有標可依，“氫”裝上陣

國內首個《制氫加氫一體站技術指南》團體標準發(fā)布，將促進行業(yè)發(fā)展和氫能利用。

清潔能源，勢不可當，氫是其中重要方向。但建加氫站，不是一個已經(jīng)盈利的方向。

什么樣的建站模式，最經(jīng)濟可行？

答案是：突破場地限制的制氫加氫一體站。

制氫加氫一體站，如何建設？

日前，中國石化聯(lián)合國內數(shù)十家氫能頭部企業(yè)發(fā)布了國內首個《制氫加氫一體站技術指南》（T/CSPCI 50001—2024）團體標準（簡稱團體標準）?！笆讉€團體標準出臺，為我國眾多企業(yè)建設制氫加氫一體站提供了依據(jù)和參考。同時，對加快推進我國制氫加氫一體站的發(fā)展和交通領域氫能的利用起到極大的推動作用。”專家表示。

標準到來，填補空白

盡管氫能在國內許多城市備受推崇，但氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到諸多限制。例如，根據(jù)國家對危險化學品的相關要求，危險化學品生產(chǎn)建設項目應當在化工園區(qū)內，由此限制了“制加一體”的想象空間，讓制氫加氫一體站更多停留在概念和夢想階段。

夢想何時照進現(xiàn)實？

2020年10月，國家應急管理部公布《中華人民共和國危險化學品安全法（征求意見稿）》，規(guī)定新建危險化學品生產(chǎn)建設項目應當進入化工園區(qū)，資源類和為其他行業(yè)配套的危險化學品建設項目除外。這意味著站內制氫將成為可能。

政策解綁，如春風吹來，各地聞風而動。

綜合梳理，包括廣東、浙江、四川、山東、上海、內蒙古等省市自治區(qū)均表示允許在化工園區(qū)之外制氫，鼓勵可再生能源制氫加氫一體站建設。

然而，由于沒有統(tǒng)一的標準和規(guī)范引領，制氫加氫一體站的建設仍然很難獲批。

“有些地方為了推進審批建設，促進一體站建設，就頒布了一些地方標準，比如大連、哈密等地。”中國石化石油化工科學研究院第二十七研究室主任徐潤表示。

2023年伊始，大連市推出了全國首個制氫加氫一體站技術規(guī)范《中國（遼寧）自由貿易試驗區(qū)大連片區(qū)（保稅區(qū)）制氫加氫一體站技術規(guī)范》。隨后，廣東省發(fā)布了《一體站安全技術規(guī)范（報批稿）》地方標準意見的公告……

在徐潤看來，發(fā)布地方標準的還是個例，許多城市建設和發(fā)展制氫加氫一體站仍然面臨著無統(tǒng)一標準可依的困境。不論從制氫加氫一體站的建設還是從氫能源產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展來看，都迫切需要一部統(tǒng)一且全面的規(guī)范樹標立規(guī)。

致力于“打造中國第一氫能公司”的中國石化，將氫能標準研究納入了研究日程。

中國石化石油化工科學研究院針對制氫加氫一體站技術標準進行了深入研究。他們匯總并分析了現(xiàn)有國內各地的制氫加氫相關技術規(guī)范和標準，結合當前我國氫能源發(fā)展的實際和企業(yè)對建設制氫加氫一體站所需要的規(guī)范和指導，發(fā)布了一份集各家所長、全面具體的團體標準——國內首個《制氫加氫一體站技術指南》團體標準。

“國內首個團體標準的發(fā)布，解決了目前我國制氫加氫一體站建設的標準空白問題，可以為眾多企業(yè)建設制氫加氫一體站提供依據(jù)和參考，對加快推進我國制氫加氫一體站的發(fā)展起到極大的推動作用。”徐潤表示。

取長補短，巨細兼顧

相比國內和國際標準，這部團體標準具備怎樣的特點呢？

在徐潤看來，首先，團體標準不僅與國內國際現(xiàn)有的一些制氫加氫一體站標準相輔相成，而且補充了現(xiàn)有標準的不足，從而更加全面、統(tǒng)一和具體。與現(xiàn)有加氫站國內標準順利承接，便于制氫加氫一體站的審批建設。

