12月11日，氫氣產量和壓力達到設計值。這是中國石化首套開車運行的兆瓦級質子交換膜電解水制氫裝置，由中國石化石科院和燕山石化共同開發(fā)、建設，應用國內國產化程度最高的單槽兆瓦級PEM電解水制氫成套設備，生產全過程實現(xiàn)零碳、零污染物排放，打通了自主技術“綠電”制“綠氫”流程，標志著中國石化PEM電解水制氫成套技術實現(xiàn)工業(yè)應用。

 

 

圖源中國石化石科院

 

綠氫是最清潔的能源載體，是未來能源革命與產業(yè)發(fā)展的重要方向，是實現(xiàn)工業(yè)低碳化和能源清潔化的重要手段。中國石化踐行綠色發(fā)展理念，致力于開發(fā)可再生能源電解制氫技術，滿足綠氫發(fā)展需求。

 

PEM電解水制氫技術是與可再生能源耦合最好的制氫技術，具有制氫效率高、產氫壓力大、動態(tài)響應快、負荷范圍寬、無污染的特點，能適應可再生能源發(fā)電的波動性，滿足離網(wǎng)發(fā)電要求。同時，該技術采用“零間隙”設計，體積小、啟停速度快、操作靈活，是一種理想的加氫站站內制氫技術。

 

中國石化采取集成設計、一體成撬的設計理念，開發(fā)并建造了單槽兆瓦級PEM電解水制氫裝置。整撬圍繞電解槽進行整體布局和管路優(yōu)化設計，撬內包括電解槽、電解槽供電系統(tǒng)、維持電解槽運行的水氣分離系統(tǒng)，以及滿足氫氣質量要求的純化系統(tǒng)，占地面積不到40平方米。相較于多電解槽組合而成的制氫裝置，單電解槽技術難度大，對材料和制造工藝要求更高，但其體積小、功率密度高、成本更低，是電解槽未來發(fā)展的主要方向。

 

作為PEM電解水制氫裝置核心設備的電解槽，采用自主開發(fā)的高性能陰、陽極催化劑和大尺寸均一膜電極，最大產氫量可達250標方/小時，功率調節(jié)范圍5%——125%，產氫壓力可達3兆帕，氫氣純度為99.999%。投產后，年產氫量可達200噸，可減少二氧化碳排放2000——4000噸。

 

在此之前，2021年11月4日，石科院和燕山石化合作開發(fā)建設的中國石化首套30標方/小時PEM電解水制氫示范站成功投用，標志著中國石化打通PEM制氫設備從關鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。通過完整的PEM電解水工藝運行，驗證了催化劑、膜電極以及電解槽組裝、密封技術的可靠性，為兆瓦級PEM電解水制氫裝置開發(fā)奠定了堅實基礎。

 

下一步，石科院、燕山石化等單位將緊密合作，加快催化劑、膜電極技術迭代，整合相關產業(yè)鏈，進一步降低裝置成本，提高PEM電解水制氫技術市場競爭力。

 

今年以來，PEM電解槽項目落地速度加快，據(jù)全球氫能不完全統(tǒng)計，國內已有多個PEM電解槽項目有突破性進展，其中有7個項目達到MW級。

 

1、青海華電德令哈3兆瓦光伏制氫項目

 

11月3日，青海省首個綠電制氫項目——華電德令哈3兆瓦光伏制氫項目正式開工建設，標志著氫能產業(yè)在高海拔地區(qū)邁出重要一步。該項目是目前中國規(guī)模最大的PEM制氫項目。

 

該項目位于青海省海西州德令哈市西出口，由華電青海公司投資建設，制氫規(guī)模600標準立方米/時，建設一座加氫能力500千克/天（12時）的加氫站，設置3套兆瓦級PEM電解水和20兆帕氫氣充裝系統(tǒng)。項目建成后，可積極引領當?shù)啬茉葱袠I(yè)的綠色發(fā)展。

 

2、國家電網(wǎng)安徽六安兆瓦級制氫綜合利用項目

 

7月6日，國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站在安徽六安投運，標志著我國首次實現(xiàn)兆瓦級制氫-儲氫-氫能發(fā)電的全鏈條技術貫通，這是國內首座兆瓦級電解純水制氫、儲氫及氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。

 

該示范站位于安徽省六安市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，額定裝機容量1兆瓦，占地面積7000余平方米，主要配備兆瓦級質子交換膜制氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和熱電聯(lián)供系統(tǒng)、風光可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、配電綜合樓等，是國內首次對具有全自主知識產權“制、儲、發(fā)”氫能技術的全面驗證和工程應用。

 

資料顯示，該項目于2020年6月在安徽六安開建，項目組成包括200Nm3/h PEM制氫+50kW*24燃料電池發(fā)電，由國網(wǎng)安徽省電力有限公司投資，國網(wǎng)六安供電公司承建。

 

