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国家低碳日“揭榜挂帅”:花园式高比例光伏供电的低碳化工园区建设

何继江 2022-06-16 10:30 发文

清华大学等单位联合主办的荒漠区风电光伏建设生态保护科考活动的先遣团已经在陕西省神木开展科考。结合昨天的考察,在615低碳日发布一个花园式高比例光伏供电的低碳化工园区建设“揭榜挂帅”学术讨论活动。

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任  
何继江

导读

一、615日,全国低碳日

二、“揭榜挂帅低碳化工园

三、神信园区预计年用电量180亿千瓦时

四、空塌陷区生态修复任务艰巨

五、枯死的樟子松

六、锦界采煤沉陷区光伏治理项目

七、高支架光伏的生态效益

八、光伏与草田轮作区间隔设计

九、林地能安装光伏吗?

十、生态专家李向飞

十一、水资源是生态治理的制约性因素

十二、荒漠植被与生态恢复

十三、煤矿矿区内的四卜树村

十四、神木职院的屋顶光伏

6月15日,全国低碳日

“揭榜挂帅”低碳化工园

我出个低碳日“揭榜挂帅”征答讨论。

某化工园区,位于毛乌素沙地边缘,用地1.5万亩,拟投资800亿元,建成后用电量180亿千瓦时,计划建两台66万千瓦煤电,但电量仍然有很大缺口。

我建议建设超大型花园化工园区——高比例光伏供电的低碳化工园区。

三个问题。

1、通过高比例的光伏,是否能够达到国家发改委有关能碳双控的要求,使项目顺利推进。还有哪些技术举措可用?

2、50万亩荒漠和煤矿塌陷区生态治理,其中30%用于光伏,建5-7吉瓦光伏,生态治理因地势实施乔灌草结合,成为大型生态景观,花园式化工园区。

毛乌素沙地目前未利用地极少,园区周边土地基本是林地。林地如何与光伏结合是个难点,怎么解决?

3、光伏发电量80-110亿千瓦时,作为化工园区的自备电源。电力系统的稳定性如何解决?
a 煤电机组建设时就设计为高灵活性的;
b 配建电化学储能和储热(低、中、高温多种储热方案)

c 化工厂做需求响应设计。

d 电网做最后保障。

欢迎大家微信回复我,有诚意者微信我助手,朱园园 18618423036

便于分享更多电子资料和组织研讨。

光伏+牧草工厂,光伏+微藻工厂,也是这类低碳甚至零碳工业园的一个好选项。前期还可以用燃煤电厂的余热和二氧化碳。

光伏+牧草植物工厂:清华能源转型中心在光管理专家金晟达公司举办能源转型沙龙

神信园区预计年用电量180亿千瓦时

信发集团成立于1972年,是一家集发电、供热、氧化铝、电解铝及铝深加工等产业于一体的现代化大型企业集团。

2021年实现销售收入2312亿元。

信发集团本部铝业很强

考察信发集团在神木的建设中的神信新材料循环经济产业园。

预计投资800亿元,预计占地1.5万亩,建成后年销售收入近千亿元,年用电量180亿千瓦时。

如果在经济发展,能碳双控,生态文明等方面取得协同发展?我考虑,地方政府支持该园区在周边实施30万亩生态修复工程,并利用其中15万亩土地建设5吉瓦光伏,发电量80亿千瓦时,光伏电力作为自备电源,政策是鼓励的。

电力系统灵活性资源:
1、两台煤电提供灵活性;
2、配建储电储热系统;3

、化工厂改进工序,提高灵活性。
4、电网做保障。当地光伏电力度电成本2毛左右。网电0.4262元。化工厂改进工艺要很大投资,因电费每度节省2毛多,得到融资并不难,关键是技术方案要有成熟。大家觉得这个构想如何?

神木神信新材料有限公司循环产业示范园项目简介

神木神信新材料有限公司循环产业示范园项目由信发集团在神木高新技术产业开发区投资建设。信发集团始建于1972年,在各级党委、政府的坚强领导下,现发展成为一家集发电、有色、精细化工、新型环保建材、煤炭加工为主导的现代化大型企业集团。现有所属及控股企业72家,总资产2300亿元,2021年实现销售收入2312亿元,完成利税274亿元。

园区分为电厂和化工两个板块,电厂板块拟建4x660MW高效超超临界空冷热电机组;化工板块紧紧围绕煤炭高效转化利用及BDO下游精深加工做文章,以提高煤炭作为化工原料的综合利用效能为指导思想,以煤炭高效分质转化利用为产业基础,提高项目的含“新”量、含“绿”量,实现低附加值化工原料向高附加值精细化工产品转化。为践行总书记提出的对标实现“碳达峰、碳中和”目标任务,园区还规划配套绿色光电项目及二氧化碳捕集、液化等碳减排项目。

