大規(guī)模、低成本輸氫運(yùn)氫正在成為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的阻礙。當(dāng)前，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)處于起步階段，全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控是我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)是制約當(dāng)前我國(guó)氫能發(fā)展的瓶頸之一，安全高效的輸氫技術(shù)是氫能大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的前提。

在大規(guī)模輸送下，管道輸氫具備明顯成本優(yōu)勢(shì)。純氫管道輸氫成本為百公里1.3元/公斤-1.5元/公斤，管道輸氫的成本遠(yuǎn)低于同等運(yùn)輸距離下長(zhǎng)管拖車(chē)輸氫及低溫液態(tài)輸氫成本。

目前，國(guó)內(nèi)正在加緊開(kāi)發(fā)純氫管道的建設(shè)。今年4月，中國(guó)石化表示，“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》，我國(guó)首個(gè)純氫長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目啟動(dòng)。

該管道起于內(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，全長(zhǎng)400多公里，是我國(guó)首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長(zhǎng)距離的純氫輸送管道。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)配的問(wèn)題，助力能源轉(zhuǎn)型升級(jí)。

建設(shè)難：成本及技術(shù)成“兩座大山”

目前，純氫管道投資建設(shè)每公里大約為500-600萬(wàn)元。按照國(guó)內(nèi)10萬(wàn)噸輸氫規(guī)模計(jì)算，管道直徑為DN500，造價(jià)為600萬(wàn)元，其中包括前期設(shè)計(jì)費(fèi)用、管材、施工、征地、設(shè)備維護(hù)、壓縮機(jī)、控制系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等各項(xiàng)投資。

由于前期初始性投資較大，所以我國(guó)也在純氫管道輸氫基礎(chǔ)上另辟蹊徑——天然氣摻氫管道運(yùn)輸。對(duì)于天然氣摻氫而言，節(jié)約初始投資建設(shè)成本，但在末端需要進(jìn)行天然氣和氫氣分離，成本將會(huì)增加3~5元/公斤。

除成本較高外，管道本身的材料問(wèn)題也不容忽視。我國(guó)目前的天然氣管網(wǎng)受制于鋼材材料影響，無(wú)法直接運(yùn)輸純氫。現(xiàn)有管道直接輸氫將會(huì)出現(xiàn)“氫脆”問(wèn)題，破壞管道材料。

氫進(jìn)入金屬材料內(nèi)部易導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降，管輸工況下，由于內(nèi)外應(yīng)力綜合影響，易出現(xiàn)氫鼓泡、氫致裂紋、延性降低等損傷，大大增加管材失效可能性。

研究開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度或耐氫脆管材，加快實(shí)現(xiàn)氫氣管輸系統(tǒng)降本增效，是滿足當(dāng)前規(guī)?；瘹鋬?chǔ)運(yùn)需求的重要途徑，國(guó)內(nèi)外在這方面已開(kāi)展大量研究，包括氫致金屬材料損傷機(jī)理、氫與管材相容性、氫對(duì)焊縫性能影響、焊接工藝，以及新型非金屬管材開(kāi)發(fā)等。

穩(wěn)突破：純氫管道加速建設(shè)

近日，我國(guó)首次高壓力純氫管道試驗(yàn)在國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)管道斷裂控制試驗(yàn)場(chǎng)完成6.3兆帕管道充氫測(cè)試和9.45兆帕管道爆破測(cè)試并取得圓滿成功。標(biāo)志我國(guó)在大規(guī)模輸氫及純氫管道技術(shù)創(chuàng)新上取得顯著成績(jī)，為未來(lái)大規(guī)模輸氫運(yùn)氫提供了技術(shù)支持和方向。

據(jù)悉，本次試驗(yàn)是國(guó)內(nèi)首次對(duì)輸氫非金屬管道進(jìn)行的高壓在線測(cè)試，也是國(guó)內(nèi)首次對(duì)非金屬管道進(jìn)行高壓純氫爆破試驗(yàn)。此次試驗(yàn)依托的國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)管道斷裂控制試驗(yàn)場(chǎng)，是繼英國(guó)、意大利之后全球第三個(gè)管道斷裂控制試驗(yàn)場(chǎng)。

純氫管道建設(shè)亟需技術(shù)支撐和創(chuàng)新突破，我國(guó)首次高壓力純氫爆破測(cè)試的成功對(duì)于氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈而言可謂是里程碑事件。

目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有氫氣輸送管道總里程約400公里，其中由我國(guó)自主建設(shè)的較長(zhǎng)距離的典型純氫輸送管道有3條，總里程不足100公里。2015年建成的濟(jì)源—洛陽(yáng)氫氣管道工程是國(guó)內(nèi)目前已建管徑最大、壓力最高、輸量最高的氫氣管道，全長(zhǎng)25km，年輸氫量達(dá)10.04萬(wàn)噸。此外，目前正規(guī)劃建設(shè)中國(guó)第一條長(zhǎng)距離、高輸量、燃料電池級(jí)氫氣管道，即定州—高碑店氫氣管道，全長(zhǎng)164.7km，設(shè)計(jì)壓力4.0MPa，最大輸量可達(dá)10萬(wàn)噸/年。

有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，僅氫氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)就有潛力構(gòu)成一個(gè)千億規(guī)模市場(chǎng)，在未來(lái)終端氫氣售價(jià)中的30%將用于儲(chǔ)運(yùn)成本。從“西氫東送”這一龐大藍(lán)圖可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)我國(guó)各地區(qū)對(duì)于氫能的利用將成為能源利用中一大部分，而長(zhǎng)距離、低成本、高輸量將成為氫氣輸送的常見(jiàn)模式。