12月8日，我國首座商業(yè)化分布式氨制氫加氫一體站——廣西石油南寧振興加能站建成并成功試投產(chǎn)。該站采用中國石化自主研發(fā)的分布式氨制氫成套技術(shù)，日產(chǎn)500公斤99.999%高純度氫氣，制氫規(guī)模為同類型最大，可滿足40多輛氫燃料車日用氫需求，標(biāo)志著中國石化已掌握分布式電解水制氫、天然氣制氫、甲醇制氫和氨制氫全套站內(nèi)制氫技術(shù)。當(dāng)日，由中國石化牽頭的廣西氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟揭牌，將依托該站打造廣西氫能培訓(xùn)示范基地，推動(dòng)廣西氫能“建鏈、補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈、延鏈”。

本版文圖由本報(bào)記者 馬 玲 劉婂妍 毛玉萍 通訊員 陳家圣 韋芫臻 提供

12月8日，我國首座商業(yè)化分布式氨制氫加氫一體站——廣西石油南寧振興加能站建成并成功試投產(chǎn)。該站位于南寧市三石路和平云大道交界處，距離熱鬧的南寧火車東站4.8公里。

制氫裝置占地面積約80平方米，采用“制、儲(chǔ)、加、運(yùn)”一體化全產(chǎn)業(yè)鏈模式。液態(tài)氨到站卸入儲(chǔ)氨罐，送至制氫橇后，通過自主研發(fā)的氨分解氫氣純化一體化工藝，分解出氫氣和氮?dú)猓俳?jīng)過壓縮和分離提純，氫氣從制氫橇產(chǎn)出，通過管束車運(yùn)送到周邊場站或直接加入車內(nèi)。

“產(chǎn)氫能力240標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，日產(chǎn)500公斤99.999%高純度氫氣，制氫規(guī)模為同類型最大，可滿足40多輛氫燃料車日用氫需求，相較過去，氫氣成本降幅達(dá)60%?！睆V西石油分公司代表、黨委書記李力波說。

廣西石油南寧振興加能站是中國石化站內(nèi)制氫的又一次成功探索，意味著中國石化已涵蓋了分布式電解水制氫、天然氣制氫、甲醇制氫和氨制氫所有分布式制氫主流路線，其示范意義和推廣價(jià)值引發(fā)業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。

發(fā)展分布式氨制氫有良好基礎(chǔ)

氫能作為清潔、高效、可再生能源，是我國能源體系的重要組成部分，是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。預(yù)計(jì)到2060年，我國氫氣年需求量將達(dá)1.3億噸，在終端能源消費(fèi)中占比20%。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈的三大部分包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)和氫能利用。由于氫氣易燃、易爆且在常溫常壓條件下體積能量密度低，氫能產(chǎn)業(yè)鏈面臨儲(chǔ)運(yùn)成本高、本質(zhì)安全性低兩大痛點(diǎn)。

當(dāng)前，我國加氫站用氫氣主要靠長管拖車運(yùn)輸，整體運(yùn)輸效率低、成本高。

氨是一種高效儲(chǔ)氫介質(zhì)，具有儲(chǔ)運(yùn)容易、成本低等優(yōu)勢。氨分解制氫是制氫的一種技術(shù)路線，即通過催化劑將氨分解為氮?dú)夂蜌錃?，氫氣?jīng)提純后滿足相關(guān)用能需求。氨分解制氫過程不排放二氧化碳，更綠色環(huán)保。

作為全球第二大化學(xué)品，氨來源廣泛。我國是世界上最大的合成氨生產(chǎn)國和消費(fèi)國，合成氨產(chǎn)業(yè)遍布全國，發(fā)展分布式氨制氫具有良好基礎(chǔ)。

在“雙碳”背景下，我國積極探討氨作為氫氣載體的可行性及產(chǎn)業(yè)前景。2022年3月，國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，首次將氨作為重要儲(chǔ)氫載體列入重點(diǎn)攻關(guān)方向，明確提出開展“氨氫儲(chǔ)能”示范。同年，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能專項(xiàng)”將“分布式高效低溫氨分解制氫技術(shù)開發(fā)與加氫灌裝母站集成示范”列入其中。

截至2022年底，中國石化已建成加氫站98座，成為全球擁有、運(yùn)營加氫站數(shù)量最多的企業(yè)，規(guī)劃到2025年建成更大的加氫站網(wǎng)絡(luò)，分布式制氫技術(shù)將實(shí)現(xiàn)新發(fā)展。

