科普 | 什么是站內(nèi)制氫加氫站？

加氫站有很多不同的種類，其中有一種是在站內(nèi)制氫式加氫站。

據(jù)報道顯示，2023年國內(nèi)新建加氫站87座，從披露類型看（有的未披露類型），有13座是站內(nèi)制氫加氫一體站，這意味著2023年站內(nèi)制氫加氫一體站占比至少有14.9%。而2024年1-8月，國內(nèi)新建成加氫站33座，其中站內(nèi)制氫加氫一體站有7座，占比超過20%，增長勢頭明顯。

截至2024年8月，國內(nèi)站內(nèi)制氫加氫一體站累計已經(jīng)建成41座。那么到底什么是站內(nèi)制氫加氫站呢？它未來的發(fā)展前景如何？

站內(nèi)制氫加氫站的定義

站內(nèi)制氫加氫站是一種特殊的加氫站，它的特點是在加氫站內(nèi)部設(shè)置制氫設(shè)備，用于現(xiàn)場制備氫氣。氫氣制備完成后，會經(jīng)過純化系統(tǒng)進行純化，然后通過壓縮機壓縮并儲存到儲氫罐中，最后通過加氫機加注到燃料電池汽車上。

站內(nèi)制氫加氫站有6大系統(tǒng)：

制氫系統(tǒng)：使用電解水等方法制取氫氣，常用設(shè)備有電解槽等。

純化系統(tǒng)：對制取的氫氣進行純化處理，去除雜質(zhì)。

壓縮系統(tǒng)：將純化后的氫氣壓縮，以便儲存和加注，主要設(shè)備是壓縮機。

儲存系統(tǒng)：包括高壓儲氫罐和冷卻系統(tǒng)，用于儲存壓縮后的氫氣。

加注系統(tǒng)：將儲氫罐中的氫氣通過加注設(shè)備加注到燃料電池汽車中，包括二次加壓泵、加注單元等。

控制系統(tǒng)：對整個加氫站進行自動化控制，確保各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行

這種建設(shè)方式實現(xiàn)了氫氣的現(xiàn)場制取和使用，省去了氫氣運輸環(huán)節(jié)的費用，同時也減少了中間環(huán)節(jié)，降低了氫能的使用成本。

站內(nèi)制氫加氫站的工作原理

站內(nèi)制氫加氫站的工作原理是通過電解水的方式來制備氫氣。具體來說，就是將兩個電極浸沒在堿液中，并在電極之間施加直流電壓，促使水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣。

站內(nèi)制氫加氫站簡易流程

生成的氫氣和氧氣會分別通過氫分離器和氧分離器，然后進入冷卻器進行冷卻。最后，通過捕滴器釋放出氫氣和氧氣，制得的氫氣會被壓縮機壓縮并儲存在儲氫罐中，待需要加注時再通過加氫機為車輛提供氫氣。

站內(nèi)制氫加氫站的優(yōu)勢

氫能匯（微信公眾號：h2-2005）了解到，站內(nèi)制氫加氫目前優(yōu)勢明顯，具備技術(shù)優(yōu)勢、經(jīng)濟優(yōu)勢、安全優(yōu)勢、規(guī)模優(yōu)勢四個方面。

技術(shù)優(yōu)勢

站內(nèi)制氫加氫一體站的流程及主要設(shè)備則相對簡約，它采用“分布式制氫+站內(nèi)加注設(shè)備”提供穩(wěn)定氫源的氫氣供應(yīng)方式，可以實現(xiàn)氫氣的現(xiàn)制現(xiàn)用、自給自足，最大限度減少氫氣儲運過程帶來的高額費用和安全風險，能有效降低車用加氫站氫源成本，降低氫燃料電池汽車用氫價格。

經(jīng)濟優(yōu)勢站內(nèi)制氫加氫站具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。首先，它省去了氫氣運輸成本，避免了高壓卸氣、加氣、運輸環(huán)節(jié)的安全隱患，同時可作為加氫母站向周邊加氫站供氫，幫助“氫荒”地區(qū)解決氣源供應(yīng)問題。其次，制氫加氫一體站氫源為自產(chǎn)，不受市場高純氫價格波動影響，氫源成本敏感性被大大削弱。分析得出，當氫價在2元/Nm3以上時，制氫加氫一體站對比外供氫站具有絕對的經(jīng)濟性優(yōu)勢。安全優(yōu)勢站內(nèi)制氫加氫一體站避免了高壓卸氣、加氣、運輸環(huán)節(jié)的安全隱患。而且，氫氣由于其易燃易爆的屬性，目前仍屬于危險化學(xué)品。在法規(guī)的限制下，制氫項目大多集中在有較高安全管理和環(huán)保要求的化工園區(qū)內(nèi)。規(guī)模優(yōu)勢站內(nèi)制氫加氫一體站可以就近為附近的加氫站提供供氫服務(wù)，每天額定的產(chǎn)氫量在180公斤左右，能夠覆蓋大約兩條本地公交線路的用氫需求。

