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硬核寧夏:在沙漠裏制氫,用煤造防彈衣

2024-07-05科學

地理是一種很神奇的東西。

雖然「地理決定論」不可取,但很多時候, 地理條件確實從最本源的層面上影響了一個地區的盛衰興亡。

舉例來說吧,長三角、珠三角之所以能成為中國最發達的兩個地區,靠近海洋當然是一個原因,當地密布的河流水網所提供的廉價水運同樣功不可沒。再比如今天的國際化大都市上海,明清時期就已經是天下聞名的松江府了,但在漢唐時代卻沒有什麽太強的存在感——這並不單純是由於彼時南方還沒有完全開發,更主要的原因是:按照當時的海岸線,上海附近的很多地方還泡在水裏呢。

所以,想了解一個地方的經濟,就去看看當地的地理和歷史吧!

最近,我去了一趟寧夏,從銀川到中衛,從石嘴山到吳忠,再一次狠狠地感受了一把「地理的力量」。

今天,我們就來好好聊一下寧夏。

寧夏的土地上,長滿了電力器材

寧夏的氣候如何?

這個問題,很難評價。

論地形,寧夏四分之三的面積都是山地。

論降雨,銀川平原每年的降雨量不過300mm。

論天氣,幹旱、冰雹、大風、沙塵、霜凍、局地暴雨水浸......

這些嚴酷的氣象災害,在寧夏卻是家常便飯。

看上去,似乎這裏就是古人所說的「苦寒之地」,北地郡、朔方郡......古人眼裏的邊塞果然夠艱苦。

但與此同時,這種極其大陸性的氣候卻也使得寧夏這片土地上總是陽光燦爛、晝夜溫差極大——特別適合葡萄等瓜果的種植。

所以,有時候你不得不感慨:這個世界,還是很公平的。

雖然地球母親沒能給寧夏充沛的降雨、廣袤的平原、溫和的氣候, 但在暗處,她卻給了寧夏另一種在今天看來似乎更加寶貴的東西:

能源。

是的,黃土高坡的山梁上長不出像南方那樣茂密的綠色叢林,寧夏在中國的糧產區列表裏也總是排不上名次,因為最適合生長在寧夏大地上的東西並不是什麽農業作物,而是徹底的工業產品—— 高壓鐵塔、風力發電機和光伏板。

事實上,早在2020年,寧夏人均新能源裝機量就已經達到了3.8千萬,寧夏的人均裝機總量就達到了8千瓦—— 兩項數據,都位居全國第一。

如果我們攤開一張中國能源地圖,你會發現: 寧夏堪稱是「西電東送」北線的樞紐鎖鑰——大西北光伏、風電、坑口電站所發出的電力如果想輸送到東部的華北平原,寧夏是必經之路。

其中最核心的地方,就是銀川東南方的 寧東能源化工基地

以「銀東直流輸電工程」來說,這是世界上第一條正負660kv等級的直流輸電工程,起點是銀川東換流站,終點是山東膠州的膠東換流站,沿路經過寧夏、陜西、山西、河北、山東五個省區,全長1333公裏——投產十幾年來,已經向山東輸送了超過3000億度電,是全國效益最好的一條跨省跨區直流輸電路線。

與之類似的,還有靈紹特高壓直流輸電工程,一邊是寧夏靈州的換流站,一邊則是千裏之外的浙江紹興換流站,在這條數千公裏的輸電路線上,我們采用了正負800kv的特高壓輸電技術,自從投入運用以來,直流最大輸送功率達到了720萬千瓦,靠著這條路線,寧夏累計向浙江輸送了1700億度電。

而如果看看中國的新能源發展,那麽寧夏的地位就更不一般了:

2022年底,寧夏新能源發電裝機規模達到了3041萬千瓦,排名全國第八;新能源裝機占比則突破了50%,超越了火電成為了當地第一大電力來源。到了2024年初, 寧夏已經圓滿完成了國家第一批300萬千瓦「沙漠-戈壁-荒灘」光伏發電專案的並網 ,總裝機量已經達到了3600萬千瓦,人均裝機量5千瓦, 成為了單位國土面積上新能源裝機開發強度最大的省份。

這些數據折射在具體的現實裏就是:當高鐵從甘肅慶陽開出,越過六盤山進入寧夏境內,窗外的高壓電塔和風力發電機就再沒有消失過——電塔比樹林更密集,變電站比村莊更常見。在戈壁荒灘上映照日光的不是石頭和沙礫,而是陶瓷絕緣子。隨著高鐵一路北上,隔三差五地,總能看到在茫茫曠野中突兀矗立的幾座火電冷卻塔。

沒有一塊煤可以完整走出寧夏

寧夏傲視全國的人均裝機總量和能源地位的背後,其實有著更深層次的經濟意義:

寧夏的電費,簡直不要太便宜 ——同樣是工商業用電,北京上海的峰值電價最高可以達到1.4元/度,但在寧夏,最貴不過0.6元/度。

寧夏的電費之所以如此便宜,一方面是因為本地人口不多,用電需求沒有那麽大;另一方面則是因為寧夏有大量的新能源電——截至2023年底,寧夏光伏裝機量2185萬千瓦,到了2030年,計劃把這個數碼提高到50GW。

