妈湾电厂制氢加氢一体站技术创新

妈湾电厂制氢加氢一体站技术创新深圳妈湾电厂始建于1992年，位于深圳市南山区南头半岛，毗邻前海蛇口自贸区，现有6台300MW级燃煤发电机组，总装机容量1960MW,电厂原有一座自用制氢站，配置2套10Nm3/h中压水电解制氢设备本项目利用电厂原有燃油泵房区域建设一座三级加氢站，日加氢能力1000kg/d,并对原有制氢站进行扩容改造,形成制氢加氢一体站

一、项目概况妈湾电厂制氢加氢一体站由妈湾电力有限公司投资建设，项目总投资4670万元，占地5490m2,设计日制氢能力1000kg/d,日加氢能力1000kg/d,站内储氢量

973.4kg,可对35MPa氢燃料电池汽车加氢，也可对氢气管束车充氢，供氢方式主要为站内制氢，也可采用管束车供氢，涵盖了氢能利用产业链中氢气制备、储存、运输、利用四个环节项目于2021年9月16日开工建设，2022年1月20日首次加氢试运行，2022年4月22日首次制氢试运行

四、制氢工艺本项目制氢站采用碱性电解水制氢技术，用30%K0H水溶液作为电解液，将水电解为氢气和氧气，其电解反应式为阴极:2H2O+2e-H2t+20H-阳极20H—2e-H20+l/202t总反应式:2比0-2H2f+0t2电解槽采用中间正极、二端负极的供电方式，气液从电解槽两端引出（引出管路无电位差），在碱液循环泵及气体升力的作用下进入制氢框架内的氢（氧）分离器，在重力的作用下进行气液分离，分离出氢（氧）气经气体冷却器冷却至30℃^40℃o再经气体捕滴器将游离水去除，在薄膜调节阀的作用下升至额定压力后，送到下道工序在氢、氧分离器下部的电解液先混合后，由碱液循环泵抽出，经碱液过滤器（滤出电解液中的机械杂质），碱液冷却器（将也0分解产生的热量由冷却水带走，保证电解槽恒定的工作温度），又回到电解槽，完成电解液的循环

五、系统配置

1、制氢站利用电厂原自用制氢站升级改造，产能扩大50倍，配置如下设备:拆除原有2套10Nm3/h水电解制氢设备，新建凯豪达500Nm3/h的中压水电解制氢装置2套

13.9m

31.6MPa储氢罐5个，有效储氢量

100.5kgL6MPa汇流排1套

2、加氢站利用原有燃油泵房改建，不新增建筑物，配置如下设备中鼎20MPa500Nm3/h@l.2MPa隔膜式氢气压缩机2台中鼎45MPa500Nm3/h@

12.5MPa隔膜式氢气压缩机1台豪顿45MPa500Nm3/h矶

2.5MPa隔膜式氢气压缩机1台中集安瑞科20MPa储氢瓶组1台，容积9*

2.35nl3,有效储氢量

295.4kg中集安瑞科45MPa储氢瓶组4台，容积分别为4*lm

3、4*lm

3、6*lm3和6*lm3,组成1套三级储氢瓶组，分配比例为低8中6高6,有效储氢量

577.5kgo舜华35MPa双线双枪双计量加氢机3台，加氢流量

0.18-

3.5kgH/min,每台2加氢机配备TK16和TK25加氢枪各1把舜华20MPa单系统双软管卸氢柱1台舜华20MPa单系统双软管氢气充装柱1台20MPa氢气减压汇流排1套

3、公用工程配置如下设备250m3/h循环冷却水系统1套，用于制氢系统冷却制冷量148kw冷冻水装置2套，用于4台氢气压缩机冷却制冷量96KW冷冻水装置1套，47KW冷冻水装置1套，用于加氢预冷氮气汇流排2套，用于控制系统用气和设备吹扫用气

4、预留70MPa氢气加注系统设备如下

87.5MPa200Nm3/h@

32.5MPa氢气压缩机1台lm

387.5MPa储氢罐1个，有效储氢量47kg70MPa单线单计量加氢机1台制冷量50kw加氢预冷装置1套

六、服务功能制氢加氢一体站具备如下服务功能

1、通过加氢机对氢燃料电池汽车加氢

2、通过管道向南海油脂工业（赤湾）有限公司供氢

3、通过管道向妈湾电厂发电机组供氢

4、通过氢气充装柱向20MPa氢气管束车充氢

5、通过卸氢柱从20MPa氢气管束车卸氢，实现外购氢源向站内供氢

七、应用场景

1、深圳西部港区氢燃料电池集装箱重卡车辆加氢

2、前海蛇口自贸区氢能源公交示范项目氢燃料电池大巴车辆加氢

3、深圳及周边氢燃料电池物流车辆加氢

4、深圳氢燃料电池垃圾清运车辆加氢

5、南海油脂工业（赤湾）有限公司食品生产用氢

6、妈湾电厂发电机组冷却用氢

7、氢气管束车对外供氢

八、技术创新本项目作为集团首批科技创新投资项目，在实施过程中重点研究并落实了氢能利用各环节核心技术国产化、深圳产化，在确保安全的前提下积极采用新技术、新工艺、新材料，项目实施中进行了多项技术创新