站內(nèi)制氫加氫站的成本測算

站內(nèi)制氫加氫站作為一種常見的加氫站形式，其建設(shè)成本受到多種因素的影響。其成本計算包括建設(shè)費用、制氫設(shè)備（電解裝置）、氫氣純化、壓縮設(shè)備（壓縮機）、儲氫設(shè)備（儲氫瓶）和加氫設(shè)備（加氫及冷卻系統(tǒng)）等幾大方面的成本支出，具體成本構(gòu)成如下表：

站內(nèi)制氫加氫站適合的技術(shù)類型

國內(nèi)外適用于制氫加氫一體站的制氫技術(shù)主要包括：天然氣重整、甲醇重整、電解水制氫和氨分解制氫，上述技術(shù)目前均處于試點階段。

從技術(shù)層面來看，天然氣、甲醇、電解水和氨分解制氫技術(shù)均為工業(yè)上成熟的制氫技術(shù)，不存在明顯的技術(shù)難點。然而，為了滿足制氫加氫一體站在礦山、港口、城鎮(zhèn)周邊，甚至城市中心布點的需求，必須對站內(nèi)制氫技術(shù)在橇裝化、集成化、智能化、本質(zhì)安全和節(jié)能降耗等方面進行二次開發(fā)。

結(jié)合各站站內(nèi)制氫技術(shù)的特點和運行情況，當天然氣、甲醇、液氨和用電的價格分別為2.0~3.5元/立方米、2000~3000元/噸，3000~4000元/噸和0.3~0.6元/千瓦時的時候，站內(nèi)制氫裝置滿負荷（1000公斤/日）生產(chǎn)條件下，采用天然氣、甲醇、氨分解和電解水制氫技術(shù)的制氫加氫一體站的運營成本分別為34.3~42.7元/公斤、33.2~44.1元/公斤、46.5~52.5元/公斤和40.7~57.5元/公斤。

從地域上看，天然氣制氫在四川具有優(yōu)勢，甲醇制氫在陜西、內(nèi)蒙古和山西具有優(yōu)勢。在相同供氫能力下，目前電解水制氫加氫站建設(shè)成本遠高于天然氣重整制氫加氫站和甲醇重整制氫加氫站。

但未來，隨著相關(guān)企業(yè)在電解水制氫領(lǐng)域的突破，我們預(yù)計電解水制氫將逐步成為主流。

站內(nèi)制氫加氫站的建設(shè)流程

目前加氫站大部分屬于危化品管理范疇，建設(shè)加氫站需要多個部門審批才能完成建設(shè)流程。

1. 項目立項審批：當?shù)匕l(fā)改局進行立項審批。

2. 用地審批：新建加氫站及需要擴大用地面積的合建站，須向規(guī)劃和自然資源部門提出用地申請。

3. 編制安環(huán)評報告：根據(jù)安環(huán)評報告書進行三同時建設(shè)，申請相關(guān)主管部門組織驗收批復(fù)。

4. 消防安全驗收備案：向公安消防部門提請消防安全驗收備案。

5. 建設(shè)工程規(guī)劃許可證：項目建設(shè)單位在簽訂土地出讓合同后，由區(qū)行政審批局核發(fā)建設(shè)用地規(guī)劃許可證。

6.  施工報建：區(qū)級建設(shè)局負責受理加氫站工程報建、施工圖審查及施工合同備案。

7.  建筑工程施工許可證：區(qū)級行政審批局在取得審批要件后根據(jù)相關(guān)規(guī)定核發(fā)建筑工程施工許可證。

8.  特種設(shè)備監(jiān)督檢驗：取得資質(zhì)的特種設(shè)備施工單位將擬進行的特種設(shè)備安裝情況書面告知區(qū)市場監(jiān)管局，并向市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所申請對施工過程進行監(jiān)督檢驗。

9.  綜合驗收：區(qū)城管局牽頭組織規(guī)劃、建設(shè)、消防、市場監(jiān)管、氣象、環(huán)保、人防、行政審批等相關(guān)職能部門進行綜合驗收。

10.  特種設(shè)備登記：特種設(shè)備使用單位在特種設(shè)備投入使用前或者投入使用后三十日內(nèi)，向市質(zhì)監(jiān)局辦理使用登記。

站內(nèi)制氫加氫站存在的問題

站內(nèi)制氫加氫一體站在土地審批、法規(guī)限制、安全技術(shù)、成本控制等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

