近期PEM電解水制氫項(xiàng)目進(jìn)展總覽

12月10日，中國(guó)石化國(guó)產(chǎn)化兆瓦級(jí)質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫裝置在燕山石化成功開車，并于當(dāng)日實(shí)現(xiàn)全流程貫通。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品質(zhì)量合格。

12月11日，氫氣產(chǎn)量和壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值。這是中國(guó)石化首套開車運(yùn)行的兆瓦級(jí)質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置，由中國(guó)石化石科院和燕山石化共同開發(fā)、建設(shè)，應(yīng)用國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)化程度最高的單槽兆瓦級(jí)PEM電解水制氫成套設(shè)備，生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)零碳、零污染物排放，打通了自主技術(shù)“綠電”制“綠氫”流程，標(biāo)志著中國(guó)石化PEM電解水制氫成套技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

綠氫是最清潔的能源載體，是未來能源革命與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)低碳化和能源清潔化的重要手段。中國(guó)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(shù)，滿足綠氫發(fā)展需求。

PEM電解水制氫技術(shù)是與可再生能源耦合最好的制氫技術(shù)，具有制氫效率高、產(chǎn)氫壓力大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、負(fù)荷范圍寬、無污染的特點(diǎn)，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，滿足離網(wǎng)發(fā)電要求。同時(shí)，該技術(shù)采用“零間隙”設(shè)計(jì)，體積小、啟停速度快、操作靈活，是一種理想的加氫站站內(nèi)制氫技術(shù)。

中國(guó)石化采取集成設(shè)計(jì)、一體成撬的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)并建造了單槽兆瓦級(jí)PEM電解水制氫裝置。整撬圍繞電解槽進(jìn)行整體布局和管路優(yōu)化設(shè)計(jì)，撬內(nèi)包括電解槽、電解槽供電系統(tǒng)、維持電解槽運(yùn)行的水氣分離系統(tǒng)，以及滿足氫氣質(zhì)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(shù)難度大，對(duì)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(shè)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(chǎn)氫量可達(dá)250標(biāo)方/小時(shí)，功率調(diào)節(jié)范圍5%~125%，產(chǎn)氫壓力可達(dá)3兆帕，氫氣純度為99.999%。投產(chǎn)后，年產(chǎn)氫量可達(dá)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(shè)的中國(guó)石化首套30標(biāo)方/小時(shí)PEM電解水制氫示范站成功投用，標(biāo)志著中國(guó)石化打通PEM制氫設(shè)備從關(guān)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(yùn)行，驗(yàn)證了催化劑、膜電極以及電解槽組裝、密封技術(shù)的可靠性，為兆瓦級(jí)PEM電解水制氫裝置開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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(shù)迭代，整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)一步降低裝置成本，提高PEM電解水制氫技術(shù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

今年以來，PEM電解槽項(xiàng)目落地速度加快，據(jù)全球氫能不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)PEM電解槽項(xiàng)目有突破性進(jìn)展，其中有7個(gè)項(xiàng)目達(dá)到MW級(jí)。

1、青海華電德令哈3兆瓦光伏制氫項(xiàng)目

11月3日，青海省首個(gè)綠電制氫項(xiàng)目——華電德令哈3兆瓦光伏制氫項(xiàng)目正式開工建設(shè)，標(biāo)志著氫能產(chǎn)業(yè)在高海拔地區(qū)邁出重要一步。該項(xiàng)目是目前中國(guó)規(guī)模最大的PEM制氫項(xiàng)目。

該項(xiàng)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(shè)，制氫規(guī)模600標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)，建設(shè)一座加氫能力500千克/天（12時(shí)）的加氫站，設(shè)置3套兆瓦級(jí)PEM電解水和20兆帕氫氣充裝系統(tǒng)。項(xiàng)目建成后，可積極引領(lǐng)當(dāng)?shù)啬茉葱袠I(yè)的綠色發(fā)展。

2、國(guó)家電網(wǎng)安徽六安兆瓦級(jí)制氫綜合利用項(xiàng)目

7月6日，國(guó)內(nèi)首座兆瓦級(jí)氫能綜合利用示范站在安徽六安投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)制氫-儲(chǔ)氫-氫能發(fā)電的全鏈條技術(shù)貫通，這是國(guó)內(nèi)首座兆瓦級(jí)電解純水制氫、儲(chǔ)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(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，額定裝機(jī)容量1兆瓦，占地面積7000余平方米，主要配備兆瓦級(jí)質(zhì)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(fēng)光可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、配電綜合樓等，是國(guó)內(nèi)首次對(duì)具有全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)“制、儲(chǔ)、發(fā)”氫能技術(shù)的全面驗(yàn)證和工程應(yīng)用。

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

據(jù)了解，該示范站采用先進(jìn)的質(zhì)子交換膜水電解制氫技術(shù)，清潔零碳，年制氫可達(dá)70余萬標(biāo)立方、氫發(fā)電73萬千瓦時(shí)，對(duì)于推動(dòng)氫能研究應(yīng)用、服務(wù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)具有重要的示范引領(lǐng)作用。所制氫氣可在氫燃料電池車、氫能煉鋼、綠氫化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，氫能發(fā)電可用于區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰需求。

