甲醇制氫，如何撬動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)

陽(yáng)氫集團(tuán)建設(shè)的全國(guó)首座分布式甲醇制氫—加氫一體示范站累計(jì)運(yùn)行滿一年，首套量產(chǎn)型裝備下線完成裝機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行

氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。尤其在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來(lái)機(jī)遇期。

今年3月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，以實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)為總體方向，明確了氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，提出構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，積極引導(dǎo)合成甲醇行業(yè)由高碳工藝向低碳工藝轉(zhuǎn)變。

氫能作為高效低碳的能源載體、綠色清潔的工業(yè)原料，在交通、工業(yè)、建筑、電力等多領(lǐng)域擁有豐富的落地場(chǎng)景，未來(lái)有望快速發(fā)展。然而，如同多年前初露萌芽的電動(dòng)汽車一樣，處在剛剛起步階段的氫能產(chǎn)業(yè)，仍面臨著諸多技術(shù)、法規(guī)、公眾認(rèn)知度等方面的挑戰(zhàn)和困難。不過(guò)，存在未知的能源藍(lán)海同樣也充滿了先機(jī)。在國(guó)內(nèi)，很多行業(yè)機(jī)構(gòu)、企業(yè)學(xué)校和創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)都將目光鎖定在了氫能領(lǐng)域，努力為這一新興產(chǎn)業(yè)“添柴加火”。

首套量產(chǎn)型分布式甲醇制氫-加氫一體站（200kg/日）在工廠下線并完成裝機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。

日前，位于青島市的全國(guó)首座分布式甲醇制氫—加氫一體示范站累計(jì)運(yùn)行滿一年，首套量產(chǎn)型裝備在陽(yáng)氫集團(tuán)下線，并完成裝機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，即將投放全國(guó)市場(chǎng)。該型裝備采用集裝箱撬裝式的模塊化形態(tài)，可快速推進(jìn)分布式加氫站投放和現(xiàn)有加油加氣站的油氣氫合建升級(jí)，且終端用氫成本降低了50%，為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游氫儲(chǔ)運(yùn)和加氫站發(fā)展提供了新思路。

新風(fēng)口：甲醇重整制氫

世界能源結(jié)構(gòu)正面臨深刻調(diào)整，氫能已成為各國(guó)未來(lái)能源戰(zhàn)略的重要組成部分。自2020年“雙碳”目標(biāo)提出后，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)熱度持續(xù)攀升。

黨的二十大報(bào)告指出，要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，立足我國(guó)能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng)，深入推進(jìn)能源革命，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化全球治理。

中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)年制氫產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)32%，成為目前世界上最大的制氫國(guó)。國(guó)際主要能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2050年，氫能產(chǎn)量將達(dá)到5億至8億噸，氫能在全球能源的占比，有望從目前的約0.1%上升到2050年12%以上。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，主要包括上游制氫、中游氫儲(chǔ)運(yùn)和加氫站，以及下游多元化的應(yīng)用場(chǎng)景。目前主要的制氫方式包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)制氫和電解水制氫等三類。從長(zhǎng)期來(lái)看，電解水制氫是未來(lái)最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色氫能生產(chǎn)方式，但目前受制于技術(shù)門檻和較高的成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還有待時(shí)日。

不少業(yè)界專家學(xué)者認(rèn)為，甲醇來(lái)源豐富，既可以來(lái)自傳統(tǒng)化工行業(yè)，也可以通過(guò)可再生能源制備獲得，且在存儲(chǔ)運(yùn)輸方面可以完全復(fù)用目前的化石燃料的供應(yīng)鏈，整體的社會(huì)建設(shè)成本更低。甲醇重整制氫是現(xiàn)階段氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)“新風(fēng)口”。

中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、院士張濤曾表示，“綠色甲醇能量密度高，是理想的液體能源儲(chǔ)運(yùn)方式。利用可再生能源發(fā)電制取綠氫，再和二氧化碳結(jié)合生成方便儲(chǔ)運(yùn)的綠色甲醇，是通向零碳排放的重要路徑。”在他看來(lái)，綠色甲醇作為能源轉(zhuǎn)化中樞，能夠在碳足跡全流程上解決能源的清潔性問(wèn)題，并起到拓展氫能應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈、降低碳排放、實(shí)現(xiàn)碳利用等一舉多得的效果。