例如，團體標準參考國外經(jīng)驗，在明確制氫加氫一體站基本要求、站內布置和工藝設施等基礎上，補充了定量風險評估（QRA）和工藝危害分析（PHA）對制氫加氫一體站建設的指導作用，保證了為特殊情況下站內設施布局的可行性。

其次，團體標準匯集并結合了已經(jīng)頒布的國內外加氫站領域相關標準，準確描述了制氫加氫一體站的主要技術指標，成為這部團體標準的亮點和特色所在。

翻閱這部團體標準可以看到，它明確了適用范圍：包括可以采用烴類、醇類、水和液氨為原料，制取燃料電池用氫氣的一體站的新建、改建、擴建工程，現(xiàn)有加氫站、加油加氣站和充（換）電站增加制氫或加氫設備的改擴建工程參照使用，適用于連續(xù)制氫能力不超過3000kg/天的一體站。此外，它對包括制氫加氫一體站、站內制氫系統(tǒng)、制氫原料、充卸氫、加氫機、氫氣儲存壓力容器等進行了定義，并提供了參考國家標準的來源。

例如，團體標準對“制氫加氫一體站”的定義是“將制氫設備和加氫設施布置在一起的為氫燃料電池汽車儲氫瓶充裝氫燃料的專門場所”，對“站內制氫系統(tǒng)”的定義是“在加氫站內設置的制氫系統(tǒng)，通常是制氫、純化、壓縮及其配套設施的總稱”。

值得一提的是，氫氣是一種危化品。為此，團體標準提供了制氫加氫一體站的基本要求、站址選擇及站內布置、工藝系統(tǒng)及設施、安全設施、安全管理、采暖通風、建（構）筑物、綠化、安裝及驗收等方面的技術和管理指導。

例如，一體站選址可遵守“一級一體站不在城市中心區(qū)建設”“一體站的建設符合當?shù)爻擎?zhèn)規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局的要求，通常布置在交通便利的區(qū)域，但不宜在城市主干道的交叉路口附近”“一體站不設置在地質災害易發(fā)，受洪水、潮水和內澇威脅的區(qū)域”等幾條標準。

在站內布置方面，團體標準對一體站站內各設施與站外建（構）筑物、道路等的防火間距以及站內各設施的防火間距，一體站站內防爆和非防爆的設備，制氫系統(tǒng)安裝，一體站加氫車輛的出入口等設立了標準要求。

針對制氫裝置，團體標準也有明確規(guī)定?！皥F體標準明確了開停工產(chǎn)品質量監(jiān)測要求、制氫能力、制氫設備尺寸和內部儲存空間，要求了制氫系統(tǒng)的自動化開工和停工的功能以適應加氫站頻繁啟停的需求，并使制氫系統(tǒng)具備云端監(jiān)管和云端預警功能，保證運行過程的安全性?！敝袊突た茖W研究院第二十七研究室主管師欒學斌說。

在安全管理方面，團體標準提出，操作和維修人員進入工作場所，先消除自身靜電，不穿戴化纖工作服、工作帽和帶釘鞋，嚴禁帶入火種。氫氣設備、管道和容器內，在投入運行前、檢修動火作業(yè)前或長期停用前后，通常采用氮氣進行吹掃置換，并在取樣分析含氫量不大于0.2%（體積分數(shù)）或含氧量不大于0.5%（體積分數(shù)）后再進行作業(yè)?，F(xiàn)場作業(yè)人員應熟練掌握緊急情況下的應急處理和緊急避險，經(jīng)安全考試合格后方可進場，等等。

團體標準中有一條關于“制氫系統(tǒng)作業(yè)區(qū)內不種植油性植物，不種植樹木和易造成可燃氣體積聚的其它植物”的要求，是出于什么考慮呢？

據(jù)了解，這同樣關乎安全。因為油松、側柏、芝麻、向日葵、蓖麻等油性植物能分泌樹脂，蓖麻和油菜籽可能因受潮而自燃，容易在發(fā)生火災時加劇火勢的蔓延，加重現(xiàn)場災情，所以在加氫站或者加油站內種植存在安全隱患。

