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合理匹配各类储运方式 着力破解绿氢输送难题
举报2023-05-05 11:41:32 来源:

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氢能运输网络的建设是一项系统性工程,应根据市场需求特点,合理匹配各类储运方式,逐步提高氢气储存和运输能力,为构建新型能源体系提供有力支撑。


绿氢替代的关键掣肘是输送问题。中国石化近日透露,全长400多公里的“西氢东送”输氢管道示范工程已纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》,标志着我国氢气长距离输送管道进入新发展阶段。管道建成后,将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢及交通用氢,大力缓解我国绿氢供需错配矛盾,为破解大规模绿氢运输难题探路。


氢能是世界公认的清洁能源,也是各国能源转型的重点方向之一。目前我国使用的氢气大多是石化企业的工业副产氢,从生产源头看并不“清洁”,氢能转型的目标是采用可再生能源发电,再电解水制取绿氢进行替代。我国东部地区氢气需求量大,但制绿氢成本高;西部地区拥有丰富的风、光资源,在低成本、大规模制取绿氢方面有得天独厚的优势。据预测,在2060年前实现碳中和目标下,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,而西部地区可开发的绿氢资源超过3亿吨,完全能够满足我国可持续发展的能源需求。


“西氢东送”是绿氢替代的较好方案,但要把绿氢安全、高效、低成本输送到东部市场是个难题。制取、储运和应用是氢能产业的三大环节,氢的存储运输是连接氢气生产端与需求端的关键。由于氢气在常温常压状态下单位体积能量密度低,且易燃易爆,受此影响氢气的安全高效输送和储存难度较大,导致储输环节成本占比在现有氢能产业链中接近一半。若不能有效降低运输成本,再便宜的氢源到了东部市场也丧失了竞争力。因此,提升氢储运技术水平是绿氢大规模商业化发展的前提。


基础设施建设是向新型能源系统转换的关键。针对我国能源禀赋,大规模集中制氢和氢能长距离运输成为一大趋势。目前长管拖车仍是我国长距离氢气运输的主要方式,但这种方式成本高、效率低,无法实现规模化运输,极大制约了产业发展。管道输送储运能效高、输送能力强、维护成本较低,是一种经济可行的运输方式。正如石油、天然气凭借成熟的管网系统实现了对煤炭的快速替代,管道输氢也有助于扩大绿氢消费半径和销量。欧美是世界上最早发展氢气管网的地区,已有70年历史,目前全球范围内氢气输送管道总里程已达5000公里左右,我国输氢管道建设尚处于起步阶段,发展潜力巨大。


短期看,通过改造利用现有天然气管网是更佳选择。由于管道铺设难度大,一次性投资成本高,只有当氢气下游需求足够支撑大规模的氢能输送时,管道输氢才具备明显成本优势,在当前加氢站尚未普及、站点较为分散的情况下,管道运氢的成本优势并不明显。研究结果表明,在含量较低时氢气可以在不做重大技术调整的情况下掺混天然气。通过天然气管网掺氢输送,无需投资建设新的基础设施,可直接利用现有天然气管网输送氢气,实现低成本、规模化、连续性氢能供应。为充分利用现有天然气管道,还需要解决管材、调压站、流量计、探测器等配套装备的掺氢适应性,并提升管网安全运行保障标准和技术。


输氢管道投资拉动效益显著。随着氢气需求量和输送量的增加,制氢端对电解槽的需求也有望增加。在管道的建设过程中,还需要配套相应的增压站、集输站点,相应的氢气压缩设备、储氢罐需求也将迎来增长。氢能成本的降低也有助于促进加氢站建设,改善其盈利水平。据预测,氢能储运设备市场规模将达千亿元级别。


采取管道输氢的同时,也要积极革新公路运输技术。在输氢管道无法覆盖的市场末端,仍然需要公路运输作为补充。日前,由上海交通大学等联合研发的吨级镁基固态储氢车正式亮相。该车将氢气存储在镁合金材料中,从运输气体变成运输固体,可实现氢气的长距离、常温常压安全储运,并具备大容量、高密度、可长期循环储放氢的能力,运氢成本仅为长管拖车的三分之一。未来,要继续加大科技创新力度,研发新材料、新装备,推动更安全高效的新型储运方式迈向商业化。


氢能运输网络的建设是一项系统性工程,应根据市场发展初期、中期和远期不同阶段的需求特点,合理匹配低压高压、气态液态固态等各类储运方式,逐步提高氢气储存和运输能力,着力破解绿氢“行路难”,为构建新型能源体系提供有力支撑。


 

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