中科院大連化物所太陽(yáng)能研究部主任、院士李燦將甲醇重整制氫比作“液態(tài)陽(yáng)光”。他認(rèn)為，利用這項(xiàng)技術(shù)可將太陽(yáng)能等可再生能源儲(chǔ)存在甲醇中，提供了一條發(fā)電—（特）高壓輸電之外的可再生能源儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)男履Ｊ剑强稍偕茉崔D(zhuǎn)化為各種化學(xué)能的樞紐，作為完成碳中和目標(biāo)的重要路徑。

“甲醇是目前最好的制氫材料。”澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長(zhǎng)劉科多次公開表示，甲醇是把燃料電池的高效性和液體燃料的好處，兩者結(jié)合起來(lái)，這是未來(lái)氫能的一個(gè)方向。

新技術(shù)：制氫加氫一體站

在青島，甲醇重整制氫技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，以甲醇儲(chǔ)氫為“支點(diǎn)”，氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游正在發(fā)生新變化。

作為全國(guó)首座投入運(yùn)營(yíng)的分布式甲醇制氫—加氫一體示范站，陽(yáng)氫集團(tuán)80kg/日制氫—加氫一體示范站的運(yùn)行情況備受關(guān)注，為國(guó)內(nèi)加氫站選擇低成本供氫技術(shù)提供了應(yīng)用示范。

陽(yáng)氫集團(tuán)位于城陽(yáng)區(qū)的柔性工廠。

記者在位于城陽(yáng)區(qū)的陽(yáng)氫集團(tuán)柔性工廠內(nèi)看到，由兩個(gè)20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱柜組合成的分布式氫氣站格外顯眼，別看占地面積不到100平方米，這里卻可以完成從甲醇重整制備、純化、加注氫氣的全過(guò)程。“去年7月開始生產(chǎn)設(shè)備，當(dāng)年10月投入運(yùn)營(yíng)。初步測(cè)算，一年多來(lái)，示范站制氫總量約25噸，每制取1公斤氫氣消耗僅1.3度電，遠(yuǎn)低于目前電解水制氫的60度電，實(shí)現(xiàn)高效率、低能耗制氫。”陽(yáng)氫集團(tuán)總經(jīng)理吳泳表示。

氫有4個(gè)鮮明特征，即體積能量密度最低的物質(zhì)、最小的分子、最容易泄漏、有最寬的爆炸范圍。這些特性使得傳統(tǒng)站外運(yùn)氫加氫站的運(yùn)營(yíng)存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)大幅提高儲(chǔ)氫運(yùn)氫成本及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本，僅運(yùn)費(fèi)一項(xiàng)開銷，每公斤氫氣從制備完成到最終送達(dá)消費(fèi)者，其中的運(yùn)輸成本就在25元以上。與之相比，甲醇常溫常壓下即為液態(tài)，儲(chǔ)氫密度高，儲(chǔ)運(yùn)成本極低，甲醇站內(nèi)重整制氫省去了氫氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，氫氣即產(chǎn)即用，做到用氫不運(yùn)氫，從源頭解決用氫安全難題，降低終端用氫成本。

陽(yáng)氫集團(tuán)甲醇?xì)淠芗夹g(shù)體系，整合了成立于1996年成立的美國(guó)IdaTech公司（現(xiàn)H2 PowerTech LLC公司）和加拿大巴拉德公司的“定置型甲醇燃料電池備載電源事業(yè)部”。作為甲醇?xì)淠苄袠I(yè)的先行者，在全球布局甲醇重整制氫發(fā)電技術(shù)專利400余項(xiàng)、累計(jì)投入研發(fā)資金6億美元。集團(tuán)擁有成熟的研發(fā)創(chuàng)新體系、新能源服務(wù)及運(yùn)營(yíng)體系、專業(yè)的甲醇重整制氫及純化專利體系，聚焦甲醇重整制氫、氫能發(fā)電、氫能載具三大生態(tài)場(chǎng)景。

“經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)營(yíng)，示范站為項(xiàng)目市場(chǎng)化發(fā)展積累了有效數(shù)據(jù)和豐富經(jīng)驗(yàn)，目前城陽(yáng)柔性工廠已具備整站交付年均50套的產(chǎn)能，首套量產(chǎn)型裝備200kg/日制氫—加氫一體站已經(jīng)下線，完成裝機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。吳泳介紹，200kg制氫—加氫一體站生產(chǎn)訂單已排滿明年上半年，該產(chǎn)品將主要投放山東、內(nèi)蒙古、廣東、安徽等地。制氫—加氫一體站在用氫安全性、終端成本、場(chǎng)地規(guī)劃等方面比普通加氫站更有優(yōu)勢(shì)，目前主要用于保障各類實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用高純度供氫、氫能重型道路車輛站內(nèi)供氫、氫能叉車農(nóng)機(jī)等非道路裝備用氫、氫能無(wú)人機(jī)和氫能摩托等輕型載具用氫。在青島，目前主要依托青島地鐵氫能渣土車場(chǎng)景、氫能二輪車場(chǎng)景配套相關(guān)制氫加氫裝備。

