远景零碳产业园:中国新一轮绿色工业革命将从这里策源

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远景零碳产业园:中国新一轮绿色工业革命将从这里策源
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“如果按照现在的发电方式进行计算,电动汽车几乎没有意义”。2016年初,日本汽车技术专家、马自达创驰蓝天技术之父人见光夫通过长达50页的PPT向电动汽车开炮,他认为,在现有的发电方法不改变的前提下,将内燃机的实际油耗改善大约25%,CO2排放量就能达到与电动汽车相同水准。以火力发电为主的中国电动汽车实际产生的排放可能还高于汽油车。

随着特斯拉汽车风靡全球,中国造车新势力的崛起,零排放的电动汽车已经成为汽车市场上一股重要的力量,并且从全球的范围内,燃油车已经纷纷被列入了淘汰的时间表。虽然日本专家提出的观点,有为燃油车“续命”之嫌,但电动汽车是否真零碳,是不是“伪环保”,依然是一个总可以拿出来炒作的话题。

虽然电动汽车在使用过程中实现零尾气排放,但如果电动汽车充电所使用的电力主要来自煤电,加上动力电池在生产过程中需要消耗大量的能源,那么电动汽车全生命周期的碳排放总量未必比燃油车更少。

以电动汽车的关键零部件锂离子电池为例,其生产过程主要包含匀浆、涂布和烘干,分切,电芯卷绕,电池装配,以及注液和化成等过程,三元正极材料由于工艺涉及电加热烧结,如较为主流的5系三元需要将烧结温度提升至900度左右,现阶段三元材料普遍又采用两道烧结工序,所以总体耗能较高;而磷酸铁锂正极材料一方面也需要进行烧结步骤,另一方面其上游从磷矿石-磷酸-正磷酸铁-磷酸铁锂的步骤也是有着不小的能耗要求。

其中能耗比较高的部分主要是电极的烘干过程和电池生产过程中干燥间的干燥机组运行成本,例如一个可以每天生产400只电池的干燥间,干燥机组和锂离子电池生产设备的运行功率达到64.8千瓦。

但是,必须承认的事实,是燃油汽车只能用燃油驱动,而电动汽车电的来源会更加宽泛,核电、风电、水电等发电方式在未来的比重必然会提升,电力来源就会更加环保,那么如果在制造环节实现零碳,就可以让电动汽车在任何攻击面前,都变得理直气壮。

在鄂尔多斯高原东南部,以圣主陵园得名的伊金霍洛旗,一座投资数百亿元,产值预计上千亿元的“远景零碳产业园”,正在这片成吉思汗长眠的地方拔地而起。以100%可再生能源实现高耗能产业的生产运营,不仅将为中国走向碳达峰、碳中和之路上增加足够的底气,更将助力中国带动一场新的工业革命。

利用鄂尔多斯丰富的可再生能源,让锂电池生产制造实现100%绿电,正是远景科技集团在鄂尔多斯建立零碳产业园的初衷。与世界上许多其他打着零碳标签的园区相比,这个园区里的企业,真的是耗能大户,这个园区里的用电,全部来自可再生能源发电。

与此同时,以远景方舟“能碳双控”平台为数字基座,产业园可以实现碳排放和能耗重要指标的实时监测、及时预警和总体优化,并为园区生产的产品打上“零碳标签”。

用零碳产业园实现“釜底抽薪”式转型升级

作为中国著名的能源聚宝盆,位于黄河河套中间的鄂尔多斯高原,探明煤炭储量2102亿吨,约占全国的1/6;探明天然气储量近5万亿立方米,占全国的1/3,在过去20多年时间里,发展了一大批煤电、煤化工、钢铁、电解铝、大数据中心等高耗能项目,造成碳排放高速增长。内蒙古地区一年碳排放量约为7亿吨,鄂尔多斯就占据1/3。

自双碳目标提出后,这座曾经创造过奇迹的资源型城市感受到前所未有的压力。城市未来的经济增长,被能耗直接卡住了脖子。

如果能够将高耗能产业所消耗的煤炭,用可再生能源替代,这种“釜底抽薪”式转型升级,不仅可以大大缓解鄂尔多斯减排的压力,开拓经济增长新的空间,更有助于打造一个中国乃至世界制造业转型的样板。