一體化合作，補(bǔ)足分布式站內(nèi)制氫技術(shù)拼圖

廣西石油南寧振興加能站是中國石化2023年氫能重點(diǎn)項(xiàng)目，也是中國石化在氫能領(lǐng)域首個(gè)集科技研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、裝備制造、生產(chǎn)運(yùn)營于一體的合作項(xiàng)目。

廣西石油負(fù)責(zé)站點(diǎn)運(yùn)營、建設(shè)及商業(yè)場景開發(fā)。

制氫部分，石科院以全流程系統(tǒng)集成為核心，自主開發(fā)低溫高效氨分解催化劑及氨分解—氨脫除—?dú)錃饧兓惑w化工藝，氫氣回收率在96%以上。

加氫部分，石化機(jī)械獨(dú)立生產(chǎn)核心加氫設(shè)備與系統(tǒng)，首次為制氫加氫站配備國產(chǎn)22兆帕液驅(qū)隔膜式壓縮機(jī)。制氫設(shè)備采用單元模塊化、橇裝化、靈活接口等設(shè)計(jì)，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控、應(yīng)急狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警等功能，裝置能耗低、氨消耗少，具有對(duì)氫燃料車加氫、長管拖車充裝雙重功能，裝置自動(dòng)化、智能化水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先?，F(xiàn)場可實(shí)現(xiàn)快速安裝、投運(yùn)，便于復(fù)制推廣。

三方聯(lián)手研究開發(fā)分布式站內(nèi)制氫技術(shù)路線，成功解決了制氫橇、卸氨泵設(shè)備不適配現(xiàn)場等難題，補(bǔ)足了中國石化在分布式氨分解站內(nèi)制氫領(lǐng)域核心技術(shù)和自有專利的短板，為中國石化氫能發(fā)展一體化和全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢合作作出了示范，推動(dòng)了清潔化、低碳化、多元化低成本制氫體系構(gòu)建。

氨分解制氫，大幅降低用氫成本

在廣西南寧打造全國首座商業(yè)化氨分解制氫加氫一體站，與廣西獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢有關(guān)。廣西是西部陸海新通道重要樞紐，擁有豐富的風(fēng)、光、水等可再生能源。

廣西石油作為當(dāng)?shù)刈畲蟮能囉脷淠芄?yīng)商，率先在南寧、柳州、梧州、北海等地建成加氫站6座，牽頭推動(dòng)廣西多元化氫能商業(yè)場景打造。

南寧市是廣西氫能交通領(lǐng)域發(fā)展最早、運(yùn)營車輛最多的主要城市，目前在營加氫站1座。然而，由于廣西高純氫氣生產(chǎn)企業(yè)少，加氫站氫氣均采購于外地，氫氣保供與價(jià)格問題愈加凸顯。

針對(duì)氨分解制氫在氫能領(lǐng)域的特殊應(yīng)用場景，中國石化集成在催化劑研發(fā)和工藝工程方面的優(yōu)勢，用具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分布式氨分解制氫成套技術(shù)消除氫能儲(chǔ)運(yùn)瓶頸。

廣西石油南寧振興加能站投用后可滿足40多輛氫燃料車日用氫需求。未來，隨著氨制氫產(chǎn)能提升，可有效覆蓋南寧、柳州、北海等地加氫站，滿足客戶需求。

“制氫裝置橇裝化、智能化，減少了制氫站土地使用面積、投資，縮短了建設(shè)周期，降低了氫源成本，具有較強(qiáng)市場競爭力和廣闊應(yīng)用前景。”廣西石油副總經(jīng)理莫淑新說。

以氨為儲(chǔ)氫媒介，開發(fā)綠色碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線

氨既是氫能載體又是零碳燃料。

氨分子自身的獨(dú)特性質(zhì)使其成為分布式制氫技術(shù)的優(yōu)選之一。以氨作為儲(chǔ)氫媒介更利于大規(guī)模、遠(yuǎn)距離儲(chǔ)運(yùn)，具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性。

日本能源經(jīng)濟(jì)研究所的調(diào)查結(jié)果表明，來自沙特、中國、美國的氨進(jìn)口成本都能滿足氫燃料電池戰(zhàn)略目標(biāo)經(jīng)濟(jì)成本。

匯豐銀行預(yù)測，氨很可能成為未來氫氣大規(guī)模運(yùn)輸?shù)闹匾d體。美國、日本、澳大利亞等國均已積極布局“氨經(jīng)濟(jì)”，并將其納入政府能源戰(zhàn)略。從當(dāng)前多國的布局來看，“氨—?dú)洹边\(yùn)輸在大型氫能項(xiàng)目領(lǐng)域具有絕對(duì)優(yōu)勢。