新未來(lái)：開拓國(guó)際市場(chǎng)

在氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)中，甲醇重整制氫、制氫—加氫一體站仍屬于新興研究領(lǐng)域，但正逐步得到政策層面的認(rèn)可與支持。

2021年10月印發(fā)的《“十四五”全國(guó)清潔生產(chǎn)推行方案》，提出大力推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)清潔低碳改造，實(shí)施二氧化碳耦合制甲醇降碳工程。2022年3月印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，提出構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，積極引導(dǎo)合成甲醇行業(yè)由高碳工藝向低碳工藝轉(zhuǎn)變。在此期間，山東、廣東、上海、河北等多個(gè)省市接連出臺(tái)“站內(nèi)制氫”配套地方政策、標(biāo)準(zhǔn)。

2022年6月，青島市發(fā)改委將陽(yáng)氫集團(tuán)申報(bào)的“模塊化甲醇制氫加氫技術(shù)”“10MW甲醇重整制氫熱電聯(lián)供系統(tǒng)”納入青島市節(jié)能低碳重點(diǎn)技術(shù)推廣目錄（第五批）名單。其中，甲醇重整制氫熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成了甲醇重整制氫、燃料電池發(fā)電、余熱回收、電力變換等裝置，實(shí)現(xiàn)發(fā)電的同時(shí)對(duì)外提供熱力輸出，綜合效率可以達(dá)到75%以上。

2022年10月，山東省能源局發(fā)布的《山東省能源領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新設(shè)備目錄（2022年度）》名單內(nèi)，明確將陽(yáng)氫集團(tuán)“模塊化甲醇制氫加氫系統(tǒng)（平臺(tái)）”列入其中。

“模塊化甲醇站內(nèi)制氫加氫系統(tǒng)”正是剛剛下線的量產(chǎn)裝備200kg/日制氫—加氫一體站。該系統(tǒng)比化工廠裝備小型化的甲醇站內(nèi)制氫技術(shù)路線綜合能耗降低20%以上，將甲醇重整制氫、氫氣純化、氫氣加注模塊化集成，大幅縮短加氫站建設(shè)周期至3個(gè)月內(nèi)，占地面積相比傳統(tǒng)加氫站減少80%以上，終端用氫成本不到40元/kg。”吳泳表示，陽(yáng)氫集團(tuán)甲醇重整制氫及氫氣純化技術(shù)成熟穩(wěn)定、國(guó)際領(lǐng)先，完全具備國(guó)際市場(chǎng)開拓能力，并已經(jīng)在全球30多個(gè)國(guó)家開展相關(guān)技術(shù)裝備業(yè)務(wù)。未來(lái)，集團(tuán)將圍繞甲醇站內(nèi)制氫—加氫、甲醇?xì)淠軣犭娐?lián)供、氫能輕型載具、燃油車氫能除碳等核心技術(shù)產(chǎn)品，根據(jù)不同國(guó)家的實(shí)際需求提供產(chǎn)品及解決方案，以點(diǎn)帶面，不斷擴(kuò)大業(yè)務(wù)深度、廣度。

對(duì)比光伏、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，氫能產(chǎn)業(yè)鏈條更長(zhǎng)，技術(shù)要求更高，受制于氫氣來(lái)源、用氫安全、終端成本等瓶頸，目前氫能應(yīng)用更多局限于公交、重卡等商用交通場(chǎng)景，商業(yè)模式單一，不利于氫能產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。陽(yáng)氫集團(tuán)甲醇制氫—加氫一體站的量產(chǎn)下線為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展打開新思路，將推動(dòng)氫能在交通、儲(chǔ)能、發(fā)電、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的多元化、規(guī)模化、市場(chǎng)化應(yīng)用，陽(yáng)氫集團(tuán)能否借助先發(fā)優(yōu)勢(shì)持續(xù)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)更領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案，值得期待。