“两桶油”破解氢能规模运输难题
发布时间：2023-04-22 10:15:26
来源：企业观察报
近日，两桶油几乎同时宣布了长距离管道输氢方面的突破性好消息：一个是技术性上获突破，一个是进入全国油气管网规划和建设。鉴于管道输氢具有安全、便捷、输量大的特点，随着氢能产业快速的发展，氢气管道将迎来广阔的发展前景。
图片来源：中国石化官方微信公号 ▲
(资料图)
4月16日，中国石油对外发布消息，用现有天然气管道长距离输送氢气的技术获得了突破。这为中国今后实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供了技术支撑。
此外，4月10日，中国石化宣布，“西氢东送”输氢管道示范工程已被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》。“西氢东送”起于内蒙古自治区乌兰察布市，终点位于北京市的燕山石化，管道全长400多公里，是中国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。
目前氢气运输主要以高压气态运输为主，百公里单位成本在10元/kg，这种方式成本较高、效率较低，也是造成终端用氢成本高的主要原因之一，制约了产业链发展。
近日，两桶油均几乎同时宣布了长距离管道输氢方面的突破性好消息：一个是技术性上获突破，一个是进入全国油气管网规划和建设。鉴于管道输氢具有安全、便捷、输量大的特点， 随着氢能产业快速的发展，氢气管道将迎来广阔的发展前景。
01
天然气管网掺氢国内外经验
天然气掺氢技术既能实现氢能的大规模储存，又能高效低成本输送氢气，是降低天然气利用过程碳排放强度、保障燃气供应安全的有效途径。在“双碳”目标下，天然气作为低碳化石能源，其需求仍在逐步增加。“天然气管道建设将会大力发展，为氢能的储运提供发展空间的可能性”成为业内人士共识。
学者黄明表示，运用天然气管道混输氢气会产生氢脆反应，而氢脆现象对于聚乙烯管较为友好。但是聚乙烯管却存在着氢气渗透的现象，并且其渗透率是天然气的5倍，然而该渗透损失量相对于年输送量微乎其微。
在德国的 Falkenhagen，一个具有 2MW 电转氢能力的示范电厂于 2013 年完全服役，制取的氢气被直接送入天然气管线。法国环境与能源控制署（ADEME）赞助的“GRHYD”项目则将可再生能源制得的氢气掺入天然气中供加氢站和居民使用，掺氢体积分数最高将达到 20%。
国内天然气管网掺氢的范例极少。2019年9月30日，国家电投年度重点项目——朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程圆满完工。该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目，填补了国内天然气管道掺氢规范和标准空白。
2019年8月23日，朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程破土动工，利用燕山湖发电公司现有10Nm3/h碱液电解制氢站新建氢气充装系统，氢气经压缩瓶储后通过集装箱式货车运至掺氢地点；厂外在朝阳朝花药业公司建设天然气掺氢设施，实现天然气掺氢示范。
该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目，通过验证电力制氢和氢气流量随动定比掺混、天然气管道材料与氢气相容性分析、掺氢天然气多元化应用等技术的成熟性、可靠性和稳定性，达到全面验证示范氢气“制取－储运－掺混－综合利用”产业链关键技术的目的，打破国外技术垄断，填补国内天然气管道掺氢规范和标准的空白，促进相关产业体系升级。
中国石油表示，目前，这条天然气管道中的氢气比例已逐步达到 24%，也就是说每输送 100 立方米掺氢天然气，其中就包括了 24 立方米的氢气。经过了 100 天的测试运行，这条 397 公里长的天然气管线整体运行安全稳定。
02
氢气管道将迎来广阔的发展前景
氢气是一种非常清洁的能源，无色无味无毒，电化学反应后只产生水，完全零排放，并且可以循环使用。
目前，全球范围内氢气输送管道总里程已超5000公里，其中，美国建有输氢管道超2500公里，中国的输氢管道建设则仍处于起步阶段。中国石化已经建有金陵—扬子氢气管道、巴陵—长岭氢气输送管线、济源—洛阳氢气管道，最长投运时间约16年。
《天然气管道掺氢输送及终端利用可行性研究报告》指出，目前天然气掺氢技术可充分利用已有成熟天然气管网基础设施，有利于实现氢能长距离、低成本运输和大规模储存，缓解天然气供应压力。同时，有利于降低终端碳排放强度，实现氢进万家。绿氢价格下降是未来掺氢天然气规模化发展的必然要求。乐观情形下，2026年左右开始进入商业化导入阶段，2042年进入商业化应用阶段。
近年来，中国加快了氢能产业的发展，2022 年 3 月 23 日，国家发展改革委、国家能源局印发了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，提出要建立 "1+N" 政策体系，明确氢能战略定位，部署产业发展重点任务。
截至2022 年底，各地方政府出台了超过300项支持政策，涵盖了交通、工业等多个应用领域。中央企业也积极参与了氢产业链的布局发展，涉及了煤炭、电力、石油天然气、核能等各个重要的能源领域。2022年底，国内建成投运的加氢站数量达到 274 座，在全球排名第一，占全球的 33.7%。
此外，《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》是国家能源局今年3月印发的，旨在细化落实中长期油气管网规划和五年期油气发展规划管道建设任务。
国家管网集团科学技术研究总院分公司氢能技术专家彭世垚指出，天然气管网和储气库是很大的“调峰厂”，可以作为氢调峰的示范。“充分利用国家管网‘一张网’优势是解决氢能规模化应用的最佳方案。掺氢和纯氢管道输送将成为新的业务增长点，预计管道输氢量占比达20%，约3000亿标方，可解决资源错配问题和调峰需求。”
据悉，截至2022年底中国油气管道的总里程达到18.5万公里。以目前国内天然气消费量计算，当掺氢比达到20%时，可运输1000多万吨氢气，约合5600多亿度绿电，氢气成本也会大幅度下降。
业内人士认为，随着氢能产业的快速发展，国家在石油天然气“全国一张网”的政策支持，以及中国石油在天然气管道长距离输送氢气的技术突破，使国内氢气管道迎来广阔的发展前景。
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