近日，兩桶油幾乎同時(shí)宣布了長(zhǎng)距離管道輸氫方面的突破性好消息：一個(gè)是技術(shù)性上獲突破，一個(gè)是進(jìn)入全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)。鑒于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點(diǎn)，隨著氫能產(chǎn)業(yè)快速的發(fā)展，氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景。

圖片來源：中國(guó)石化官方微信公號(hào) ▲

4月16日，中國(guó)石油對(duì)外發(fā)布消息，用現(xiàn)有天然氣管道長(zhǎng)距離輸送氫氣的技術(shù)獲得了突破。這為中國(guó)今后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的遠(yuǎn)距離氫能運(yùn)輸提供了技術(shù)支撐。

此外，4月10日，中國(guó)石化宣布，“西氫東送”輸氫管道示范工程已被納入《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》。“西氫東送”起于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市，終點(diǎn)位于北京市的燕山石化，管道全長(zhǎng)400多公里，是中國(guó)首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長(zhǎng)距離的純氫輸送管道。

目前氫氣運(yùn)輸主要以高壓氣態(tài)運(yùn)輸為主，百公里單位成本在10元/kg，這種方式成本較高、效率較低，也是造成終端用氫成本高的主要原因之一，制約了產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

近日，兩桶油均幾乎同時(shí)宣布了長(zhǎng)距離管道輸氫方面的突破性好消息：一個(gè)是技術(shù)性上獲突破，一個(gè)是進(jìn)入全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)。鑒于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點(diǎn)， 隨著氫能產(chǎn)業(yè)快速的發(fā)展，氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景。

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天然氣管網(wǎng)摻氫國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)

天然氣摻氫技術(shù)既能實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模儲(chǔ)存，又能高效低成本輸送氫氣，是降低天然氣利用過程碳排放強(qiáng)度、保障燃?xì)夤?yīng)安全的有效途徑。在“雙碳”目標(biāo)下，天然氣作為低碳化石能源，其需求仍在逐步增加。“天然氣管道建設(shè)將會(huì)大力發(fā)展，為氫能的儲(chǔ)運(yùn)提供發(fā)展空間的可能性”成為業(yè)內(nèi)人士共識(shí)。

學(xué)者黃明表示，運(yùn)用天然氣管道混輸氫氣會(huì)產(chǎn)生氫脆反應(yīng)，而氫脆現(xiàn)象對(duì)于聚乙烯管較為友好。但是聚乙烯管卻存在著氫氣滲透的現(xiàn)象，并且其滲透率是天然氣的5倍，然而該滲透損失量相對(duì)于年輸送量微乎其微。

在德國(guó)的 Falkenhagen，一個(gè)具有 2MW 電轉(zhuǎn)氫能力的示范電廠于 2013 年完全服役，制取的氫氣被直接送入天然氣管線。法國(guó)環(huán)境與能源控制署（ADEME）贊助的“GRHYD”項(xiàng)目則將可再生能源制得的氫氣摻入天然氣中供加氫站和居民使用，摻氫體積分?jǐn)?shù)最高將達(dá)到 20%。

國(guó)內(nèi)天然氣管網(wǎng)摻氫的范例極少。2019年9月30日，國(guó)家電投年度重點(diǎn)項(xiàng)目——朝陽(yáng)可再生能源摻氫示范項(xiàng)目第一階段工程圓滿完工。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)電解制氫摻入天然氣項(xiàng)目，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)天然氣管道摻氫規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)空白。

2019年8月23日，朝陽(yáng)可再生能源摻氫示范項(xiàng)目第一階段工程破土動(dòng)工，利用燕山湖發(fā)電公司現(xiàn)有10Nm3/h堿液電解制氫站新建氫氣充裝系統(tǒng)，氫氣經(jīng)壓縮瓶?jī)?chǔ)后通過集裝箱式貨車運(yùn)至摻氫地點(diǎn)；廠外在朝陽(yáng)朝花藥業(yè)公司建設(shè)天然氣摻氫設(shè)施，實(shí)現(xiàn)天然氣摻氫示范。