制造业的零碳化,也是经济上的压力。全球主要经济体已经开始对碳排放进行定价,碳关税壁垒或将是高悬在中国制造头顶的“达摩克利斯之剑”。如果中国制造不实现零碳转型,中国贸易出口将为此付出巨大成本并失去竞争力。而基于零碳能源的中国产品不仅将获得“绿色通行证”,绕开碳关税,而且还会因减碳而降低成本。

丰富的可再生能源,就是鄂尔多斯转型的王牌。据测算,鄂尔多斯境内具有开发价值的风能资源总储量在5000万千瓦以上,如果能充分利用全市荒漠土地建设太阳能并网光伏电站,光伏装机容量可达6000万千瓦以上。

10月12日,在“2021鄂尔多斯零碳产业峰会”上,远景科技集团宣布推出零碳产业园——鄂尔多斯“远景零碳产业园”,并与国际标准机构必维集团共同发布“国际零碳产业园标准”。在此次峰会上,生产电池负极材料的广东凯金新能源科技股份有限公司、制造正极材料的内蒙古圣钒科技新能源有限责任公司,也正式签约入驻。

远景科技集团CEO张雷介绍,零碳产业园80%的能源直接来自于风电、光伏和储能。另外20%的能源将会通过在电力生产过多时出售给电网,需要时从电网把存储的绿色能源取回的合作模式,实现100%的零碳能源供给同时保障用电安全和低价。

零碳产业园项目覆盖风机装备制造、电池生产、氢能制备及上下游产业链,年产值将达千亿元。目前,鄂尔多斯远景动力动力电池制造基地规划总产能20GWh,每年将为超过3万台电动重卡提供髙安全性、高能量密度、高耐久性和髙性价比的动力电池,还可为风光储应用提供超10GWh储能电池,支持风光储氢等综合智慧能源示范项目,解决可再生能源消纳难题,大规模降低电力成本。制造基地将分三期建设完成,一期建设10GWh产能。目前动力电池制造基地已规划实现包括绿色电力和绿色蒸汽在内的100%可再生能源供给。

作为重要的煤炭产区,在鄂尔多斯当地拥有33万辆重型柴油卡车,每年碳排放达到3000多万吨,如果全部换成换电重卡,运行成本不足燃油重卡成本一半,即便按照0.26元/千瓦时电价算,每年将节省运营成本300亿元。如果按照目前国内50多元/吨碳市场价格,节省的碳成本将高达15亿元。

为了实现“十四五”期间完成5万辆换电重卡的升级任务,鄂尔多斯规划建设配套绿电项目,年发电量150亿度。

远景能源高级副总裁田庆军说:“零碳产业园不仅能把可再生能源富集地区的资源优势转为产业优势,解决区域的能碳双减挑战,还将带动上下游新兴产业的集聚,构建新的工业体系。”

驯服绿电

整个园区实现零碳,说起来容易,但实现起来要克服许多现实的困难。

可再生能源发电两个显著的缺点是碎片化和波动性,用一句话说就是靠天吃饭。而零碳产业园内的企业不仅是高耗能,而且是高附加值的产业。设备一旦开始运行,任何一次断电都可能导致严重的损失,因此如何让波动性的绿电变得可靠,是摆在零碳产业园设计者面前的重要问题。

不管可再生能源自身的发电功率如何波动,远距离输送到终端的功率必须是可控的。这只能通过智能电网解决,需要在高速双向通信的技术上,利用先进的传感测量技术、控制方法以及决策支持系统来实现电网运行控制的自动化。智能电网可以充分调度发、输、变、配、用电网、储能、微电网、负荷等不同环节参与电网调度运行的意愿,通过发电与负荷功率的实时动态平衡,实现全网资源分配的更优化与全网效益的更大化,改变源随荷动的现状。

要提供稳定、低成本的100%绿色的电力系统。不仅需要准确预测风光出力负荷,还在于能否灵活调节。而且还要搭配多种储能形式,包括电化学、压缩空气储能。目前远景零碳产业园规划了大量的风电和光伏,并搭配高比例储能配置。