可見，注意要點事項已明示，設計建造以及現(xiàn)場運營的管理人員和操作人員只需按照標準，保證執(zhí)行。

多種工藝，有標可依

日前，中石瑞氫新能源（寧波）有限公司獲得了浙江省頒出的首張汽車加氫站經(jīng)營許可證。2021年6月，這家公司建成了寧波首個加氫示范站——鎮(zhèn)海煉化加氫站。據(jù)悉，這個加氫示范站占地19畝，氫能供應來自鎮(zhèn)海煉化第四套煉油氫氣回收裝置，每天加氫規(guī)?？蛇_500公斤。

以煉油廠或者其他工業(yè)副產(chǎn)氫為供氫依托的加氫站，具備得天獨厚的氫來源優(yōu)勢。但對于周邊不具備供氫條件的企業(yè)來說，建設集制儲加于一體的加氫站便成為他們的選擇。

為此，團體標準為他們解答了疑問、明確了方向、掃清了障礙。例如，團體標準有如下表述：一體站采用站內制氫系統(tǒng)供氫，可獨立建站，也可與天然氣加氣站、加油站和充（換）電站聯(lián)合建站。

據(jù)徐潤介紹，團體標準中，對烴類蒸汽重整制氫、醇類蒸汽重整制氫、水電解制氫、氨裂解制氫、富氫原料氣提純氫五種一體站的制氫系統(tǒng)裝置工藝，均有可參照執(zhí)行的相關標準和要求。

“較現(xiàn)有加氫站相比，制氫加氫一體站在氫氣儲存方面不增反減。因此，團體標準主要在制氫原料儲存和制氫工藝設施方面提出了明確要求。首先，將制氫原料儲存容量與一體站等級相關關聯(lián)，明確了不同制氫原料的技術要求?！毙鞚櫛硎?。

綠氫，是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理想目標。

今年3月中旬，國內最大綠電制氫加氫一體站——三一綠電制氫加氫一體站在湖南長沙市經(jīng)開區(qū)建成運行，將有助于打造一個“風光綠電+制氫+儲氫+加氫+氫能作業(yè)”的零碳閉環(huán)。

對于想嘗試以綠氫供能的一體站，團體標準給出了水電解制氫的標準：在直流電的作用下，原料水分子在電極上發(fā)生電化學反應，分解為氫氣和氧氣，陰極產(chǎn)生的氫氣經(jīng)氫水分離等過程制取富氫氣體，氫氣體進一步提純后可獲得符合要求的氫氣。針對水電解制氫技術，也有其相關標準。

在工藝系統(tǒng)及設施方面，團體標準將一體站分為制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、氫氣儲存系統(tǒng)、氫氣加注系統(tǒng)四個單元，重點描述制氫系統(tǒng)和制氫系統(tǒng)與壓縮系統(tǒng)的關聯(lián)性。

在徐潤看來，這使制氫加氫一體站與現(xiàn)有加氫站國內標準順利承接，便于制氫加氫一體站的進一步發(fā)展。

打造標桿，全國領先

沒有一項標準是憑空出臺的。

“中國石化投運的大連盛港甲醇制氫加氫一體站和南寧振興氨分解制氫加氫一體站，成為站內制氫的有益探索。”徐潤表示。

據(jù)介紹，上述兩個一體站均由團體標準先行指導建站，設計建造達到標準要求。

由中石化北方能源（大連）有限公司（簡稱北方能源）建設的大連盛港站于去年2月15日投用，迄今運行已超過一年。同樣采用集制儲加運于一體化全產(chǎn)業(yè)鏈模式建設的南寧振興站，去年12月8日試投產(chǎn)成功。

在設計建設階段，大連盛港站和南寧振興站便依據(jù)一些擬定的標準設計建設，讓一體站達到了規(guī)定的安全性、環(huán)保性和便利性標準。

例如，一體站的設計和建設參考團體標準，新增設施與加氫站原有設施間距布置的準則，保證了一體站的安全性；明確了新增設施在噪聲、廢水、廢氣和固廢排放要求，保障了一體站的環(huán)保性；根據(jù)制氫原料存儲設施、制氫原料和氫氣產(chǎn)品質量檢測、制氫設施尺寸和儲氫容積進行設計實施，保證了一體站實際運營的便利性。

