著力破解綠氫輸送難題

  氫能運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求特點(diǎn)，合理匹配各類(lèi)儲(chǔ)運(yùn)方式，逐步提高氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)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(wèn)題。中國(guó)石化近日透露，全長(zhǎng)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(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》，標(biāo)志著我國(guó)氫氣長(zhǎng)距離輸送管道進(jìn)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(guó)綠氫供需錯(cuò)配矛盾，為破解大規(guī)模綠氫運(yùn)輸難題探路。

  氫能是世界公認(rèn)的清潔能源，也是各國(guó)能源轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)方向之一。目前我國(guó)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(jìn)行替代。我國(guó)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(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。據(jù)預(yù)測(cè)，在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下，我國(guó)氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，而西部地區(qū)可開(kāi)發(fā)的綠氫資源超過(guò)3億噸，完全能夠滿足我國(guó)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(chǎng)是個(gè)難題。制取、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用是氫能產(chǎn)業(yè)的三大環(huán)節(jié)，氫的存儲(chǔ)運(yùn)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(chǔ)存難度較大，導(dǎo)致儲(chǔ)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(yùn)輸成本，再便宜的氫源到了東部市場(chǎng)也喪失了競(jìng)爭(zhēng)力。因此，提升氫儲(chǔ)運(yùn)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(duì)我國(guó)能源稟賦，大規(guī)模集中制氫和氫能長(zhǎng)距離運(yùn)輸成為一大趨勢(shì)。目前長(zhǎng)管拖車(chē)仍是我國(guó)長(zhǎng)距離氫氣運(yùn)輸?shù)闹饕绞剑@種方式成本高、效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化運(yùn)輸，極大制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。管道輸送儲(chǔ)運(yùn)能效高、輸送能力強(qiáng)、維護(hù)成本較低，是一種經(jīng)濟(jì)可行的運(yùn)輸方式。正如石油、天然氣憑借成熟的管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤炭的快速替代，管道輸氫也有助于擴(kuò)大綠氫消費(fèi)半徑和銷(xiāo)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(dá)5000公里左右，我國(guó)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(guò)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(shí)，管道輸氫才具備明顯成本優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前加氫站尚未普及、站點(diǎn)較為分散的情況下，管道運(yùn)氫的成本優(yōu)勢(shì)并不明顯。研究結(jié)果表明，在含量較低時(shí)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^(guò)天然氣管網(wǎng)摻氫輸送，無(wú)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(shí)現(xiàn)低成本、規(guī)模化、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(jì)、探測(cè)器等配套裝備的摻氫適應(yīng)性，并提升管網(wǎng)安全運(yùn)行保障標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。

  輸氫管道投資拉動(dòng)效益顯著。隨著氫氣需求量和輸送量的增加，制氫端對(duì)電解槽的需求也有望增加。在管道的建設(shè)過(guò)程中，還需要配套相應(yīng)的增壓站、集輸站點(diǎn)，相應(yīng)的氫氣壓縮設(shè)備、儲(chǔ)氫罐需求也將迎來(lái)增長(zhǎng)。氫能成本的降低也有助于促進(jìn)加氫站建設(shè)，改善其盈利水平。據(jù)預(yù)測(cè)，氫能儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)千億元級(jí)別。

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

  氫能運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展初期、中期和遠(yuǎn)期不同階段的需求特點(diǎn)，合理匹配低壓高壓、氣態(tài)液態(tài)固態(tài)等各類(lèi)儲(chǔ)運(yùn)方式，逐步提高氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)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)