企校合作探索制氢加氢一体站商业应用模式

□牟 琳 李海洋 陈 勇 邓锦霞 林展鹰

4月14日，中国石化销售公司与福州大学战略合作协议签署仪式在福州大学举行。双方将利用各自品牌及资源优势，共同推进“氨-氢”能源技术国家科技示范项目，并在“氨-氢”能源技术联合研发、产品生产及商业应用方面展开深入合作。此次战略合作协议的签订，标志着中国石化在探索制氢加氢一体站商业应用模式已率先迈出企校合作新模式。

“氨-氢”能源技术，采取将“氢”“氨”循环转化的方式，能够有效降低氢能在储运过程中的安全风险，为氢能源产业开拓一条无碳化的能源生产及利用新模式，不仅突破了氢能产业发展的安全性“卡脖子”技术瓶颈，还能大幅度降低终端用氢成本和加氢站建设成本。

氢能产业发展的重要性

氢能作为来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，是支撑可再生能源规模化利用较为理想的媒介，被视为未来终极能源。3月23日，国家发展改革委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向的三大战略定位。

为实现碳达峰、碳中和目标，中国石化主动拥抱绿色革命，调整优化产业和能源结构，将氢能作为新能源核心业务，积极打造“中国第一氢能公司”，努力探索加氢站新发展路径。

我国加氢站建设的探索与发展

2022年4月14日，中国石化销售股份有限公司与福州大学战略合作协议签署仪式在福州大学举行。图为签约现场。林展鹰 摄

中国氢能联盟研究院研究显示，截至2021年底，全球在营加氢站达到659座，中国累计已建成加氢站255座，其中在营183座，在营数量首次超过日本位居全球第一。

目前，我国加氢站主要以外供氢、气态、35MPa压力加氢站为主。站内现场制氢加氢站方面，主要有天然气制氢加氢、电解水制氢加氢等，截至2021年底，全国累计已建成13座制氢加氢一体站。

由于氢气化学性质活泼、体积能量密度低、易燃易爆易泄漏等特性，存在储运成本高、安全性差等问题。因此，氢气储运是氢能产业链的关键环节。若要实现氢能大规模商业化应用必须突破瓶颈，结合各地的产业基础和资源禀赋，走出一条安全、高效、低成本的氢能“制储运加”新路径。

“氨-氢”能源技术探索显成效

氨是富氢载体，被称为“阳光燃料”，所含氢元素的质量百分数达17.6%，常温常压下为气态，常温加压至1MPa可转为密度603kg/m3的液氨，常压下温度降到-33℃则转化为密度为680kg/m3的液氨。氨的主要制备方式是氢气和氮气在高温高压下催化反应合成，工艺技术成熟，成本低廉。全球年产量1.8亿吨，80%用于化肥行业，我国氨产量占世界总产量的四分之一。

近年来，福州大学研发团队开发出世界首套安全高效低能耗合成氨成套技术并实现在年产20万吨合成氨装置上工业应用，打破了国外近30年的技术垄断；创制出新型低温催化剂，突破了“氨-氢”能源循环的关键技术瓶颈，为发展“氨-氢”特色能源产业奠定了坚实的基础。该团队的氨分解制氢技术能分解得到体积各占75%和25%的氢气和氮气混合气体。

“氨-氢”能源技术转换的优势

福州大学氨制氢催化技术研究团队提供数据显示，以每吨氨价格3500元为测算基础，1吨氢气的原料成本约19元/公斤，考虑氨制氢设备投资成本后，在现场制氢供氢的价格可控制在35元/公斤以内，若结合石化企业上游炼厂副产氢资源来合成氨，成本优势更加凸显。

从氨运输成本来看，氨现场制氢本质上改变了氢气的运输状态，氨只需加压至1MPa既可以液态形式储运，一辆液氨槽罐车载氨量可达30吨（约含5.29吨氢），与长管拖车运氢（单车载氢量不到400公斤）相比，液氨载氢量提高一个数量级，因此运氨成本很低（约0.001元/公斤/公里）。

从氨运输安全性来看，氨是一种含氢量高、有刺激性臭味的无色气体，具有燃点高、不易爆、低压易液化的特点，爆炸极限为15.7～27.4%，火灾危险等级为“乙类”，刺激性气味恰好是气体泄漏的可靠警报信号。氨化工作为传统化工的重要领域，在我国已有数十年的发展历史，液氨运输已十分成熟，因此氨储氢可以避免高压储氢的风险，具有很高的本质安全性。

氨制氢加氢一体站发展思路

一是以依法合规为准绳推进政策法规建设。我国对于氢气按照危险化学品管理，现场制氢加氢站更是属于危化品生产管理范畴，相关政策法规、技术标准规范等体系尚不健全，且国内目前尚未有商业运营成熟的氨制氢加氢站，因此项目的前期建设审批难度较大。产业相关方应加强与政府主管部门的沟通协调，积极传递“氨-氢”产业安全性、科学管控技术、管理制度、发展前景等信息，搭建企地沟通合作平台，引导规划和扶持，加快推动管理标准和规范建立。

二是以技术工艺为依托防控安全环保风险。目前国内仅广东省发布《制氢加氢一体站安全技术规范》（征求意见稿），文件也仅适用于水电解制氢加氢一体站的安全技术和管理要求。氨制氢加氢一体站缺乏相关的技术标准和规范，建议参考借鉴水电解制氢站的标准和规范，聘请行业一流的具备制氢加氢站建设相关设计资质以及丰富制氢加氢工程设计经验的单位尽早介入项目进行站点选址、勘查和设计。

三是以能力建设为目标培养氢能高素质人才。氢能产业的发展，核心在技术，关键在人才。对加氢站建设项目管理人员、安全数质量管理人员、一线管理操作人员等关键重点岗位人员提前开展分级分类培训和教育，必要时可专门引进氢能方面专业人才，尽早建立专业、严谨、高素质的加氢站管理队伍；从投资建设、运营管理、服务保障等方面全面构建安全、稳定、高效的氢能企业管理体系。

据悉，在中国石化销售股份有限公司与福州大学的战略协议框架下，首个项目由福州石油与福大紫金氢能科技公司同步签约开展，计划共同在福州建设一座氨制氢加氢一体化示范站。未来该示范站将发挥以点带面的效应，在技术、商业、安全管理等维度为国内加氢站建设模式提供推广借鉴价值。