著力破解綠氫輸送難題

  氫能運輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項系統(tǒng)性工程，應(yīng)根據(jù)市場需求特點，合理匹配各類儲運方式，逐步提高氫氣儲存和運輸能力，為構(gòu)建新型能源體系提供有力支撐。

  綠氫替代的關(guān)鍵掣肘是輸送問題。中國石化近日透露，全長400多公里的“西氫東送”輸氫管道示范工程已納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設(shè)實施方案》，標(biāo)志著我國氫氣長距離輸送管道進入新發(fā)展階段。管道建成后，將用于替代京津冀地區(qū)現(xiàn)有的化石能源制氫及交通用氫，大力緩解我國綠氫供需錯配矛盾，為破解大規(guī)模綠氫運輸難題探路。

  氫能是世界公認的清潔能源，也是各國能源轉(zhuǎn)型的重點方向之一。目前我國使用的氫氣大多是石化企業(yè)的工業(yè)副產(chǎn)氫，從生產(chǎn)源頭看并不“清潔”，氫能轉(zhuǎn)型的目標(biāo)是采用可再生能源發(fā)電，再電解水制取綠氫進行替代。我國東部地區(qū)氫氣需求量大，但制綠氫成本高;西部地區(qū)擁有豐富的風(fēng)、光資源，在低成本、大規(guī)模制取綠氫方面有得天獨厚的優(yōu)勢。據(jù)預(yù)測，在2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)下，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，而西部地區(qū)可開發(fā)的綠氫資源超過3億噸，完全能夠滿足我國可持續(xù)發(fā)展的能源需求。

  “西氫東送”是綠氫替代的較好方案，但要把綠氫安全、高效、低成本輸送到東部市場是個難題。制取、儲運和應(yīng)用是氫能產(chǎn)業(yè)的三大環(huán)節(jié)，氫的存儲運輸是連接氫氣生產(chǎn)端與需求端的關(guān)鍵。由于氫氣在常溫常壓狀態(tài)下單位體積能量密度低，且易燃易爆，受此影響氫氣的安全高效輸送和儲存難度較大，導(dǎo)致儲輸環(huán)節(jié)成本占比在現(xiàn)有氫能產(chǎn)業(yè)鏈中接近一半。若不能有效降低運輸成本，再便宜的氫源到了東部市場也喪失了競爭力。因此，提升氫儲運技術(shù)水平是綠氫大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的前提。

  基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是向新型能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。針對我國能源稟賦，大規(guī)模集中制氫和氫能長距離運輸成為一大趨勢。目前長管拖車仍是我國長距離氫氣運輸?shù)闹饕绞剑@種方式成本高、效率低，無法實現(xiàn)規(guī)模化運輸，極大制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。管道輸送儲運能效高、輸送能力強、維護成本較低，是一種經(jīng)濟可行的運輸方式。正如石油、天然氣憑借成熟的管網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)了對煤炭的快速替代，管道輸氫也有助于擴大綠氫消費半徑和銷量。歐美是世界上最早發(fā)展氫氣管網(wǎng)的地區(qū)，已有70年歷史，目前全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程已達5000公里左右，我國輸氫管道建設(shè)尚處于起步階段，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

  短期看，通過改造利用現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)是更佳選擇。由于管道鋪設(shè)難度大，一次性投資成本高，只有當(dāng)氫氣下游需求足夠支撐大規(guī)模的氫能輸送時，管道輸氫才具備明顯成本優(yōu)勢，在當(dāng)前加氫站尚未普及、站點較為分散的情況下，管道運氫的成本優(yōu)勢并不明顯。研究結(jié)果表明，在含量較低時氫氣可以在不做重大技術(shù)調(diào)整的情況下?lián)交焯烊粴狻Ｍㄟ^天然氣管網(wǎng)摻氫輸送，無需投資建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施，可直接利用現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送氫氣，實現(xiàn)低成本、規(guī)?；?、連續(xù)性氫能供應(yīng)。為充分利用現(xiàn)有天然氣管道，還需要解決管材、調(diào)壓站、流量計、探測器等配套裝備的摻氫適應(yīng)性，并提升管網(wǎng)安全運行保障標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。

  輸氫管道投資拉動效益顯著。隨著氫氣需求量和輸送量的增加，制氫端對電解槽的需求也有望增加。在管道的建設(shè)過程中，還需要配套相應(yīng)的增壓站、集輸站點，相應(yīng)的氫氣壓縮設(shè)備、儲氫罐需求也將迎來增長。氫能成本的降低也有助于促進加氫站建設(shè)，改善其盈利水平。據(jù)預(yù)測，氫能儲運設(shè)備市場規(guī)模將達千億元級別。

  采取管道輸氫的同時，也要積極革新公路運輸技術(shù)。在輸氫管道無法覆蓋的市場末端，仍然需要公路運輸作為補充。日前，由上海交通大學(xué)等聯(lián)合研發(fā)的噸級鎂基固態(tài)儲氫車正式亮相。該車將氫氣存儲在鎂合金材料中，從運輸氣體變成運輸固體，可實現(xiàn)氫氣的長距離、常溫常壓安全儲運，并具備大容量、高密度、可長期循環(huán)儲放氫的能力，運氫成本僅為長管拖車的三分之一。未來，要繼續(xù)加大科技創(chuàng)新力度，研發(fā)新材料、新裝備，推動更安全高效的新型儲運方式邁向商業(yè)化。

  氫能運輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項系統(tǒng)性工程，應(yīng)根據(jù)市場發(fā)展初期、中期和遠期不同階段的需求特點，合理匹配低壓高壓、氣態(tài)液態(tài)固態(tài)等各類儲運方式，逐步提高氫氣儲存和運輸能力，著力破解綠氫“行路難”，為構(gòu)建新型能源體系提供有力支撐。(王軼辰)