1、大容量低能耗中压碱性水电解制氢装置选用深圳市凯豪达氢能源有限公司生产的中压碱性水电解制氢装置，单台额定产氢量500Nm3/h,可实现20-110%连续调节，电解槽配置NiFe合金复合材料3D析氧电极，电极采用三维互穿多孔结构设计，高孔隙率，可大大提高电解电极的体积效率，从而提高电解槽产氢效率小室平均电压L9V,电流密度3000A/m2,直流能耗小于

4.5kwh/Nm3o

2、高纯度低杂质氢气产出品质制氢车间配备电解槽、制氢框架、纯化框架，电解槽内电解产生的氢气，经制氢框架气液分离，再经过氢气冷却器冷却、捕滴除水，然后进入氢气纯化框架进一步提纯，纯化装置利用催化反应和分子筛吸附的原理去除氢气中的氧气、水以及其他杂质纯化后的氢气纯度高于

99.999%（摩尔分数），含水量低于5Mmol/mol,即5ppm,露点温度低于-65℃氢气指标满足《GB/T37244-2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料-氢气》的要求，满足《GB31633-2014食品安全国家标准食品添加剂氢气》的要求

3、制氢装置零排放无污染制氢框架和纯化框架运行中的冷凝水（内含少量氢氧化钾溶液）不直接排放，经气水分离后回流至原料水箱，重复利用，实现制氢装置无碱液排放、无污染

4、制氢加氢一体化DCS控制一体站制氢、储氢、加氢系统采用DCS集中控制，选用上海新华XDC800系统，控制室位于加氢站，实现制氢站无人值守值班控制室设计于防爆区域之外,有利于安全管理

5、制氢车间集约化紧凑布局在原2套10Nm3/h水电解设备的400nl2制氢车间内，安装2套500Nm3/h的制氢设备，增加氢气纯化装置，产能扩大50倍，实现制氢车间集约化紧凑布置车间厂房高度由原来的6m加高至

7.6m,原钢筋混凝土屋面改造为卸爆轻钢金属屋面，并设置良好的自然和强制通风系统

6、氢气压缩机双品牌配置加氢站配置隔膜式氢气压缩机4台，其中20MPa压缩机国产设备较成熟，运行较稳定，所以选用了中鼎恒盛气体设备（芜湖）有限公司生产的两级双膜头氢气压缩机45MPa压缩机进口品牌应用较多，国产品牌尚处于起步阶段，为保障一体站运行可靠性，所以选用了中鼎恒盛气体设备（芜湖）有限公司和豪顿华工程有限公司生产的单级单膜头氢气压缩机各1台

7、多功能云平台运营监控管理一体站选用塑云科技（深圳）有限公司开发的制氢加氢一体站数字化运营监控管理云平台，实现全站设备物联网数据采集联动，以安全监控为核心，高效运营为重点，24h监控设备状态，实现一体站安全、可靠、高效、低成本运营主要功能模块包括数字可视化分析大屏以100英寸大屏幕为展示载体，将实时业务数据进行可视化呈现，助力管理人员宏观、全面掌握一体站总体运营状况安全监控通过数据采集，实时监控各设备的运行状态及参数，如有设备异常，及时发出预警信息，以便值班人员尽快消除设备安全隐患销售管理通过车牌识别、IC卡管理、客户管理，实现车辆进站、加氢、计费、扣款的全流程管理，并可按周期自动生成客户对账单，提高运营效率运营管理通过人员排班管理，可实现每天的排班任务设置，自动统计班次内的销售数据、设备表底信息，实现快速交接班对账，减少交接班对运营的影响妈湾电厂制氢加氢一体站项目列入《深圳市氢能产业发展规划2021-2025年》，是深圳市首批氢能利用项目，是深圳市首座商业运营制氢加氢一体站，也是深圳市首座商业运营加氢站本项目涵盖了氢能利用产业链中氢气制备、储存、运输、利用四个环节，旨在打造深圳市氢能利用产业氢气制、储、运、用项目示范工程，为推进深圳市氢能产业发展做出贡献。