中国石化新能源研究所自成立以来,就承担着为中国石化在新能源技术领域提供原始性创新和变革性技术的重任;成立6年来,研究所聚焦新能源技术产业链薄弱环节,持续加大技术攻关力度,在多个技术领域实现重大突破。
习提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略,为我国能源高质量发展指明了方向。党的二十大报告提出,“立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,有计划分步骤实施碳达峰行动”“加强能源产供储销体系建设,确保能源安全”。近年来,我国加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,能源生产和利用方式发生重大变革,推动能源高质量发展迈出新步伐。
中国石化石油化工科学研究院(以下简称“石科院”)锚定“高质量、高效率、高转化、高影响力”目标,坚定不移推动能源技术革命,带动产业升级,奋力打造一条以科学方法不断生产高水平创新技术的流水线,行业引领地位更加巩固、清洁能源技术种类更加丰富、服务“双碳”目标更加有为。
石科院在能源安全新战略的指引下,为打破过去能源条块分割的局面,加快推动科研范式转变,主动顺应绿色发展潮流,推动多种新能源技术及产品的融合发展。2018年,根据集团公司党组部署,成立中国石化新能源研究所。该研究所自成立以来,就承担着为中国石化在新能源技术领域提供原始性创新和变革性技术的重任,肩负着“能源保障,科技自立自强”的历史使命。
深入分析发展机遇,厘清现阶段制约发展的主要矛盾,新能源研究所通过组织管理,结合奖励激励重构团队结构,在绩效考核中引入“价值系数”,建立“能上能下、能进能出”的价值导向,从多个方面驱动核心价值链重塑,创新科研体制机制,激发团体发展活力,增强科研人员的主观能动性,引导新能源业务高质量、高效率发展。
经过6年的建设发展,新能源研究所在氢能、储能方面强化学科建设,成立创新团队,持续拓宽新能源技术布局,在多个新能源发展领域打造国家级创新平台。
在氢能领域,积极响应中国石化氢能中长期发展战略,作为氢能应用现代产业链秘书处单位,积极履行综合协调管理、关键技术攻关等职能,协助中国石化组建专家咨询委员会,定期策划及组织专题讨论,更好促进资源协调、融通带动。作为主要组织和参与单位,石科院深入推进专家咨询委员会氢能产业链专项调研,深入研判产业发展,助力中国石化加快打造中国第一氢能公司。
在储能领域,积极推进化石能源洁净化、洁净能源规模化、生产过程低碳化,大力推动在储能领域的有序发展,集中力量攻关高能密度锂离子电池正负极材料、高安全性固态电池、高端碳材料等关键技术,助力中国石化在风光储一体站、充换电站等储能领域谋篇布局。
6年来,新能源研究所聚焦新能源技术产业链薄弱环节,持续加大技术攻关力度,在多个技术领域实现重大突破。
在质子交换膜电解水制氢(PEM)领域,针对行业关键催化剂材料依赖进口、电解槽单槽功率小等问题,承接国家科技部重点研发项目“兆瓦电堆集成及可再生能源电解制氢示范”和中国石化氢能重大专项“电解水制氢关键技术研究(PEMWE)”,先后突破催化剂、膜电极、电解槽组装、BOP集成技术,形成PEM电解水成套技术,实现大功率电解槽国产化,建成中国石化首套单槽兆瓦级PEM电解水制氢示范装置,为未来实现商业化奠定了基础。
在固态储氢领域,针对高效、高安全储供氢难的问题,承接国家重点研发计划课题,以材料、床体、装置等关键技术为突破口,开发高性能储氢合金,建立床体传热增强及稳定成型技术,开发氢热耦合仿真模拟技术,解决了固态储氢传热性能差、能耗高的难题,奠定了智能控制基础,开展了固态储氢运输车和叉车示范。
在燃料电池领域,针对燃料电池电极催化剂及涂布技术中的关键科学难题,制备出高分散Pt/C电催化剂,实现了铂纳米颗粒的高度分散、尺寸均一和晶面可控。同时,开发出稳定可靠的卷对卷狭缝涂布膜电极生产工艺,实现批量化制备,性能达到国内先进水平。优化电堆密封设计、整体结构设计与装配工艺技术,开发了高功率、高可靠性和良好水热管理的氢燃料电池金属电堆,功率可达百千瓦。
在储能领域,针对行业对锂离子电池能量密度和安全性关注的问题,承接中国石化锂离子电池关键核心材料攻关项目,以高容量正负极材料和高安全性的固态电池电解质为突破口,开发了高镍三元前驱体沉淀新工艺、高端纳米硅和硅碳复合新工艺及预锂化技术、适配高电压复合固态电解质技术,解决锂离子电池能量密度和安全性协同提升的技术难题,建成了三元前驱体千吨级装置,助力中国石化快速进入储能领域产业链。
新能源的高质量发展离不开先进的自有技术支持,降低新能源项目投资成本、构建全新应用场景,更依赖自有技术和设备制造的基础。虽然目前我国新能源全产业链上技术齐全,技术水平与国外相比没有明显的代差,但仍存在产业创新能力不强、技术装备水平不高的问题,要在实现“双碳”目标的进程中充分发挥新能源产业的重要作用,加速实现新能源技术革命、补齐产业链短板是当下的重中之重。
在制氢领域,要集成开发PEM电解制氢装备成套技术,支持建设自有的PEM成套设备制造基地,控制制造成本,提高产品竞争力。要加快开发新型碱水电解制氢成套新技术,支持自建或合作建设碱水电解制氢设备制造基地,从根源上解决碱水电解设备运行的安全性问题。要超前开展AEM电解水技术的基础研究,做好技术储备。在储运氢领域,要探索适用于人口密集区的高安全金属固态储氢技术,推动“氢进万家”;要加强甲醇和液氨储运氢技术成套化开发和示范项目建设鼎博官方网站,建设高压临氢材料检验、检测平台。在用氢领域,要积极开发氢压缩机和各种管阀件生产技术,降低加氢站建设成本。支持燃料电池关键技术攻关,降低使用成本。
积极探索绿氢、绿氧与现代化工工艺深度耦合,结合碳捕集技术开发新型近零碳化工工艺,从根本上解决二氧化碳排放问题,发挥绿氧潜在经济价值,摊薄电解水制氢的成本,提高电解水制氢的经济性水平。
在储能领域同时布局短时储能和长时储能技术。在短时储能方面,要加快开展固态电池技术关键材料的研究,包括加快研发具有高离子电导率、宽泛的电化学窗口、出色的锂离子传输效率等特性的固态电解质,以及继续开发硅基、锂金属等高比容量电极材料,支撑固态电池对高安全性、高能量密度、高功率和温度适应性的要求。要进一步加强固态电池界面、复合电极、单体电池等不同层面的技术攻关。在长时储能方面,加强液流电池技术、氢储能技术研究,借助中国石化上下游全产业链优势,协同发展,共同支撑中国石化风光储一体站和充换电站的应用示范。