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「技术」一文了解加氢站建设的技术路线( 二 )


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三、站内制氢加氢站
该模式下 ， 加氢站内建有制氢系统 ， 属于分布式制氢 。 制氢技术包括天然气重整制氢、电解水制氢、可再生能源制氢等 。 其中 ， 天然气重整制氢法由于设备便于安装、自动化程度较高 ， 且能够依托现有油气基础设施建设发展 ， 因而在站内制氢加氢站中应用最多 ， 因此在欧洲、美国 ， 站内制氢加氢站主要采用这种制氢方式 。 另一种相对成熟、应用广泛的制氢方式是电解水制氢 。
「技术」一文了解加氢站建设的技术路线
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(一)天然气重整制氢(分布式)在加氢站中的实践
1. 技术路线
天然气重整制氢法中的甲烷水蒸气重整是工业上成熟的制氢技术 。 在美国 ， 约95%的氢气通过这种方式制备 。 在站内制氢加氢模式中应用天然气重整法的主要工艺流程为：脱硫后的天然气和水蒸在高温、催化剂条件下重整装置中反应生成氢气及其他气体 。 随后通过变压吸附装置将氢气分离出来 。 纯化后的氢气通过缓冲罐进入压缩机内被压缩 ， 并先后输送至高、中、低压储氢罐中分级储存 。 需要对汽车进行加注服务时 ， 加氢机可以先后从低压储氢罐、中压储氢罐、高压储氢罐中按顺序取气进行加注 。
「技术」一文了解加氢站建设的技术路线
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2. 应用案例
北京永丰加氢站是国内第一座高压加氢站 ， 于2006年建成运行 ， 起初只有外供氢模式 ， 二期改造后加入了天然气重整站内制氢装置 。 目前 ， 北京永丰加氢站包括三种制氢方式：外供氢气、天然气重整制氢、电解水制氢 。
天然气重整制氢装置生产氢气之后 ， 氢气由一台产品氢气压缩机增压 ， 进入长管拖车储存 ， 使用时加注压缩机对长管拖车中的氢气进行再次增压 ， 进入高压储氢瓶组 ， 加注时由高压储氢瓶组的氢气经加注机进入燃料电池车辆 。 北京加氢站可利用天然气重整装置每天生产高品质氢气1200Nm3 ， 利用站外供氢每天提供高品质氢气2000Nm3 ， 能够满足20辆燃料电池小轿车和3辆燃料电池大客车每天运行所需的氢气要求 ， 根据氢气的消耗量 ， 天然气重整制氯装置的生产能力可以在40%到100%之间调节 ， 结合外供氢气的合理调度 ， 能够满足不同氢气用量的要求 。
(二)电解水制氢(分布式)在加氢站中的实践
1. 技术路线
电解水制氢适用于小规模制氢 ， 并能在站内实现零排放 。 工艺流程主要是：水在电解装置的阴阳两极分布产生氢气和氧气 ， 氢气进入气水分离器进行干燥 ， 干燥后在氢气纯化器中进行纯化 ， 达到燃料电池对氢气的纯度要求 。 纯化后的氢气通过缓冲罐进入压缩机内被压缩 ， 并先后输送至高、中、低压储氢罐中分级储存 。 需要对汽车进行加注服务时 ， 加氢机可以先后从低压储氢罐、中压储氢罐、高压储氢罐中按顺序取气进行加注 。 目前的发展痛点包括制氢成本、制氢效率以及系统集成等 。
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2. 应用案例
由美国加州HyGen Industries推行的HyGen加氢站采用站内电解水制氢模式 ， 该加氢站日供氢能力为130kg ， 具备35MPa和70MPa两种加氢压力 。 由于站内具备制装置 ， 站内电解水制氢加氢站与外供氢加氢站相比 ， 省去了将氢气由制氢厂运至加氢站的运输费用 。 受益于模块化的设计 ， 电解水制氢系统包含的所有设备都可以放置于20-40英尺的国际标准集装箱中 。 此外 ， 英国ITM Power、加拿大Hydrogen Technology and Energy等清洁燃料公司都提供这种集装箱式电解水制氢系统 。
四、氢能产业园未来建设方向展望
(一)油氢混合站有望成为未来加氢站的建设运营方向
目前 ， 国内绝大多数加氢站属于单站建设 ， 需要单独选址 ， 投入成本高 。 其中部分老旧加氢站建设的缘由是承办奥运会、冬奥会、大运会等国际赛事的配套设施 ， 其余为近年来与氢能产业园配套落地的新型加氢站 。 对氢能产业园而言 ， 短期内的氢能源市场需求仍处于低位 ， 单站建设的加氢站运营经济效益有限 。


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