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、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工業應用。

 

 

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發展的重要方向，是實現工業低碳化和能源清潔化的重要手段。中國石化踐行綠色發展理念，致力于開發可再生能源電解制氫技術，滿足綠氫發展需求。

 

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、動態響應快、負荷范圍寬、無污染的特點，能適應可再生能源發電的波動性，滿足離網發電要求。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化設計，撬內包括電解槽、電解槽供電系統、維持電解槽運行的水氣分離系統，以及滿足氫氣質量要求的純化系統，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，據全球氫能不完全統計，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，標志著氫能產業在高海拔地區邁出重要一步。該項目是目前中國規模最大的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。項目建成后，可積極引領當地能源行業的綠色發展。

 

2、國家電網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兆瓦級制氫-儲氫-氫能發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電系統。

 

該示范站位于安徽省六安市經濟技術開發區，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、燃料電池發電系統和熱電聯供系統、風光可再生能源發電系統、配電綜合樓等，是國內首次對具有全自主知識產權“制、儲、發”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燃料電池發電，由國網安徽省電力有限公司投資，國網六安供電公司承建。

 

據了解，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、氫發電73萬千瓦時，對于推動氫能研究應用、服務新型電力系統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，氫能發電可用于區域電網調峰需求。

 

3、寧夏京能寧東發電有限責任公司氫能制儲加一體化項目

 

10月18日人民網消息，京能寧東發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，綠氫將用于發展氫能交通。

 

該項目利用電廠屋頂光伏為氫能系統提供電力，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綠電制氫系統在氫站制氫的商業化示范項目。

 

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、智慧氫能管理系統等產品。2022年7月16日，陽光氫能制氫系統啟運發貨。

 

4、三峽烏蘭察布“源網荷儲一體化”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代能源產業園區的制氫設備廠房內，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。康明斯HyLYZER®-500制氫設備將采用集裝箱式供貨，各配套系統高度集成在兩個標準40英寸集裝箱內，系統將采用兩個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供產品儀式在東方鍋爐成都園區隆重舉行。產品將用于三峽研究院烏蘭察布“源網荷儲”技術研發試驗基地的“制儲運加”氫能綜合示范項目，作為綠氫規模化生產和應用的全產業鏈技術研發驗證平臺，為三峽科研院綠氫技術未來發展提供有力支撐。

 

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中交，進入開車準備階段，向年底項目投產發起全面沖刺。

 

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。

 

該項目制氫規模為200Nm3/h（1WM）、加氫規模500kg/d，1套船用氫氣加注系統、1套車用氫氣加注系統、電控系統、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電解制氫系統裝備招標公告發布。根據后續報道，項目電解槽由國家電投長春綠動提供，剩余系統由北京中電豐業提供。

 

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