該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)電解制氫摻入天然氣項(xiàng)目，通過驗(yàn)證電力制氫和氫氣流量隨動(dòng)定比摻混、天然氣管道材料與氫氣相容性分析、摻氫天然氣多元化應(yīng)用等技術(shù)的成熟性、可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到全面驗(yàn)證示范氫氣“制?。瓋?chǔ)運(yùn)－摻混－綜合利用”產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)的目的，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)天然氣管道摻氫規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的空白，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系升級(jí)。

中國(guó)石油表示，目前，這條天然氣管道中的氫氣比例已逐步達(dá)到 24%，也就是說每輸送 100 立方米摻氫天然氣，其中就包括了 24 立方米的氫氣。經(jīng)過了 100 天的測(cè)試運(yùn)行，這條 397 公里長(zhǎng)的天然氣管線整體運(yùn)行安全穩(wěn)定。

02

氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景

氫氣是一種非常清潔的能源，無色無味無毒，電化學(xué)反應(yīng)后只產(chǎn)生水，完全零排放，并且可以循環(huán)使用。

目前，全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程已超5000公里，其中，美國(guó)建有輸氫管道超2500公里，中國(guó)的輸氫管道建設(shè)則仍處于起步階段。中國(guó)石化已經(jīng)建有金陵—揚(yáng)子氫氣管道、巴陵—長(zhǎng)嶺氫氣輸送管線、濟(jì)源—洛陽(yáng)氫氣管道，最長(zhǎng)投運(yùn)時(shí)間約16年。

《天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究報(bào)告》指出，目前天然氣摻氫技術(shù)可充分利用已有成熟天然氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，有利于實(shí)現(xiàn)氫能長(zhǎng)距離、低成本運(yùn)輸和大規(guī)模儲(chǔ)存，緩解天然氣供應(yīng)壓力。同時(shí)，有利于降低終端碳排放強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)氫進(jìn)萬(wàn)家。綠氫價(jià)格下降是未來?yè)綒涮烊粴庖?guī)模化發(fā)展的必然要求。樂觀情形下，2026年左右開始進(jìn)入商業(yè)化導(dǎo)入階段，2042年進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。

近年來，中國(guó)加快了氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2022 年 3 月 23 日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035 年）》，提出要建立 "1+N" 政策體系，明確氫能戰(zhàn)略定位，部署產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)。

截至2022 年底，各地方政府出臺(tái)了超過300項(xiàng)支持政策，涵蓋了交通、工業(yè)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。中央企業(yè)也積極參與了氫產(chǎn)業(yè)鏈的布局發(fā)展，涉及了煤炭、電力、石油天然氣、核能等各個(gè)重要的能源領(lǐng)域。2022年底，國(guó)內(nèi)建成投運(yùn)的加氫站數(shù)量達(dá)到 274 座，在全球排名第一，占全球的 33.7%。

此外，《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》是國(guó)家能源局今年3月印發(fā)的，旨在細(xì)化落實(shí)中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃和五年期油氣發(fā)展規(guī)劃管道建設(shè)任務(wù)。

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究總院分公司氫能技術(shù)專家彭世垚指出，天然氣管網(wǎng)和儲(chǔ)氣庫(kù)是很大的“調(diào)峰廠”，可以作為氫調(diào)峰的示范。“充分利用國(guó)家管網(wǎng)‘一張網(wǎng)’優(yōu)勢(shì)是解決氫能規(guī)?；瘧?yīng)用的最佳方案。摻氫和純氫管道輸送將成為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，預(yù)計(jì)管道輸氫量占比達(dá)20%，約3000億標(biāo)方，可解決資源錯(cuò)配問題和調(diào)峰需求。”

據(jù)悉，截至2022年底中國(guó)油氣管道的總里程達(dá)到18.5萬(wàn)公里。以目前國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)量計(jì)算，當(dāng)摻氫比達(dá)到20%時(shí)，可運(yùn)輸1000多萬(wàn)噸氫氣，約合5600多億度綠電，氫氣成本也會(huì)大幅度下降。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)家在石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”的政策支持，以及中國(guó)石油在天然氣管道長(zhǎng)距離輸送氫氣的技術(shù)突破，使國(guó)內(nèi)氫氣管道迎來廣闊的發(fā)展前景。