新區投資建立包括氫燃料電池核心零部件、電堆、制氫加氫及儲運基礎設施的完整氫燃料電池產業及應用生態鏈。

中國鋼研旗下安泰科技的金屬雙極板已向加拿大著名燃料電池企業供貨,安泰科技控股子公司安泰環境的氣體擴散層已經量產,並穩定供應給加拿大普拉格能源公司。

在12家企業與機構中,有明確氫能源產業規劃的有6家(另有2家加入氫能產業聯盟,但沒有明確氫能產業規劃),其中全產業鏈佈局的2家,燃料電池材料環節2家,氫能冶金2家。


從TOP10鋼鐵企業看傳統產業跨界者“鋼鐵”如何與氫能擦出火花?


1、鋼鐵企業有豐富的氣體生產與運輸經驗

由於鋼廠本身的生產需求或副產氣體處理需求,大型鋼鐵企業基本上擁有自己的氣體企業,生產與運營經驗豐富,成本低廉,可直接從氣體領域切入氫能源。

2、鋼鐵企業氫氣來自於副產氫提純

鋼鐵企業氫氣包括焦爐氣與退火線氫氣回收,正如鞍鋼副總經理王義棟說,鋼廠製備氫氣的成本非常低;但另一方面,目前鋼鐵廠制氫本質上與煤化工企業煤制氫沒有太大差別,氫氣製備環節並非完全環保。

3、鋼鐵企業並未侷限在氫氣制儲運環節

由於在氣體生產運營的經驗及相對較低的制氫成本,鋼鐵企業經常被認為是氫氣供應商,如張家港的沙鋼,鋼鐵企業新材料的上的優勢並沒有得到充分發揮;但同樣有鋼鐵企業進行了全產業鏈的佈局,如中國鋼研與河鋼,鋼鐵企業並未將自己侷限在氫氣製備的環節中。

4、我國氫能冶金尚處於概念階段

出於技術及成本的原因,僅有寶鋼集團有氫能冶金的相關合作,河鋼集團有相關的規劃。

國外案例:德國Salzgitter Clean Hydrogen項目

國外先進鋼鐵企業在氫能源的應用及理念上更為先進,已經在鋼廠與燃料電池熱電聯產、清潔氫氣製備及氫能鍊鋼等環節展開實踐,在氫氣製備、應用環節上減少汙染與碳排放。

Salzgitter Flachstahl GmbH,Linde AG和Avacon Natur GmbH在2018年底就“Salzgitter Clean Hydrogen”創新項目簽署了合作協議。

該項目的目的是通過電解和風力發電在Salzgitter中產生氫氣,為將來氫能鍊鋼奠定基礎。

Salzgitter Flachstahl負責建造和運營PEM電解廠,容量約為400N.m³/ h;Avacon在工廠內建造和運營七臺風力渦輪機用於產生清潔電力;林德將確保氫氣的穩定供應。整個項目的成本約為5000萬歐元。為這一具有前瞻性的工業氣候保護項目提供資金也需要獲得政府資金。假設項目順利進行,工廠內的氫氣生產將於2020年開始。

該項目的目標是獲得清潔生產氫氣的方法,積累現場制氫的經驗,並將其納入鋼廠複雜的生產流程中。作為該項目的一部分,可再生能源產生的氫氣將取代目前冶煉鐵礦石所需的碳。

Linde交付的氫氣已經用於生產鋼鐵的退火工藝中。在工廠中使用氫氣可以顯著減少未來鋼鐵生產過程中產生的二氧化碳排放。Salzgitter設想了SALCOS(低二氧化碳鍊鋼)項目,為逐步減少二氧化碳和將來無碳鍊鋼制定了可實現的路徑。

鋼鐵產業攜手氫能是互利互惠

對比國外項目,我國鋼鐵企業進入氫能領域時方式仍顯單一,同時缺少合作,沒有完全發揮鋼鐵產業的優勢。這與我國缺乏氫能產業經驗,部分地區與企業急於建立氫能源產業基礎以及鋼鐵企業技術對比國外有所落後等情況有關。

氫雲鏈認為,我國鋼鐵企業應利用鋼鐵企業的產業規模優勢,更加積極地聯合其他企業,並利用新材料上的技術特長,更多地參與氫能與燃料電池產業鏈上其他的環節,同時在氫能冶金上進行實踐,擴大氫氣應用市場,減少鋼鐵產業碳排放。另一方面,中國鋼鐵企業長期被認為技術落後於外國企業,能耗高、性能低,鋼鐵企業應藉助氫能源產業發展的契機,完成鋼鐵產業的技術轉型與業務拓展,追趕國際先進冶金水平,降低鋼鐵行業碳排放量。

在巨大的市場與政策的大力支持下,中國將引領世界氫能發展的潮流,但這需要更多的行業共同支持氫能技術的發展。鋼鐵企業同時作為產氫單位與用氫單位,切入氫能領域無疑是對產業的巨大支持,對於氫能源市場發展和鋼鐵產業趕超世界先進水平均有顯著的推動作用。


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