园区计划投资800亿元,规划占地15000余亩,建成后将实现年销售收入近千亿元,利税约200亿元,可提供就业岗位7000余个。

园区主要输出产品

60万吨/年煤基可降解生物材料(PBAT/PBT/PBS等);

10万吨/年NMP(N-甲基吡咯烷酮,锂电溶剂材料);

40万吨/年氨纶(高端纺织材料);

160万吨/年高性能树脂;

132万吨/年碱制品;

280万吨绿色新型环保建材;

30万吨醋酸;

10万吨醋酸乙烯。

该项目在谋划布局之初,就瞄准最前沿的设计、最先进的工艺、最高端的设备。

一是盐化工板块采用国内首套日本旭化成改进型电解槽技术,阳极采用新的催化剂和配方,氯乙烯转化装置采用先进的无汞催化剂,消除生产过程中环境和健康风险。工艺采用纳米金催化剂技术,具有先进、环保的优势。

二是“全封闭、干熄焦”的煤炭低温热解工艺,解决了煤炭分级分质利用行业的“双高”问题,综合经济效益增加30%以上。

三是BDO采用行业内首套30万吨/年的科技示范装置,并采用内换热式固定床高压加氢科技示范装置,将进一步提高能源的利用率。

四是在尾气的综合利用和废水废液的综合处置方面,充分发挥循环经济和产业链齐全的优势,转化为下游高附加值产品,实现了碳资源的综合高效利用,降低了CO2的排放,实现了变废为宝,消除了对环境的影响,践行了国家低碳环保发展的理念。

五是在智能化建设方面,我们充分导入具有学习功能的可视化技术、大数据自动分析纠偏技术,在设计中将标准化模块、同似化模块由竖向管理变横向调度,将近40个工序变成了无人值守,BDO产品人均产量达到了3000吨,远远超过目前行业内1500吨的最好水平,大大提高了人均劳动效率。该项目集智能系统等新兴技术于一体,构建安全、高效、绿色、舒适的人性化工厂。

该项目利用产业链的大循环带动产业内部的小循环,通过优化原料和产品结构,循环利用废弃资源,实现产品效益最大化。努力做到中间产品不落地,能量迅速转化,补充能量输入少。通过采用最节能、最环保的技术装备,对尾气、余热、中间产品进行综合利用,实现了全过程的节能减排和清洁生产,能效在行业内达到领先水平。

经测算,各产品的能耗均低于标杆水平15%以上,项目的万元工业增加值能耗达到了0.75吨标准煤,对陕西省和榆林市完成能耗强度控制目标有明显的正面影响。

信发集团致力于将该项目建设成为全球煤化工行业示范项目,成为煤化工项目转型升级的引领者。2021年2月被榆林市人民政府评为“2020年度市级重点项目建设先进单位”,2022年3月被神木高新技术产业开发区管理委员会评为“2021年度产业项目先进单位”。陕西省发改委、榆林市委市政府、神木市委市政府等各级领导多次来公司视察工作。

公司循环经济产业链示意图

这个园区拟建4台66万千瓦煤电机组,两台马上开建。

周边的风电

采空塌陷区生态修复任务艰巨

从神木市到锦界的神锦公路上遇到许多处采空塌陷区的标牌

原来是沥青路面,后来路面损坏严重,不得不改为这种六角砖。现在又有严重的损坏。

地下继续塌陷,路面变形严重

重型卡车通过六角砖路面

做过生态修复,但没有做科学的边坡整治。

这类地,在国土三调中,属于林地。

整治后的土地形成新的水土流失

顽强生命力的紫花苜蓿

枯死的樟子松

神木12:路边的樟子松林大面积枯死了。种得太密太密,降雨量不够。

为什么种得这么密呢?据访谈了解,煤矿开采造成地面塌陷,需要对当地农民进行补偿,包括生态修复。根据种树的量对当地农民有补偿。农民拼命密植,造成树与树之间水分竞争激烈,导致大面积枯死。