1. 法規(guī)限制和安全問題

站內(nèi)制氫加氫一體站的主要難題之一是法規(guī)的限制和氫氣的安全問題。氫氣由于其易燃易爆的屬性，在我國被列為危險化學(xué)品，因此，氫氣的生產(chǎn)、儲存和運輸都受到相關(guān)法規(guī)的嚴格限制。制氫項目大多集中在有較高安全管理和環(huán)保要求的化工園區(qū)內(nèi)。此外，氫氣的運輸能力低，裝卸時間長，運輸成本高，綜合能效低。

2. 土地問題和審批困難

站內(nèi)制氫加氫一體站的建設(shè)用地審批流程復(fù)雜且耗時，具有高度的不確定性。相比之下，利用現(xiàn)有加油站改造為加氫站的方式能夠避免土地問題，但規(guī)模往往較小，且加氫能力不足。此外，氫被國內(nèi)政策列為危險化學(xué)品范疇，因此加氫站需要按照燃氣管理審批路徑進行審批，并需要取得“兩證一照”。

3. 成本控制和盈利難題

盡管站內(nèi)制氫加氫一體站具有節(jié)省運輸成本和提高運營效率的優(yōu)勢，但在實際運營中，大部分站點仍然處于較低的加注負荷水平，甚至有些站點無法取得運營許可證并投入運營。因此，當前階段制氫加氫一體站降低成本的主要方向仍然是節(jié)約開支，無法實現(xiàn)真正的盈利。

4. 技術(shù)標準和創(chuàng)新能力

氫能作為技術(shù)驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)，標準體系的建設(shè)對行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的引領(lǐng)作用。然而，目前相關(guān)標準體系尚不完善，這也限制了站內(nèi)制氫加氫一體站的發(fā)展。

站內(nèi)制氫加氫站的政策導(dǎo)向

制氫加氫一體站具有明顯的成本優(yōu)勢，是未來加氫站布局和建設(shè)的重要發(fā)展方向。針對制氫加氫一體站審批難的現(xiàn)狀，國家發(fā)展改革委、國家能源局、上海市、廣東省、遼寧省、新疆維吾爾自治區(qū)、山東省、安徽省、河北省、四川省、唐山市和武漢市等相繼出臺了推動制氫加氫一體站建設(shè)的政策，將氫氣從“化工”屬性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳茉础睂傩裕酝黄啤拔ｋU化學(xué)品生產(chǎn)項目進入化工園區(qū)”的限制。

2023年1月，遼寧大連市發(fā)布實施了我國首個地方標準“制氫加氫一體站技術(shù)規(guī)范”，并在大連自貿(mào)區(qū)建成了國內(nèi)首座站內(nèi)甲醇制氫加氫一體站；同年3月，廣東省發(fā)布《制氫加氫一體站安全技術(shù)規(guī)范》（報批稿），并在佛山投用了國內(nèi)首座集天然氣重整制氫和電解水制氫于一體的制氫加氫一體站；同年12月，新疆哈密市發(fā)布實施《制氫加氫一體站技術(shù)規(guī)范》地方標準，并于當年開工建設(shè)首座甲醇制氫加氫一體站。

2024年2月，中國石化牽頭發(fā)布了國內(nèi)首個針對制氫加氫一體站的團體標準《制氫加氫一體站技術(shù)指南》。2024年3月26日，新疆印發(fā)《關(guān)于加快推進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的通知》明確，對于可再生能源電解水制氫項目（簡稱“綠氫項目”，主要為太陽能、風能等可再生能源電解水制氫，不包括化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)制氫），允許在化工園區(qū)外建設(shè)制氫項目且無須取得危險化學(xué)品安全生產(chǎn)許可。上述政策和標準的實施正在為站內(nèi)制氫加氫站的未來發(fā)展掃清障礙。

站內(nèi)制氫加氫站的項目建設(shè)情況

今年開始，國內(nèi)站內(nèi)制氫加氫站項目建設(shè)也在如火如荼地開展中。

1月12日，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團首個商用制加氫一體化站和氫能重卡運營項目在新疆石河子投入運行。據(jù)了解，該制氫加氫一體站制氫滿產(chǎn)后日產(chǎn)氫氣可達8噸，可滿足200輛左右氫能重卡的運營。其中投運的氫能重卡會被用于南山宏業(yè)煤礦與天富集團發(fā)電產(chǎn)業(yè)天河熱電燃煤物流服務(wù)。

