加氢站是氢能广泛应用于交通运输领域所必需的重要基础设施。2月15日，我国首个甲醇制氢加氢一体站（以下简称“甲醇制加氢”）在辽宁大连自贸片区正式投用。这种加氢站具有装臵占地面积小、项目建设周期短、用氢总成本低、储运更安全和易复制推广等优势。赛迪研究院安全产业研究所分析认为，甲醇制加氢模式为我国加氢站可持续发展提供了有效路径，或将成为我国氢能在交通领域安全可靠、集约高效落地的示范样本。
一、 甲醇制加氢模式优势显著，推广应用可行性高
甲醇制加氢模式是在加氢站内安装分布式甲醇制氢系统装臵，制得氢气在站内直接加注到汽车中，节省了氢气运输环节。目前，主要有站内制加氢一体化和站外供氢站内加氢两种模式。站内制加氢一体化包括水电解制氢和天然气制氢。水电解制加氢一体化技术已较为成熟，在欧洲加氢站获得广泛应用；天然气制加氢一体化已在广东佛山及河北张家口试运行。站外供氢站内加氢模式则是利用天然气重整制氢或者钢厂、化工厂副产氢气，净化后再使用高压储氢瓶运输至加氢站。
甲醇制加氢模式与站内水电解（或天然气）制加氢一体化模式相比，有三方面优势。一是该模式下装臵投资少、效益高。甲醇制氢装臵建设采用“撬块化建站模式”，主体装臵占地仅64平方米。相关机构测算，同等制氢规模的传统设备占地面积超过500平方米，装臵投资额与常规的天然气制氢相当，是水电解制氢的35.5%，综合考虑制、储、运、维等成本，甲醇制加氢总成本分别比天然气制氢、水电解制氢低约15%、26%。二是甲醇制氢作为大化工常用路线，技术成熟，不存在卡脖子问题，而水电解制氢规模小、能耗高、设备损耗高，同时质子交换膜、催化剂等关键原材料进口率达70%以上，卡脖子问题较重。三是可缓解我国甲醇产能过剩压力。2021年我国甲醇产能达9738.5万吨，表观消费量7808.5万吨，存在产能过剩问题；当年我国天然气消费量3690亿立方米，进口量高达45%，而大规模使用天然气制氢会加剧对外依赖程度。
甲醇制加氢模式与站外供氢站内加氢模式相比，有三方面优势。一是成本可控。该模式下制加氢过程为智能化操作，与国内同类运行装臵相比能耗更低、甲醇消耗更少，制氢量可根据加氢量需求数据进行灵活调整，从而降低储氢端的成本，经济效益较高。同时，只需甲醇作为液体运输到装臵中制备氢气，之后直接通过加氢站注入汽车中，较站外供氢站内加氢模式下节省20%-35%左右的氢气输运成本。二是避免长距离运输氢气，降低了安全风险。在站外供氢站内加氢模式下，氢气来源是炼化企业生产后通过高压储氢瓶存储，再通过长管拖车运输到加氢站内。在储运阶段，尤其是重复装氢卸氢过程中，储氢设备极易产生内胆锈蚀和氢脆、疲劳、氢渗、氢气剥离等问题而导致整体塑性降低，影响储氢设备服役寿命，同时非常容易爆炸。为了安全考虑，目前国内加氢站通常采用35吨重的罐装运输车辆运氢，但每辆车只能运输300公斤氢气，考虑到压力容器的安全，不能完全释放罐内氢气，实际只能卸装200多公斤，运输效率较低。而甲醇制加氢模式无需氢气的长距离储运及装卸，在站内实现制氢加氢过程，氢气即产即用，做到了用氢不运氢，从源头解决用氢安全难题，安全系数高。三是该模式下加氢站可预留对外接口，充装长管拖车和作为母站为周边加氢站提供氢源，形成区域加氢子母综合站。此外，还可基于现有甲醇配送体系、天然气管网、加油站、CNG&LNG加注站等设施进行改扩建，易于推广。
二、甲醇制加氢可促进氢能产业高效落地
可提升制氢原材料供给能力，促进氢能产业发展规划的有效落地。截至目前，国内已有21个省（自治区、直辖市）出台了相应的氢能规划，到2025年，推广燃料电池汽车的目标数量合计为11.1万辆，建设加氢站合计1071座。以此计算，年需求氢气数量约为45万吨，实际消耗甲醇约700万吨，以甲醇每年将近1800万吨的过剩产能，完全可以支撑各地氢能在燃料汽车领域的有效落地，节省了大量天然气、煤等资源，同时甲醇常温常压下呈液态，运输非常方便，提升了供给效率。此外，甲醇制加氢生产的氢气纯度能达到99.999%，可直接在氢燃料汽车中应用，促进高纯度氢能供给能力的提升，更降低了氢气中杂质对氢燃料电池系统的腐蚀作用，可促进氢燃料汽车中电池使用寿命的延长和大规模普及。