北方能源相關人員介紹說，盛港站裝置設計以流程順暢、緊湊布置為原則，采用橇裝布置方法，各設備實行相對集中布置，一方面減少了能耗和長期運行費用，另一方面有利于為非計劃檢修采取臨時的安全措施。裝置布置還充分考慮了設備和建構筑物之間的防火、防爆安全間距要求以及與相鄰設備或建構筑物之間的安全距離；設備安裝與檢修貫通式通道，為每臺設備的安裝與檢修創(chuàng)造了條件。

實踐結果表明，采用團體標準設計建設的大連盛港和南寧振興制氫加氫一體站，在現(xiàn)場布置、設備小型化、技術集成化、控制智能化和本質安全化方面均處于行業(yè)領先地位。

南寧振興站的運營方中國石化廣西石油新能源業(yè)務部的一位領導表示：“我們采用中國石化石油化工科學研究院具有完全自主知識產(chǎn)權的分布式氨分解制氫成套技術，顯示了一體站的核心優(yōu)勢?！?/p>

轉化率高。南寧振興制氫加氫一體站采用了中國石化自主研發(fā)的低溫高效氨分解催化劑，在480℃下氨分解轉化率大于99.5%，活性對標“十四五”國家重點研發(fā)計劃“氫能專項”指南要求，滿足了分布式制氫技術實用需求。

回收率高。以全流程系統(tǒng)集成為核心，創(chuàng)新開發(fā)氨分解—氨脫除—氫氣純化一體化工藝，氫氣回收率達96%以上，制氫能效明顯提升?！澳蠈幷衽d站試投產(chǎn)后，每天可產(chǎn)出500公斤99.999%高純度氫氣，產(chǎn)氫能力為240標準立方米；操作彈性高，可根據(jù)用氫需求在40%～110%之間靈活調變負荷，可滿足南寧、柳州、北海等地車用氫氣需求。”前述廣西石油新能源業(yè)務部領導表示。

不僅如此，兩站在場地面積、低碳環(huán)保、智能化方面同樣處于全國領先水平。

例如，大連盛港站裝置內設備和管線等布置充分考慮了工藝要求，實現(xiàn)了分布式甲醇制氫主體裝置占地面積約60平方米，僅為同等制氫規(guī)模傳統(tǒng)設備占地面積約500平方米的1/8。南寧振興站分布式氨分解制氫裝置占地面積同樣僅為80平方米，大大降低了制氫站土地的使用面積、投資與建設周期。

智能化方面，南寧振興制氫加氫一體站通過橇裝化、單元模塊化、靈活接口等設計，實現(xiàn)了裝置整體運輸、實時數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控、應急狀態(tài)自動報警及裝置智能化運行等現(xiàn)代化工作模式。大連盛港站則通過采用中國石化石油化工科學研究院自主研發(fā)的工藝和技術，可實現(xiàn)一鍵啟停、云端監(jiān)控等智能化操作，進一步增強了運營過程的安全控制。

系統(tǒng)環(huán)保性能國內領先。例如，大連盛港站生產(chǎn)過程中無固廢影響、無廢水外排、無尾氣污染。在滿足加氫站內安全和運營控制要求的前提下，其與國內同類運行裝置相比能耗更低、甲醇消耗更少，節(jié)能及經(jīng)濟效益顯著。

布局合理、技術領先、安全環(huán)保、運營智能化。在欒學斌看來，按照團體標準建設運營制氫加氫一體站，對企業(yè)特別是制氫系統(tǒng)技術提供方的技術水平提出了較高的要求。

例如，為盡量減少制氫裝置對加氫站的影響，要求對于連續(xù)制氫能力不超過1000公斤/天和2000公斤/天的制氫設備，占地面積分別不大于70平方米和100平方米，內部儲氫容積分別不大于8～12立方米。

據(jù)欒學斌介紹，這需要在實現(xiàn)既定生產(chǎn)目標的前提下，通過大幅度減小生產(chǎn)設備的尺寸、減少裝置的數(shù)目等方法來使裝置布局更加緊湊合理，單位能耗更低，廢料、副產(chǎn)品更少，最終達到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，提高安全性和減少環(huán)境污染的目的。

促進發(fā)展，前景可期

“大連盛港站實現(xiàn)了裝備智能化、簡約化、模塊化，對降低氫氣成本、大規(guī)模推廣應用具有顛覆性貢獻。”徐潤說，“目前，國內大約有20余座制氫加氫一體站，大多是示范性質的，商業(yè)運營的較少。”

