记得F同学去年去了汉诺威，看到欧洲很多氢能方向的技术路线及储备，还微信里问我如何看待氢能这个方向与国内聚焦在锂电这个方向的差异。当时觉得可能都属于“未知的未来”—毕竟关于氢能和锂电都聚焦在汽车领域的这个争论上了-的确发现做氢燃料电池方向的，与做锂电动力电池方向的都会有争论。氢能认为锂电不属于真正的清洁能源，锂电认为氢成本高，技术不成熟，且氢能易于爆炸不安全等觉得没有前途。
后来去总部出差，看到总部也在储备氢能相关的一些技术，包括在通信规约、安全系统等方面的布局。不过，其中谈到了Power to X，当时查了一下，觉得这个思路挺复杂，就没有认真的研究。最近又仔细把Power to X看了一下，还好读书那会特别喜欢化学，虽然读了化工学院却给调剂到了自动化专业，对化学的基础尚有，再说也是流程自动化方向的，因此，看了几份报告，高度理解了这个技术路径，觉得还挺有意思。写了篇文章关于氢能方面及公司相关自动化技术，给了杂志社的编辑，他们觉得很好，说要在杂志发表-考虑到知识产权的一致性我说我还是自己再写篇自己读书记（知识富余）。
Power to X是个什么？
直接翻译的话，就是“电转X”，X通常会代表“各种可能性”—这里有几个核心要义：
（1）.这里的电，聚焦在可再生能源的发电，即，它特指需要被消纳的富余的风力发电、光伏、以及像潮汐、水力发电这类，它在发电过程中，是无碳排放的。因此，这个电被称为“绿电”。
图1-Power to X的概念及路径
（2）.以“氢”为中间节点，这里的制氢就是采用可再生能源的电来电解制氢，这里包括了像基于碱水电解法（AIK）、质子交换膜的电解槽制氢（PEM），形成的氢被称为“绿氢”。
（3）.X的几个方向，包括通过CO2与氢催化制备出绿色甲烷，通过一氧化碳（CO）与氢形成甲醇，以及氨与氢合成“绿氨”、氢合成汽油（汽油主要成分辛烷C8H18）。
这里就会形成像绿氨、绿色甲醇、绿色甲烷、绿色汽油几个方向。氢直接驱动氢燃料电堆来发电，这个是一种应用。而甲醇本身也可以作为燃料驱动汽车（甲醇型内燃机），而甲烷、绿氨既可以用于化工原料，当然甲烷也可以作为燃气轮机燃料发电。
花花绿绿的能源
能源在这会就有了颜色：绿色的能源，然后像核能用于制氢再去转X那么就是称为“粉色”能源，而由非绿色能源但经过了“碳捕捉”形成存储和二次利用，这个在用于比如制备氨，就称为“蓝氨”，而这个能源过程就是蓝色的。而传统的经由化石燃料制备氢再去作为电力或燃料的，称为“灰色”能源。
表1-各色能源定义
绿色的能源因为全过程“零碳”，而因此，更被认为是未来的主要发展路线。
成本是关键
氢能是一个“零碳”的好方向，但所有的美好能源愿望都得“算盘”上过关才行，氢能的储运成本太高了。你把电转为氢，再把氢转为燃料，燃料还再用来作为动力源或“发电”—氢燃料电池、甲醇制氢再发电-算来算去，这效率一层层损耗，这真的就合算吗？
在看到清华大学团队研究一份在7/8年前的一份报告，比较详尽的介绍了这几种Power to X的路线。其中核心在于电的成本问题，据规模化生产来说，如果电价能够降低到0.245元/kW，那么，整个Power to X还是具有经济性的。其中，甲醇作为燃料再发电，可能还需要更低的电价才能有意义。
表2-Power to X中各个方向的技术经济性对比
首先，回到之前F同学的话题，欧洲这个氢能它并不是服务于氢燃料电池汽车这个单纯方向。因此，它是一个更为广泛的应用场景而设计，目的是为了“零碳”的路径。
但是，根据目前欧洲的电价，那么，我看欧洲可能在产业化方面会产生较大的问题。因为，中国的风电和光伏的装机量，已经使得今天的LCOE均量化度电成本干到了0.2-0.25元/kW，因此，这个路径上中国才更为有可能发展的快一些，因为经济上具有可行性的条件了。
