油气加工技术服务中心员工在光伏发电场巡检。 赵奕松 杨岭敏 摄影报道

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    自2022年12月25日投产以来，位于中原油田的中国石化兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目已平稳运行200余天，每日可生产1.12吨纯度为99.999%的“绿氢”，部分氢能用于25辆氢燃料电池环卫车、20辆氢燃料电池公交车，每年可减少二氧化碳排放3700吨。

    5年内

    中原油田将建成

    中国石化豫北地区绿氢供应中心

    年产能 4500吨

    目前

    “绿电制绿氢”项目可日产

    纯度为99.999%绿氢

    1.12吨

    已平稳运行200余天

    25辆环卫车、20辆公交车受益

    每年可减少二氧化碳排放

    3700吨

    □本报记者 杨 敏 通讯员 杨岭敏

    “河南濮阳拥有丰富的风能和太阳能资源，中原油田又有着技术优势，大家达成共识，拧成一股绳，助力国家‘双碳’目标实现……”7月10日，中原油田氢能建设项目——中国石化兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目被央视《焦点访谈》栏目报道。

    氢能在释放能量的过程中不产生碳排放，在能源转型中扮演着越来越重要的角色。近年来，中国石化大力推动能源绿色低碳转型，将氢能作为新能源核心业务推进，着力打造中国第一氢能公司。

    中国石化兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目就是中国石化的转型探索之一。该项目由中原油田牵头，多家研究机构及企业共同参与，从科研示范立项、设计、建设到投产，历时一年半。

    自2022年12月25日投产以来，该项目已平稳运行200余天，每日可生产1.12吨纯度为99.999%的“绿氢”，部分“绿氢”用于25辆氢燃料电池环卫车、20辆氢燃料电池公交车，每年可减少二氧化碳排放3700吨。

    兆瓦级绿氢示范项目“落户”中原油田

    当前，全球正经历从化石能源向非化石能源过渡的第三次能源体系重大转换，开发可持续发展的新能源已成为世界各国一致选择，中国也不断制定出台政策推动和促进氢能源发展。

    中国石化锚定打造世界一流企业目标，着力建设中国第一氢能公司，将氢能纳入新能源发展最高优先级。

    中原油田地处“2+26”城市范围内，环保形势严峻，亟待优化能源结构；所在地濮阳市太阳能、风能等可再生能源丰富，具备利用可再生能源发电进而开发氢能的优势和潜力。

    “濮阳市地处平原地区，低风速风能丰富，是全省乃至整个中部地区的‘佼佼者’。”濮阳市相关负责人说，“濮阳市为中原油田争取的增量配电网项目，是‘绿电制绿氢’项目成功的另一‘秘诀’。”

    中原油田升级原有电网，同时利用废弃厂房和井场建设风力、光伏等发电新场景，为绿氢项目提供了充足的低成本清洁能源支撑。

    中原油田油气加工技术服务中心经理梁建伟信心十足：“有了低用电成本的加持，中原油田生产的绿氢在价格上更有优势。”

    基于以上因素，中国石化兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目成功“落户”中原油田。

    PEM装置规模国内最大、国际领先

    “PEM（质子交换膜电解水制氢）装置是中国石化兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目的核心，处理后的除盐水作为原料进入装置，经过去离子等系统后得到纯水，再进入电解槽，通过电解产出氢气和氧气……”在项目中控室，制氢车间副主任李莉打开电脑，轻点鼠标，装置被轻松启动。

    中国石化兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目中的“兆瓦级”表示规模，是指项目电解水制氢装置功率为2.5兆瓦，通俗来讲，就是1小时需要消耗2500千瓦时电生产500立方米氢气。“可再生”是指可以不断利用、循环再生。

    “电解水制氢”表示项目的制氢方式，全称为质子交换膜电解水制氢工艺，产出氢气的关键设备为PEM电解槽，其主要部件包括阴阳极端板、阴阳极气体扩散层、阴阳极催化层和质子交换膜等。水通入电解槽后，在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子解离为氢气与氧气，分别在阴、阳两极析出。

    梁建伟说：“整套设备最关键的PEM装置，目前在国际上处于领先地位。”

    PEM装置采用集装箱式供货，各配套系统高度集成在两个标准集装箱内，有较大的离子交换容量和良好的气体阻隔性，而用作电解槽的隔膜材料亦是加分项，可以有效隔离氢气和氧气，使产生的氢气纯度高达99.999％，且无腐蚀作用。

    制氢过程详细说，就是自来水进入除盐水单元，经过超滤、反渗透装置制得除盐水，除盐水作为原料进入PEM装置，经过去离子等系统后得到纯水，再进入PEM电解槽，通过电解产出氢气和氧气。氢气进入纯化系统，得到压力为3兆帕的高纯氢，经过压缩机升压至22兆帕送至加氢母站单元，通过加氢柱对氢气管束车进行充装。

    整个反应过程不排放污染物，具有效率高、气体纯度高、电流密度可调、能耗低、体积小、绿色环保、安全可靠，以及可实现更高的产气压力等优点，是制氢领域公认的极具发展前景的电解水制氢技术之一。

    梁建伟算了一笔账：“示范项目建成后每日可生产绿氢1000千克，以天然气热值和二氧化碳排放为换算依据，每天可减少二氧化碳排放6030千克。”

    树立PEM电解水制氢技术的典范

    “欲戴王冠，必承其重。‘示范’二字的分量沉甸甸。”中原油田炼化工艺首席专家周广文说，“国内PEM电解水制氢技术起步较晚，只有少数几家公司有研发能力，且规模不大。这套装置规模在国内最大且已投入商业化运行，意味着树立了PEM电解水制氢技术的典范，慕名前来参观学习的企业络绎不绝。”

    “示范”代表中国石化PEM电解水制氢技术已完成国内产业化规模化应用，首次完成了供电—制氢—压缩—充装多系统集成，标志着中国石化新能源产业发展进入新阶段，填补了国内PEM技术空白。

    项目实施后，将形成中国石化独有的风光电多能源制氢高效耦合稳控技术、绿氢制备关键技术，以及绿氢示范工程建设方案及运维技术等，为中国石化利用可再生能源开展绿氢生产提供可复制的技术和工程示范，为科研试验提供平台，形成中国石化自有的关键核心技术，推动中国石化乃至中国绿氢制备产业的发展。

    未来，绿氢产业有着无限广阔的发展空间。中原油田将以该项目为起点，围绕氢气制取、储运及氢能利用等技术领域开展研究。新的绿氢示范基地正在大规模建设，预计2025年达到年产能4500吨，逐步培育并壮大中国石化氢能产供销一体化产业链，促进氢能产业规模化、效益化、产业化发展，为确保豫北地区能源安全作出新的更大贡献。