但大家都知道,不論是風電還是光伏電,一旦放在現實場景中,他們都會面臨一個巨大的問題——不穩定性。 畢竟,日照和風力是老天爺的事情,老天爺不會管你什麽用電尖峰低谷。

因此,對於新能源發電來說,就地發電、就地消納就變得非常重要了。

而在寧夏, 光伏所發出的電,目的地之一就是去電解水製氫。

作為寧夏最大的工業聚集地,寧東基地不僅在發電上表現突出,制氫上也是一把好手——這裏每年氫氣的總產能達到了240萬噸左右,占了全國12%的產能,僅次於山東省。

電價便宜、電力充足,煤炭產量還相當可觀,還有大量氫氣供應......再看看廣袤的曠野,寧夏實際上有資本去做很多地方沒辦法做的事情。

比如,煤化工。

實際上,寧夏是一個可以把煤炭玩兒出花的地方——在中國,產煤的地方很多很多,山西、內蒙、新疆都是產煤大省,寧夏的面積比較小,比產煤量很難和其他省份競爭。但如果談到利用煤炭,並且能把煤炭玩兒到極致,那麽寧夏就要伸伸腿腳了。

眾所周知的是,中國是一個石油進口大國。我們每年進口的石油中,有相當大一部份並不是用作燃油,而是用於生產像是甲醇、聚乙烯、EVA等等各種國計民生所必須的石化產品。

但對於中國來說,石油進口總是一件比較揪心的事情,因為我們的能源安全很多時候取決於波斯灣、馬六甲的穩定。但同時,我們腳下的煤炭卻是非常充足的—— 如果能把儲量豐富的煤炭資源變成高品質的工業油品、化工產品,那麽這何嘗不是一種對煤炭的高效清潔利用?這何嘗不是在保障國家能源安全?

而實作這種設想所必須的「煤化工」,恰恰就是寧夏的王牌產業之一。

國家能源集團寧夏煤業有限公司(寧煤公司)就已經在寧夏的寧東能源化工基地建成了400萬噸/年的煤炭間接液化示範專案,這個專案如今已經成為了全球單體規模最大的煤制油專案,而且器材的國產化率已經超過了98%——面積560公頃,約等於27個鳥巢體育場,每年可以從煤炭中提取生產超過400萬噸油化品。除了煤制油,寧東基地在加工過程中還可以煉焦,把煤炭轉換成為煉鋼、化工生產中所必備的冶金焦、化工焦。 這裏還可以每年生產10500噸的對位芳綸纖維——這種材料還有另一個更熟悉的名字「凱夫拉」防彈纖維。

以位於寧東基地的寶豐能源公司來說, 這裏可以生產上百種高端化工產品:把煤制成甲醇,再結合之前提到的綠氫產能,寶豐能源在此基礎上制成了烯烴,最後生產出醋酸乙烯、聚丙烯、聚乙烯、EVA等等塑膠材料。 而從煤制焦炭中,又可以生產出苯乙烯、重苯、二甲苯等化工原料。煉焦產生的焦油中,則可以提取酚油、洗油、蒽油、工業萘、改質瀝青等等產品。

可以說,寧夏人徹徹底底地將煤炭吃幹榨凈——沒有任何一塊煤可以完整走出寧東基地,要麽被制成各種化工產品,要麽就被燃燒發電。

結尾:在寧夏,看到高質素發展

最近這段時間, 我一直在關註兩個概念:一個是新質生產力,一個是高質素發展。

這兩個概念看上去很抽象很捉摸不定,但其實是聯系在一起的。

以煤炭行業來說,作為最最傳統的工業之一,煤炭是一個從第一次工業革命開始就一直在扮演基礎性力量的行業。但過去提起煤炭之後是什麽情況,大家也都知道——煤老板、小煤窯、礦難......這些並不是特別光彩的詞語,在過去很多年裏一直都是公眾提起煤炭行業時候就會想起的標簽。

但現在,這種標簽漸漸消散了。

根本原因就在於,煤炭行業的發展走上了正軌,開始提高發展的質素了——我們有了更好的礦山機械,開采效率提高了;我們借助資訊科技,對井下的各種情況有了更多探測能力,安全性也提高了。

寧夏的煤化工行業,其實也是煤炭行業發展過程中「高質素」發展的一種體現—— 煤炭不再單純只是一種廉價的燃料,煤制品不再局限於焦炭、焦油之類的低端產品,而是變成了芳綸纖維、導熱油、特種材料,並被運用在了各種國之重器上。

放在多年以前,誰又能想到黑乎乎的煤炭還能被用在大飛機和高鐵上呢?

這就是高質素發展的原理——依托技術創新和先進裝備的使用,讓生產過程比原來更高效、更安全、更環保,讓原本看上去很傳統的產品或原料,爆發出新的價值。

而在我們這個國度,這樣的情景,幾乎隨處可見。