1月16日，佛山市高明區(qū)佛鐵制氫發(fā)展有限公司（簡稱“佛鐵制氫公司”）高明區(qū)制氫裝備智造項目暨3000KG級電解水制氫加氫一體化示范站動工儀式在高明區(qū)更合鎮(zhèn)舉行，標志廣東省首個獲得四證齊全并通過節(jié)能審查的電解水制氫加氫一體化站正式進入施工建設(shè)階段。示范站預(yù)計今年試運營，日制氫加氫能力達到3000公斤，可滿足佛山市350輛氫能源汽車實際使用需求。

3月15日，三一氫能新建設(shè)的綠電制氫加氫一體站建成，主要服務(wù)氫燃料車下線調(diào)試和車輛運行測試。據(jù)了解，該項目總投資3000多萬元，制氫能力為每小時2000標方，加氫能力為每天2000千克，可以滿足100輛以上氫能車輛加注需求。該項目也是三一氫能對未來實現(xiàn)氫能大規(guī)模商用的一次重要探索。

3月28日，內(nèi)蒙古匯能正和新能源有限公司加氫加氣（LNG）一體站項目首站正式開業(yè)投用，該站為目前內(nèi)蒙古自治區(qū)充裝能力最大的加氫站，正式運營后，加氫站不僅可以滿足100臺燃料電池重卡用氫需求，同時作為加氫母站，也具備對下游子站日輸送3噸氫氣的能力。

6月，鑫思創(chuàng)氫能EPC承建的臺灣省首座制氫加氫一體化站項目順利通過了客戶的現(xiàn)場驗收。驗收過程中，專家代表對站內(nèi)的水電解制氫裝備、分離及純化系統(tǒng)、高效氫氣儲存與運輸系統(tǒng)及自動化控制管理平臺進行了嚴格檢查。

7月，海口市首座制氫加氫一體化站及配套分布式光伏項目已建設(shè)完成并正式投入運營。該一體化站采用海馬汽車廠內(nèi)的光伏發(fā)電站產(chǎn)生的電力，通過電解水的方式制氫，每小時可生產(chǎn)50標方的氫氣，日產(chǎn)量約為107kg。

同樣在7月，華電山東濰坊制氫加氫一體站試點項目在高新區(qū)開工。該項目規(guī)劃分兩期建設(shè)，規(guī)劃總系統(tǒng)容量105MW；由榆林學(xué)院與藍博氫能源攜手合作，共同研發(fā)并建設(shè)完成的全國首個光熱補能甲醇制氫加氫一體站正式投入使用。該站可將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，再利用熱化學(xué)工藝將甲醇高效轉(zhuǎn)化為純凈氫氣。

綜上所述，國內(nèi)制氫加氫一體站的發(fā)展，在機遇與挑戰(zhàn)中緩慢前行。今年一體站發(fā)展局面雖然可能還不會迎來質(zhì)的大變化，但是它已經(jīng)走在積極向好的路上。

站內(nèi)制氫加氫站相關(guān)企業(yè)

1. 厚普股份

從2013年起，厚普股份就積極開拓氫能相關(guān)業(yè)務(wù)，開展氫能領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與儲備。2019年將氫能提升到戰(zhàn)略發(fā)展層面，與世界500強企業(yè)——法國液化空氣集團合資成立了子公司，打造全球技術(shù)領(lǐng)先的氫能裝備整體解決方案。2020年，厚普股份形成了從加氫站場站工程設(shè)計、零部件研發(fā)生產(chǎn)、成套設(shè)備集成和運營，到現(xiàn)場安裝和服務(wù)的EPC總承包等綜合能力。

2. 佛燃能源

實控人佛山市國資委，主營管道燃氣銷售；公司南莊站內(nèi)天然氣制氫加氫一體化站及明城綜合能源供應(yīng)站一期主要采用天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝，另輔以光伏發(fā)電耦合堿性電解水制氫。

3. 石化機械

公司打造中石化氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵裝備的研發(fā)、制造和服務(wù)基地；公司可提供就地制氫加氫站、標準加氫站以及加氫供氫站建設(shè)方案，同時提供卸氣柱、壓縮機、順序控制盤、氮氣閥箱、氫氣閥箱、加氫機、站控系統(tǒng)等裝備。

4. 正星氫電

公司是國家高新技術(shù)企業(yè)，國家級專精特新小巨人企業(yè)，河南省專精特新企業(yè)，企業(yè)綜合信用等級AAA。正星氫電在加氫站整站業(yè)務(wù)領(lǐng)域已完全具備從設(shè)計到關(guān)鍵部件研發(fā)、裝備制造、項目設(shè)計、施工管理、安裝調(diào)試、項目運營與售后服務(wù)、信息化管理等在內(nèi)的多業(yè)務(wù)集成化的綜合能力。

素材來源：天風證券研究所、California Energy Commission 新能源技術(shù)與裝備等