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南庄制氢加氢加气一体化站的正式启动试运行，为我国加氢站的发展提供了佛山方案。 近日，我国首个站内天然气制氢加氢一体站，由佛燃能源投资建设的南庄制氢加氢加气一体化站（以下简称南庄站）在广东佛山正式启动试运行。 作为我国首个站内天然气制氢加氢一体站，南庄站有何特点？对我国加氢站的发展有何借鉴意义？对我国的氢能利用有何启示？笔者略谈浅见。 符合加氢站发展趋势 南庄站是集天然气制氢、光伏发电耦合电解水制氢、加氢、加气、充电等功能于一体的综合能源供应站，属于站内制氢—加氢母站，符合国际一致认同的“可再生能源+氢”减碳路径。 安装的屋顶光伏发电系统装机容量达230千瓦，年发电量24万千瓦时，可通过电解水工艺生产5000公斤绿氢。率先采用了橇装式天然气制氢装备，已具备生产纯度超99.999%的氢气的条件。站内天然气制氢能力为500标方/小时，电解水制氢能力为50标方/小时，日制氢加氢能力达到1100公斤，可满足公交车100车次或物流车150车次的加氢需求。 配套了加氢设备，包括一台充装卸气柜、两台20MPa隔膜压缩机、两台45MPa隔膜压缩机，一套储氢量约为206公斤、工作压力为20MPa的储氢瓶组，一套储氢量约为391公斤、工作压力为45MPa的储氢瓶组，一套低压瓶组柜，一套顺序控制阀组，两台双枪单系统加氢机和两套冷水机组。 氢能供应链由制氢、运输氢、加注氢、使用氢四大循环环节构成。在制氢环节，中国已经是世界上工业副产氢和可再生能源第一大国。氢产业的痛点不是制氢而是运氢加氢环节。 氢作为元素周期表的首位，在恒定温度的状态下为气态，极其容易挥发。非制氢加氢加气一体化站在使用氢之前，需要先将氢从产地或储存地运输到加氢站，而后通过加氢站进行加氢工作，从而与上游制氢环节形成一个氢能循环体系。 南庄站采用的站内制氢模式，砍掉了四大环节中的运输环节，把制氢与加氢连为一体。相比站外供氢模式省却了长管拖车运输、装卸车环节，对于降低终端用氢成本和减少城市道路运输风险有积极作用。站内制氢加氢一体模式符合国际加氢站发展趋势和中国实际情况。 最适合的氢能供应链模式 南庄站的氢能供应链模式解决了一系列难题，可以说是选择了一个最适合的氢能供应链模式。 从生产端来看，一般制氢厂在危化品集中地，建在远离市区的地方，而加氢站大多分布在市区。各种方式的制氢都有其间歇性、延迟性、地域性、不稳定性。尤其是工厂制氢量不一定就是加氢站实际用氢量，很容易导致生产多了用不掉，或者生产少了不够用。南庄站完美地解决了这个问题，可以实现用多少制造多少，避免生产过剩，浪费积压。 从运输端来看，一方面氢长距离运输损耗很大，另一方面成本高、危险系数高。目前专用的氢运输车辆必须是造价相对昂贵的20MPa长管拖车。拖车数量有限，每辆车运输量也有限，一次只能运输氢250公斤。加压装车，从车上卸到加氢站还得二次加压，得另外购买专用的压缩机组进行二次加压。环节多，易出错，需要专人操作，费时、费事、费力、费钱。运氢车辆属于危化品运输车辆，是道路运输移动的危险源，被重点监控。可以说，从制氢场所长途开车运送到加氢站，中间的运输、加氢环节效率低下、极不通畅，环节纷繁复杂。有了一体站就意味着完全避开了这些环节，不用两次加压就不用上这么多设备，最大的好处是可以无限制加氢（只要生产能力够）。 值得一提的是，中国不同地区能源结构存在很大差异，应结合自身条件和需求进行合理的站内制氢方式的选择。比如内陆油气田产气区附近、沿海LNG接收站附近、进口天然气管道枢纽分输站附近，可以依托丰富的天然气资源就近建设天然气制氢加氢站；远离天然气气源或者天然气运输不便的地区，应当因地制宜采用水电解制氢和甲醇制氢。南庄站作为我国首个天然气制氢加氢加气一体化站落户广东佛山，与其靠近LNG接收站有着密切关系。 据预测，虽然今后较长一段时期仍是以天然气等低碳能源制氢为主要发展路线，但未来终极方案将是可再生能源电解水制氢。南庄站“天然气低碳制氢+光伏电解水绿色制氢”多元化制氢模式为实现“3060双碳目标”树立了制氢加氢一体站样本。所以，笔者认为南庄模式才是目前最适合的氢能供应链模式。 意义重大但仍需优化 从加氢站的发展来看，以南庄站为代表的制氢加氢一体站的规划设计具有重大意义。 第一，南庄模式将很大程度上加快加氢站、加油站、加气站、充电站综合改建，推进综合能源示范站在我国合理、高效布局的进程。第二，能最大限度避免氢气储运带来的成本和风险，用氢总体成本优于集中供氢。第三，可促使燃气公司大力发展天然气制氢业务，并与CCS技术结合，实现从“灰氢”到“蓝氢”的转变，同时依托制氢厂建设加氢站，加快布局，抢占市场先机，并且可利用已建成的加气站，实施加气站、加氢站联建模式，降低成本，扩大服务范围。第四，全新形式的加氢站可促使整个氢能产业链上下游企业及氢能行业的可持续、良性、健康发展。 另一方面需要指出的是，天然气制氢加氢一体站从整体上还存在一些不足，尤其是在优化制氢工艺的过程中，需要科研人员加以完善。 首先，我国没有正式公布制氢加氢一体站的建设标准规范。在各地加氢站管理办法中，也没有明确指出关于一体站的选址、建设、审批等环节的规范标准。加快我国加氢站标准范围扩展到不同类型的加氢站也是当下需要做的工作，有法可依有标准可遵循才能广泛高效推广。第二，节能降耗应用技术不足，导致制氢工作中存在燃料浪费现象，使得燃料成本占到制氢总成本的六成以上。第三，热能浪费。天然气制氢会释放大量热能，这些热能多是经烟道气出口直接排放掉，造成资源浪费。第四，天然气制氢所用容器需耐高温，这样的设备通常成本较高。因此如何在反应温度高这一背景下降低制氢成本是制氢有待解决的技术问题。 总的来说，因地制宜发展天然气制氢加氢一体站项目，可以有效解决氢源供应不足、氢气终端价格居高不下、氢源对外依赖性强等问题。南庄站的试运行对佛山氢能产业发展乃至全国氢能产业发展具有里程碑意义，为国内同行提供了独特的佛山方案。 |
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