国网电动汽车服务有限公司副总经理王文指出,目前电网的结构,需要从以连续的、可靠的火电为主,向强不确定性、弱可控性新能源为主的变化。从原来纯粹消费型的、刚性的负荷,向柔性,以及生产和消费兼并性的负荷去变化。电网形态来看,需要从单向逐级传输的形态,向交直流,以及可调负荷为组成的能源转变。电网运行从发电跟着负荷跑,完全平衡的模式,增加调度方式。在保证电网安全,满足社会经济发展的情况下,促进清洁能源最大的销纳。

张雷介绍,风电、光伏、储能、氢能、智能物联网形成的新型电力系统,将成为一个绿色、稳定、可靠的能源系统,作为全球唯一提供“源-网-荷-储-氢”端到端零碳解决方案的科技企业,远景相信可再生能源转型将带来构建新工业体系的重大机遇,而零碳产业园是零碳新工业体系的“新基建”。

在智能电网的加持下,看天气脸色运行的风光电,可以达到媲美火电的稳定输出,做到不管太阳见与不见,风机转与不转,电就在那里。

零碳新工业

中国宏观经济研究院能源研究所研究员姜克隽及其团队在《零碳电力对中国工业部门布局影响分析》一文中分析道,考虑多种实现产业深度减排技术的情况下,不少产业都将转向可再生能源富集和低成本地区,特别是光伏发电成本优势地区,以实现本地光伏发电、制氢、产品制造的系列化。

西南和三北地区等可再生能源丰富的区域,将兴起零碳产业集群。2020年12月4日,鄂尔多斯市伊金霍洛旗人民政府与远景举行了合作协议签约仪式。按照规划,2022年上半年,远景动力电池制造基地一期10GWh产能就将投产。今年2月,远景与吉林省政府签署合作框架协议,远景将通过风电、储能、动力电池、氢能和智能物联网等领域的技术落地,帮助吉林省把丰富的绿色资源优势转变为高端能源装备优势,帮助吉林构筑零碳新工业体系。

落基山研究院(RMI)CEO朱尔斯·科腾霍斯特认为,内蒙古丰富、廉价的可再生能源资源,使得内蒙古具备了独特的区域优势。内蒙古不需要把能源输送到产业所在区域,而是把产业迁移到拥有丰富廉价清洁能源的本地。我们相信这种模式有着巨大潜力,能够复制推广到其他能源资源丰富的地区,将产业搬到能源所在地,而不是把能源输送到产业所在地。

国家电力投资集团董事长钱智民以鄂尔多斯举例说,利用可再生能源,把产业引导到鄂尔多斯来,对拉动投资、带动增长、增加就业起到了很大的作用,下一步在鄂尔多斯就地消纳清洁能源的前途非常广阔,有很多产业可以在这里得到巨大的发展。

绿氢将成为连结鄂尔多斯可再生能源和工业体系去碳化的重要枢纽。

零碳产业园内将发展绿电制氢产业,将应用于绿氢制钢、绿氢煤化工、生物合成等下游产业,减少鄂尔多斯化工行业的煤炭消耗量。更多绿色能源产业链上下游企业也即将入驻鄂尔多斯“远景零碳产业园”。

在伊金霍洛旗的零碳产业园工地上,在一片黄土地中一大片锂电池厂房已经拔地而起,周围还规划了员工宿舍、管理中心和运动场。在这里,不仅可以以零碳的方式生产锂电池,还将发展高端装备制造、电子信息、新能源新材料、光电产业、生物制药、节能环保为主的非资源类高新技术产业。

在零碳工业的未来,生产用电将100%采用绿色电力,生产供暖系统将采用绿电采暖;高炉焦炭炼钢将转向绿色氢气炼钢;汽车船舶的燃油系统将被动力和氢燃料电池所取代;绿电制氢生物合成技术将取代使用化石原料的传统化工,生产出零碳并可回收的材料。

张雷表示,“绿色能源+交通领域+化工领域,这三个领域的融合反应将会驱动鄂尔多斯零碳产业园蓬勃发展。中国不仅要为全球提供零碳产业园,更有责任把零碳产业园实践推广到‘一带一路’国家,推广到全球更多为碳中和而努力的国家,所以我们要把我们的‘最佳实践’变成标准并全球推广。我们跟世界知名的标准机构法国必维一同制定了国际零碳产业园标准,希望这个标准能够从内蒙古走向世界。”

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