據(jù)了解，該示范站采用先進的質子交換膜水電解制氫技術，清潔零碳，年制氫可達70余萬標立方、氫發(fā)電73萬千瓦時，對于推動氫能研究應用、服務新型電力系統(tǒng)建設具有重要的示范引領作用。所制氫氣可在氫燃料電池車、氫能煉鋼、綠氫化工等領域廣泛應用，氫能發(fā)電可用于區(qū)域電網(wǎng)調峰需求。

 

3、寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司氫能制儲加一體化項目

 

10月18日人民網(wǎng)消息，京能寧東發(fā)電公司的質子膜法制氫及氫能制儲加一體化項目計劃今年竣工投運，綠氫將用于發(fā)展氫能交通。

 

該項目利用電廠屋頂光伏為氫能系統(tǒng)提供電力，通過氫站內加氫設備給燃料電池重卡加氫，以達到氫能制、儲、加一體化的示范性效果，是國內首個200Nm³/h （1WM）PEM綠電制氫系統(tǒng)在氫站制氫的商業(yè)化示范項目。

 

項目供應商為陽光氫能科技有限公司（簡稱“陽光氫能”），由陽光氫能提供總制氫量200Nm3/h PEM集裝箱式一體化集成解決方案，包含IGBT制氫電源、PEM電解槽、智慧氫能管理系統(tǒng)等產品。2022年7月16日，陽光氫能制氫系統(tǒng)啟運發(fā)貨。

 

4、三峽烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲一體化”關鍵技術研究與示范-“制-儲-運-加”氫能綜合示范項目

 

該項目由三峽集團負責投資建設，于2020年10月開工。項目設備將被安裝在烏蘭察布三峽集團現(xiàn)代能源產業(yè)園區(qū)的制氫設備廠房內，該項目為國內第一個2.5MW級PEM制氫設備招標項目，也是國內第一個單電堆達MW級的PEM制氫項目。

 

項目供應商為康明斯，由康明斯提供2.5MWPEM電解水制氫設備?？得魉笻yLYZER®-500制氫設備將采用集裝箱式供貨，各配套系統(tǒng)高度集成在兩個標準40英寸集裝箱內，系統(tǒng)將采用兩個1.25MW電堆，額定產氫量500Nm3/h。

 

此外，今年8月18日，東方電氣向三峽集團批量交付氫燃料電池熱電聯(lián)供產品儀式在東方鍋爐成都園區(qū)隆重舉行。產品將用于三峽研究院烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲”技術研發(fā)試驗基地的“制儲運加”氫能綜合示范項目，作為綠氫規(guī)?；a和應用的全產業(yè)鏈技術研發(fā)驗證平臺，為三峽科研院綠氫技術未來發(fā)展提供有力支撐。

 

5、中石化中原油田兆瓦級可再生電力電解水制氫示范項目

 

該項目由中原油田牽頭，位于河南省濮陽市，電解功率為2.5MW，一天生產超純氫1.12噸，為中國石化首個兆瓦級PEM電解水制氫示范項目。項目由康明斯提供2.5MWPEM電解水制氫設備。

 

11月22日，中國石化中原油田消息，經(jīng)過7個多月的緊張施工，中國石化首個兆瓦級可再生電力電解水制氫示范項目即“綠電制綠氫”項目在中原油田順利實現(xiàn)中交，進入開車準備階段，向年底項目投產發(fā)起全面沖刺。

 

該項目投產后預計年耗可再生電力電量2520萬千瓦時，相當于減排二氧化碳2000余噸，與常規(guī)的堿性水電解制氫相比，該項目采用質子膜電解水制氫工藝，日產高純度“綠氫”（氫氣純度為99.9995%）1.12噸，可加注60輛氫能公交車。

 

6、長江電力三峽壩區(qū)PEM制氫加氫一體站項目

 

該項目由隧道股份上海能建和長江設計集團所屬長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司(長江院)共同承接，目前進入開工前期籌備階段。該項目是由中國長江電力集團在三峽壩區(qū)開展的PEM制氫加氫示范項目，也是國內首個內河氫燃料電池動力船舶及制氫加氫一體站項目。

 

該項目制氫規(guī)模為200Nm3/h（1WM）、加氫規(guī)模500kg/d，1套船用氫氣加注系統(tǒng)、1套車用氫氣加注系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、給排水等配套附屬設施，可為內河氫燃料電池動力船以及三峽壩區(qū)內旅游巴士提供加氫服務。

 

7、國電投白城兆瓦級PEM電解制氫系統(tǒng)裝備項目

 

該項目由國電投氫能公司（國氫科技）承建，電解槽已經(jīng)通過專家審核。2021年5月，國家電投氫能公司兆瓦級PEM電解制氫系統(tǒng)裝備招標公告發(fā)布。根據(jù)后續(xù)報道，項目電解槽由國家電投長春綠動提供，剩余系統(tǒng)由北京中電豐業(yè)提供。

 

國電投的電解槽和大連化物所的電解槽代表的都是國內一線的水平，目前的電解槽單槽產量基本都在50Nm3/h左右的體量