發(fā)展氨為儲(chǔ)氫介質(zhì)，貫通可再生能源、氫能和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，讓綠氫走出車用領(lǐng)域，走入傳統(tǒng)石化、電力、鋼鐵等行業(yè)，開發(fā)出一條符合我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的“清潔高效氨合成—安全低成本儲(chǔ)運(yùn)氨—無碳高效氨氫利用”的全鏈條“氨—?dú)洹本G色碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線，對(duì)保障國家能源安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近幾年，我國雖然對(duì)“氨—?dú)洹蹦Ｊ窖芯繜岫炔粶p，但“氨—?dú)洹甭肪€應(yīng)用還相對(duì)較少，最終能否成為工業(yè)主流路線，仍需考慮資源稟賦，并經(jīng)過實(shí)踐和市場檢驗(yàn)。

石科院研究室副主任徐潤認(rèn)為，開發(fā)“氨—?dú)洹本G色碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線，實(shí)現(xiàn)大規(guī)?！鞍薄?dú)洹鞭D(zhuǎn)換，關(guān)鍵在于開發(fā)低溫高效氨分解催化劑，降低氨分解制氫能耗并提高安全性。

分布式站內(nèi)制氫的路徑

甲醇制氫

甲醇制氫是以甲醇和水為原料，在催化劑作用下生成氫氣和二氧化碳，再經(jīng)過氫氣純化得到高純氫。分布式甲醇制氫反應(yīng)條件溫和，能效優(yōu)勢顯著。我國是全球最大的甲醇生產(chǎn)國，擁有全球甲醇產(chǎn)能的60%，甲醇來源豐富、成本低廉，且常溫常壓下是液體，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，可作為高效、穩(wěn)定的綠色儲(chǔ)氫載體，用于可再生能源的穩(wěn)定輸送。

天然氣制氫

天然氣制氫是以天然氣和水為原料，在催化劑作用下通過甲烷水蒸氣重整等反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，再經(jīng)過氫氣純化得到高純氫。通過廣布的管網(wǎng)供應(yīng)天然氣，分布式天然氣制氫原料獲取便利，成本優(yōu)勢顯著。

電解水制氫

電解水制氫是在直流電作用下，水在電解槽中被解離成氧氣和氫氣的過程。綠電供能的分布式電解水制氫，可提供清潔的可再生氫氣，電耗成本占電解水制氫成本的75％~85％。質(zhì)子交換膜電解水制氫作為新型商業(yè)化制氫技術(shù)，與堿性電解水制氫相比，能耗更低、設(shè)備結(jié)構(gòu)更緊湊、啟停靈活，但投資較高。

氨分解制氫

氨制氫是以液氨為原料，在催化劑作用下生成氫氣和氮?dú)?，再?jīng)過氫氣純化得到高純氫。分布式氨分解制氫具有用戶終端無碳排放的優(yōu)勢?？稍偕鷼錃馀c氮?dú)獾慕Y(jié)合可使氨成為零碳排放的氫能載體，且制氫能耗僅為電解水制氫能耗的1/3，被視作解決氫能運(yùn)輸存儲(chǔ)難題的新路徑。

氨制氫加氫站典型工藝流程（僅涉及氫的流程）

三方聯(lián)動(dòng)在氫能板塊首次實(shí)現(xiàn)內(nèi)部一體化合作

廣西石油新能源    業(yè)務(wù)部經(jīng)理     周 明

石化機(jī)械氫能裝備分公司總經(jīng)理     潘靈永

石科院氨分解    制氫項(xiàng)目經(jīng)理    孫尚聰

分布式氨制氫加氫一體站為廣西乃至全國探索了分布式站內(nèi)制氫技術(shù)路線，為構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系蹚出了新路。在項(xiàng)目具體實(shí)施中有哪些困難，實(shí)施效果如何？

周 明：南寧市是廣西氫能交通領(lǐng)域發(fā)展最早、運(yùn)營車輛最多的主要城市，目前在營加氫站僅有中國石化南寧新陽綜合加能站1座，面對(duì)技術(shù)無先例、施工無借鑒、平臺(tái)無支撐、場景難打造等難點(diǎn)，廣西石油通過多方協(xié)調(diào)、積極溝通，得到了政府大力支持。為確保項(xiàng)目施工按期推進(jìn)，廣西石油成立項(xiàng)目專班，集中各方優(yōu)勢資源，成功解決了制氫橇、卸氨泵設(shè)備不適配現(xiàn)場等難題。