因為煉化企業(yè)生產(chǎn)的氫氣純度達不到氫燃料電池車所要求的標準，因此需要經(jīng)過技術提純后，借助運氫管束車輸送到用氫終端。而氫氣在裝車、運輸、卸車的過程中存在一定的安全風險，在現(xiàn)有的技術下氫氣運送到加氫站卸車的過程中還有效率損耗（通常能卸出80%左右），因此安全風險高、運輸效率低、運輸成本高的問題不可回避。

一體化制氫加氫這種模式，解決了部分加氫站不具備設置制氫場地的氫源采購問題，解決了制氫加氫一體站的富余產(chǎn)能問題，可進一步降低氫氣生產(chǎn)成本，實現(xiàn)區(qū)域內氫資源調節(jié)和優(yōu)化，有利于加速氫能產(chǎn)業(yè)鏈的布局。

當前，綜合考慮制儲運成本，大連盛港站相比加氫站傳統(tǒng)用氫方式，成本可降低20%以上。南寧振興分布式氨分解制氫加氫一體站投營后，廣西石油用氫成本降幅預計可達60%。

例如，大連盛港站，采用站內制氫加氫則降低了對儲氫能力的要求，同早期“工廠制氫+管車運輸+加氫站加注”的運營模式相比，減少了氫氣運輸風險及接卸氫氣的安全風險。這樣，利用現(xiàn)有的價格低廉的甲醇，大連盛港站取得了用于制氫的廉價的氫氣來源，規(guī)避了氫氣的運輸成本，使加氫站不必大量存儲氫氣，減少了站內氫氣儲存設備投資，提高了加氫站的安全性，顯示了氫氣來源方面良好的經(jīng)濟性和適用性。

可見，只有突破制氫、運輸和運營等方面的成本瓶頸，方能使加氫站大行其道。此次團體標準的出臺，無疑使制氫加氫一體化發(fā)展空間更為廣闊。

通過積極探索站內制氫新模式，中國石化先后在遼寧、青海、安徽、四川、內蒙古、廣東、福建等資源條件合適的地區(qū)，開展分布式電解水制氫、甲醇制氫、天然氣制氫等制氫加氫一體化項目，目前已涵蓋了所有分布式制氫主流路線。

當然，一體站的發(fā)展能否形成潮流，甚至在多大程度上起到促進交通領域氫能利用的作用，開發(fā)氫能用量是最為關鍵的要素之一。

拿大連盛港站為例，大連盛港站經(jīng)過一段時間的運營，氫氣質量、服務水平、供應能力得到了客戶和政府的一致認可。但現(xiàn)階段，大連地區(qū)正式投入運營的氫燃料電池公交車數(shù)量較少，用氫量還顯不足。“當前，我們正在積極和大連市政府溝通，加快200臺包括公交車、市政環(huán)衛(wèi)車、團體客車、智能重卡等在內的氫能車輛的氫能交通示范項目推廣上線。屆時，大連盛港站將進一步發(fā)揮能源保障作用?！鼻笆霰狈侥茉搭I導表示。

同樣是一體站標桿的南寧振興站自去年12月試投產(chǎn)以來，也面臨用氫需求不足的問題。目前，依托南寧振興站，廣西石油正在牽頭打造公交示范項目，配合廣西自治區(qū)能源局聚合廣西氫能領域企業(yè)，在南寧市主干道分階段試點打造一至兩條氫能公交示范線路、啟用約40輛氫燃料公交車，打通廣西氫能“制-儲-運-加-用”全鏈條流程。

從這個角度說，首個團體標準出臺，對加快推進制氫加氫一體站的發(fā)展和交通領域氫能的利用將起到極大的推動作用，同時為眾多企業(yè)建設制氫加氫一體站提供依據(jù)和參考。

徐潤指出，首個團體標準是起參考借鑒作用的不是強制性的。隨著建設的一體站越來越多，我們將發(fā)現(xiàn)新問題并加以解決完善，相應地對團體標準進行更新或者升級，逐步過渡到行業(yè)標準和國家標準。

責任編輯：周志霞