现在风电、光伏因为存在着“消纳”的问题，考虑到电网的波动以及输配能力，快速投资的新能源却难以被输送，而产生了“弃电”的情况，这就造成了较多的富余电力。那么，Power to X提供了一个“消纳”这些富余能源的途径，并能够为各个方向提供燃料与原料。
这个最终还是要算成本账，而且，相对于甲烷、甲醇方向来考虑，目前看绿氨的转换经济性综合来看最好-因此，目前绿氨是最快发展的一个Power to X的方向。
图2-氢的用途分布
大学毕业那会，就在宜化集团合成氨车间毕业设计，那个时候就知道合成氨-氨和氢气经过哈珀合成法，催化下成为合成氨，这用来作为氮肥。而氨又是目前氢的下游最大的应用，这个领域对氢的需求也比较大，那么，如果这个氨部分被转为绿氢的话，那就环保效应比较明显。
因为，相对来说，氢的另外制备甲烷、甲醇的话，效率还是低了一些。综合来看，还是“绿氨这个方向原本就是氢气的消耗大户，如果转为绿氨，倒是挺不错的。而氢燃料电池汽车这个方向的规模无法消耗较大的富余能源--并且现在这个方向的似乎还尚有一段时间来越过产业化的成本、安全等关卡。
相关的技术与产业
考虑到Power to X制氢是核心，因此，制氢的电解槽成为了未来发展的聚焦点。电解槽制氢就前端要考虑针对电解所需的“水处理”，以及为了电解槽提供的电力设备如整流器的需求。而后续则会考虑氢的输送车辆，采用氢的燃料电池电堆储能或发电机组、燃气轮机/内燃机组、用于氢燃料电池车的电堆发展。
Power to X再考虑与风光电的结合，在后续的各个应用场景中的应用，这里就必须考虑安全的问题、分布式能源网络的协调问题，因此，相关的技术领域就需要跟上，并且，并不是技术的跟上，而是经济性的解决。现在比较难在包括质子交换膜、催化剂的生产以及其成本的经济性问题。
因此，这个Power to X因为绿色零碳，会成为未来发展的重点，而解决经济性是另一个需要多产业协作工程创新来解决的。
刚好OPC基金会发来最近一次的OPC Day的演讲资料汇集，刚好看到其中有一块针对制氢领域的工作组（包括ABB、B&R、Emerson、SIEMENS等作为主要的发起企业），并且针对整个制氢过程的流程和模型、通信进行了规范。其中，MTP模块类型包是用来为整个工程进行数据
图3-OPC基金会中的电解槽工作组构建的系统架构
在图3这个架构里，MTP-模块类型包，它的作用是为每个自动化（PLC/DCS/SCADA）组件建立统一的对象模型，包括由这些自动化组件和流程设备共同构成的模块化生产单元，并通过上层的流程编程层（POL）对整个任务进行编程，MTP并不会去下发直接的指令或参数给模块单元，而是由模块单元自己根据服务进行内部的任务调用。MTP也是通过状态机来协作这些不同的模块，这样对于生产模块化设备的电解槽、水处理单元、氢储罐、干燥、加氢站而言，他们自己是一个独立的运行单元，可以来自不同厂商。但是，当他们构成一个制氢系统的时候，就会由工程单元对他们进行基于状态的任务编排，工程单元可以为模块参数，也可以读取模块本身已经标准化的对象、参数，来形成整体的协作。
MTP在这里通过模块化，使得分布式系统的运行、工程集成可以变得更为灵活。
下午和朋友闲聊这个欧洲人发展的氢能产业链，Power to X倒是个好生态构想。不过，仔细想想，这可能还是比较适合中国-毕竟，光伏和风电的电价已经被我们干到2毛钱了—经济性更好。不稳定的电力及输配网络容量导致这些清洁能源会产生富余的问题，必须有效消纳，而Power to X经由“氢”形成了一个绿色的零碳链。
距离上次更新已经有1个多月了，看来以后学习的副产品可以用来发表文章。两篇正式文章的富余产品-这也算是消纳了阅读过程的知识，但又可以分享给大家作为行业发展的一个观察。
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