孫尚聰：分布式氨分解制氫技術(shù)的核心在于低溫高效氨分解催化劑的開發(fā)與生產(chǎn)。石科院早在2016年就開始關(guān)注氨的分解與轉(zhuǎn)化過程。在研究催化裂化不完全再生過程中氮氧化合物減排問題時(shí)，石科院助劑研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)模擬再生器燒焦過程，構(gòu)建氮元素演化模型，創(chuàng)造性地提出通過轉(zhuǎn)化前驅(qū)體氨氣控制煙氣氮氧化合物排放的技術(shù)思路，從而開發(fā)出了系列新催化助劑材料，并在多套裝置成功應(yīng)用，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。正是基于豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們針對(duì)氨分解反應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)控及優(yōu)化，最終成功開發(fā)了新型低溫高效氨分解催化劑。

潘靈永：分布式氨分解制氫加氫一體站可為燃料電池車等用氫提供服務(wù)，也可作為加氫母站輻射周邊加氫站。石化機(jī)械結(jié)合石科院液氨制氫核心技術(shù)，制定制加一體化裝備集成方案，多次組織討論，嚴(yán)格執(zhí)行安全間距要求，優(yōu)化一體站布局設(shè)計(jì)方案10余次，終于為成套裝備合理布局了相對(duì)位置，并分設(shè)卸氨、儲(chǔ)氨、制氫、充裝和加氫功能區(qū)，可模塊化復(fù)制推廣，為中國石化加氫站制加一體化改造提供了樣板參考。

面對(duì)氫氣運(yùn)輸能力低、成本高等亟待解決的問題，廣西石油、石科院、石化機(jī)械三方聯(lián)動(dòng)，創(chuàng)新探索出了“研發(fā)工藝技術(shù)——生產(chǎn)研制設(shè)備系統(tǒng)——站點(diǎn)建設(shè)運(yùn)營”合作機(jī)制，這種機(jī)制的好處是什么？未來有什么打算？

周 明：該項(xiàng)目是集團(tuán)公司2023年氫能重點(diǎn)項(xiàng)目，也是中國石化系統(tǒng)內(nèi)氫能領(lǐng)域首個(gè)集科技研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、裝備制造、生產(chǎn)運(yùn)營等多領(lǐng)域內(nèi)部協(xié)同合作的創(chuàng)新項(xiàng)目，成功解決了制氫橇、卸氨泵設(shè)備不適配現(xiàn)場等難題；實(shí)現(xiàn)了三個(gè)首次，即首次在氫能板塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)部一體化多元合作、首次使用分布式氨分解制氫成套技術(shù)、首次采用22兆帕液驅(qū)隔膜式壓縮機(jī)，為探索分布式站內(nèi)制氫技術(shù)路線積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。未來，廣西石油將攜手廣西氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員，加快完善氫能網(wǎng)絡(luò)布局、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全力以赴助力廣西氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

孫尚聰：三方聯(lián)合能充分發(fā)揮自身在市場、設(shè)備、技術(shù)等方面的優(yōu)勢。未來隨著綠氫制備技術(shù)成熟及大規(guī)模推廣，我們將致力于綠氨合成技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，推動(dòng)“綠氫合成綠氨—綠氨儲(chǔ)運(yùn)—站內(nèi)制綠氫”這一全流程技術(shù)的推廣應(yīng)用，發(fā)揮在催化劑與工藝工程方面的優(yōu)勢，持續(xù)強(qiáng)化創(chuàng)新引領(lǐng)作用，補(bǔ)齊“氨—?dú)洹鞭D(zhuǎn)換核心技術(shù)和自有專利短板，以技術(shù)突破打通氫能產(chǎn)業(yè)鏈堵點(diǎn)。

潘靈永：三方精誠合作，形成集成解決方案，成績亮眼。石化機(jī)械自主研制的分布式氨分解制氫加氫一體站集成控制系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)信息采集、云端監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警等功能，集卸氨、儲(chǔ)氨、制氫、充裝、加氫及卸氫六大核心功能于一體。合作有助于制氫、加氫站控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，也為后期加氫站設(shè)備本質(zhì)安全、遠(yuǎn)程維護(hù)及裝置易損件的預(yù)測性維護(hù)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和服務(wù)平臺(tái)。未來，我們將充分發(fā)揮作為中國石化氫能裝備制造基地的專業(yè)優(yōu)勢，集中力量開展氫能裝備前沿核心技術(shù)攻關(guān)和關(guān)鍵裝備制造，為用戶提供高性價(jià)比的一體化解決方案。