也有一些松林的成活率高一些

锦界采煤沉陷区光伏治理项目

锦界采煤沉陷区光伏治理项目是神木市生态文明示范项目。

光伏场站位于采空区内。

很显然,光伏场站内的植被覆盖度高于周边自然生态地区,原因主要是光伏降低了蒸发量。两边的对比十分鲜明。这里的脆弱的原生态是需要治理的,光伏是一种有效的治理工具。

这批光伏支架低,对光线的遮挡比较强,但板下的植被还是不错的,说明散射光提供了这些植物所需的光线。如果这些光伏能提高一些,这些土地的复用价值将大大增加。

高支架光伏的生态效益

神木15:这是2.5米高支架的光伏板。

虽然是个面积很小的试验项目,但很明显,光伏板下的植被好于光伏板外。板下土壤湿的痕迹很明显,而旁边的的土壤明显很干。

光伏板旁边的对比区种了树,但枯死了许多。

树的用水量大,一亩土用水量约为1200方,而种一亩土豆的用水量才一半,收获则能达到5吨以上。

光伏与草田轮作区间隔设计

光伏电站的创新设计,30米宽的光伏组件区(约4排5排),60米宽的草田轮做区。先种三年苜蓿,再种玉米或土豆。灌溉系统每亩地建设费2000元。草田轮做区当然不算光伏电站用地,算农田(或园地)。这样起到了一定节地的效果。各位估算下,节地多少?高支架的光伏起到了挡风的作用,替代了挡风的乔木,节省的水资源,也节省了土地。电缆当然要长一些,以及相关费用会增加。各位估算下,会增加多少?这种多元组合的治理模式谁愿意建试验站,我们团队为大家提供科研支撑,包括清华大学,林科院等REPRE项目组伙伴单位。

林地能安装光伏吗?

前方的农田是从毛乌素沙地进行生态整治的农田。远方的荒漠丘陵就是毛乌素沙地原始地貌。

远处的荒漠地带能装光伏吗?

现在不能,因为这基本都是林地。

这是林地

除了左下角的光伏场站,图中所示为林地。

目前政策,林地上是不允许安装光伏的。

虽然,我们现场考察,这些林地的植被覆盖度很低,每亩林地的林木蓄积量很低,但是,它是林地。

生态专家李向飞

国家林草局盐碱地中心副主任、中国林科院生态所高工李向飞老师东给我们普及了很多科学知识,作为优质牧草的紫花苜蓿固氮功能,水肥特性,多年生。

李老师告诉我们文冠果耐旱,用于经济林需要做矮化。胶泥层的保水特性,如何在生态治理中避免破坏胶泥层,用好胶泥层资源。边坡设计与水土保持。在讨论中还提出了花园式光伏电站供能的低碳工业园区的构想,把光伏电站建成超大型景观。

我们手中持的是路边草地上捡到的煤块

与晶元

水资源是生态治理的制约性因素

近几年来当地的降雨量显著增加,2014年在400毫米半干旱区的边缘。2016年竟然超过700毫米。

樟子松种得太密,干死了。

煤田开采的疏干水,处理后汇集到这个小水库,成为附近农田的水源,库容25万立方米。

农业大棚用水也是

现代化的灌溉系统

土豆田每亩年耗水600方。曾经用过喷灌,现在改用滴灌,更节水。

如何更节水地实施煤矿塌陷区的生态治理?

每棵树都是一台抽水树,种树,一亩地一年耗水1200方,

荒漠植被与生态恢复

紫花苜蓿有固氮作用,种三年后,土壤含氮量增加。

蛋白桑需要平茬,不然第二年长不好。

树是抽水机,樟子松和杏树都是,文冠果树更耐旱,作为经济林,要矮化,神木有棵1600岁的文冠果树。羊粪蛋子是很好的肥料。

荒漠林地原生植被

荒漠林地原生植被

煤矿矿区内的四卜树村

整个村都位于煤矿矿区内,旧房几乎已经全部拆了,建了集中的新居。

从远处拍照,能够看到屋顶上的光伏,也能看到不远处的沙漠痕迹。

现在,四卜树村可能是神木市最发达的村。

村委会很大的活动室


神木职院的屋顶光伏

神木职院的屋顶光伏。如果每个屋顶都这样装光伏,神木市会增加多少绿色电力。至少应该所有的学校都应该先装上光伏。

科考预告

预计23日去鄂尔多斯市准格尔旗的准能集团,讨论矿区生态修复和新能源项目建设;

预计25日到达鄂尔多斯市,26日在讨论零碳产业园,27日与北京大学与鄂尔多斯共建的碳中和实验室座谈交流,然后到达拉特旗等地考察光伏+生态治理,光伏+制氢等项目。

西部六省区“生态治理和能源转型”大型科考暨风光大基地勘察(讨论稿)

能源转型万里行先遣团到达神木市

何继江

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任

清华大学科技与社会研究中心副主任

中国能源研究会碳中和专委会副秘书长

北京能源发展研究基地研究员

清华大学社会科学学院博士

清华大学能源环境经济研究所博士后

清华MBA校友能源环保协会副会长

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心每人一千瓦光伏课题组负责人;

清华大学-联合国防治荒漠化公约组织“可再生能源促进生态修复和可持续生计”项目部中方负责人

这是何继江的个人微信公众号,也发布能源转型与社会发展研究中心研究团队的原创文章。

普及绿能,淘汰碳能。

推动能源革命,促进社会发展。

声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
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