3、寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司氫能制儲(chǔ)加一體化項(xiàng)目

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

該項(xiàng)目利用電廠屋頂光伏為氫能系統(tǒng)提供電力，通過氫站內(nèi)加氫設(shè)備給燃料電池重卡加氫，以達(dá)到氫能制、儲(chǔ)、加一體化的示范性效果，是國(guó)內(nèi)首個(gè)200Nm?/h （1WM）PEM綠電制氫系統(tǒng)在氫站制氫的商業(yè)化示范項(xiàng)目。

項(xiàng)目供應(yīng)商為陽光氫能科技有限公司（簡(jiǎn)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(chǎn)品。2022年7月16日，陽光氫能制氫系統(tǒng)啟運(yùn)發(fā)貨。

4、三峽烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”關(guān)鍵技術(shù)研究與示范-“制-儲(chǔ)-運(yùn)-加”氫能綜合示范項(xiàng)目

該項(xiàng)目由三峽集團(tuán)負(fù)責(zé)投資建設(shè)，于2020年10月開工。項(xiàng)目設(shè)備將被安裝在烏蘭察布三峽集團(tuán)現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)的制氫設(shè)備廠房?jī)?nèi)，該項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)第一個(gè)2.5MW級(jí)PEM制氫設(shè)備招標(biāo)項(xiàng)目，也是國(guó)內(nèi)第一個(gè)單電堆達(dá)MW級(jí)的PEM制氫項(xiàng)目。

項(xiàng)目供應(yīng)商為康明斯，由康明斯提供2.5MWPEM電解水制氫設(shè)備。康明斯HyLYZER?-500制氫設(shè)備將采用集裝箱式供貨，各配套系統(tǒng)高度集成在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)40英寸集裝箱內(nèi)，系統(tǒng)將采用兩個(gè)1.25MW電堆，額定產(chǎn)氫量500Nm3/h。

此外，今年8月18日，東方電氣向三峽集團(tuán)批量交付氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供產(chǎn)品儀式在東方鍋爐成都園區(qū)隆重舉行。產(chǎn)品將用于三峽研究院烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地的“制儲(chǔ)運(yùn)加”氫能綜合示范項(xiàng)目，作為綠氫規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研發(fā)驗(yàn)證平臺(tái)，為三峽科研院綠氫技術(shù)未來發(fā)展提供有力支撐。

5、中石化中原油田兆瓦級(jí)可再生電力電解水制氫示范項(xiàng)目

該項(xiàng)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(chǎn)超純氫1.12噸，為中國(guó)石化首個(gè)兆瓦級(jí)PEM電解水制氫示范項(xiàng)目。項(xiàng)目由康明斯提供2.5MWPEM電解水制氫設(shè)備。

11月22日，中國(guó)石化中原油田消息，經(jīng)過7個(gè)多月的緊張施工，中國(guó)石化首個(gè)兆瓦級(jí)可再生電力電解水制氫示范項(xiàng)目即“綠電制綠氫”項(xiàng)目在中原油田順利實(shí)現(xiàn)中交，進(jìn)入開車準(zhǔn)備階段，向年底項(xiàng)目投產(chǎn)發(fā)起全面沖刺。

該項(xiàng)目投產(chǎn)后預(yù)計(jì)年耗可再生電力電量2520萬千瓦時(shí)，相當(dāng)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(xiàng)目采用質(zhì)子膜電解水制氫工藝，日產(chǎn)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(zhǎng)江電力三峽壩區(qū)PEM制氫加氫一體站項(xiàng)目

該項(xiàng)目由隧道股份上海能建和長(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)所屬長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司(長(zhǎng)江院)共同承接，目前進(jìn)入開工前期籌備階段。該項(xiàng)目是由中國(guó)長(zhǎng)江電力集團(tuán)在三峽壩區(qū)開展的PEM制氫加氫示范項(xiàng)目，也是國(guó)內(nèi)首個(gè)內(nèi)河氫燃料電池動(dòng)力船舶及制氫加氫一體站項(xiàng)目。

該項(xiàng)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(shè)施，可為內(nèi)河氫燃料電池動(dòng)力船以及三峽壩區(qū)內(nèi)旅游巴士提供加氫服務(wù)。

7、國(guó)電投白城兆瓦級(jí)PEM電解制氫系統(tǒng)裝備項(xiàng)目

該項(xiàng)目由國(guó)電投氫能公司（國(guó)氫科技）承建，電解槽已經(jīng)通過專家審核。2021年5月，國(guó)家電投氫能公司兆瓦級(jí)PEM電解制氫系統(tǒng)裝備招標(biāo)公告發(fā)布。根據(jù)后續(xù)報(bào)道，項(xiàng)目電解槽由國(guó)家電投長(zhǎng)春綠動(dòng)提供，剩余系統(tǒng)由北京中電豐業(yè)提供。

國(guó)電投的電解槽和大連化物所的電解槽代表的都是國(guó)內(nèi)一線的水平，目前的電解槽單槽產(chǎn)量基本都在50Nm3/h左右的體量。