可降低加氢站审批安全难度，推动氢能基础设施加速布局。加氢站是氢能在交通运输领域实现大规模应用的重要基础设施。但考虑到氢气的危化品属性及储运过程的安全风险等因素，我国大部分地区要求制氢过程必须在化工园区内集中进行，并将氢气作为危化品统一管理。因此，加氢站审批一直非常严格且十分困难。2022年3月23日《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》出台，首次明确了氢的能源属性。在此背景下，甲醇制加氢进一步降低了加氢站整体安全风险，将提高加氢站审批效率，加快基础设施布局速度，促进氢能产业大范围应用。一方面，它有着普通加氢站所不具备的长处，既能实现站内制氢与用氢的平衡，又能降低长管拖车带来的高风险与高成本，还能与周边化工园区配合形成产业链，最终呈现的便是终端用氢成本下降，达到多赢的局面。另一方面，甲醇制氢主体装臵占地面积仅64平方米，在安全距离设计符合《加氢站技术规范（2021年修订版）》要求的基础上，加氢站整体占地面积将更小，在发生安全事故时，其影响范围有限，不会对周边造成过大伤害，选址更容易、土地成本更低，促使加氢站在城市核心区域布局成为可能。
甲醇制加氢工艺自主化、智能化水平高，有利于大规模推广复制。一是采用自主研发的分布式甲醇制氢系统，包含甲醇重整、催化氧化、过程强化、系统集成等多项自主创新成果，同时，采用的各类催化剂等辅助材料也是自主研发，制氢效率全国领先，大幅提升了原料的利用效率，对降低氢气成本进而降低售价、促进氢能汽车的推广起到了重要作用。二是可实现一键开停车、云端监控等智能化操作，操作人员只需完成插、拔加氢枪动作，按键加气即可，无需人工干预，高效率、低风险，提升了氢能汽车的本质安全水平。与国内同类运行装臵相比能耗更低、甲醇消耗更少，安全及经济效益显著，有利于大规模推广复制。目前该模式生产的氢气仍属于蓝氢范畴，使用的碳捕捉、利用与储存技术可实现一定量的碳中和，属于低排放生产，并不能实现零排放，在未来碳税成本不断增加的形势下，这可能成为一种隐性成本。在电解水制氢成本居高不下、技术尚不成熟的条件下，其具备推广复制的条件。
三、几点思考
进一步完善政策支持体系。一是尽快出台相关能源法规，从上位法层面确定氢气的能源属性，在按危险化学品管理的基础上更好地以能源形式予以管理。二是明确关于加氢站的监管机构、管理办法，并允许在非化工园区建设制氢加氢一体站或逐步纳入城市特许经营权目录予以管理，强化加氢站的审批建设效率，解除布局限制。三是对于满足价格经济、碳排放达标的一体化站建设运营加大资金补贴力度，同时引导股权投资基金、创业投资基金等民间资本为一体化站的运营提供支持。
优化相关工艺技术，进一步降低成本。一是持续改进甲醇制备过程中的反应装臵、操作单元组合、精馏过程、延长催化剂寿命等，降低甲醇生产单耗及成本，助力原材料甲醇降低售价。二是持续优化甲醇制氢工艺，强化在不同制氢规模装臵下氢回收率与额外供能关系、新型催化剂应用、甲醇降耗研究，降低制氢成本。三是加快突破甲醇制氢过程发展为甲醇储氢过程工艺技术，即以甲醇作为储氢分子，通过甲醇制氢为加氢站提供氢能，同时将制氢过程排放的二氧化碳进行回收再利用，通过催化加氢或光电催化合成甲醇，形成闭环过程，从而实现二氧化碳的零排放以降低未来碳税成本。
强化人防及技防手段，提升本质安全水平。一是强化日常安全管理，制定切实可行的处臵预案和操作规程，严禁加注机、冷却器或压缩机等主要部件过载使用。二是建立氢气泄漏等安全事故数据库，加大加氢站量化风险、设备失效原理等理论研究力度，为加氢站安全风险识别提供理论基础。三是加强高强度储氢材料、高灵敏度氢气泄漏检测监测预警产品、高寿命制氢输氢特种设备的研发，提升关键设备整体安全性能。四是强化新一代信息技术在氢能全产业链的应用，为制氢加氢环节易出现的疲劳、泄漏、火灾、爆炸等风险隐患提供先进的解决方案。
