发布时间:
2023-05-12 
浏览量:812 近年来，国内氢能利用技术逐步发展，生产规模不断扩大。根据国家发改委、能源局的发展规划，到2050年氢能将成为能源结构的重要组成部分。然而氢气的来源并非均匀分布，这就需要将氢气运输到相应的市场。氢气的运输方式多种多样，目前仍以气态氢为主，管道运输被视为非常重要的氢气运输方式。
管道输氢
氢气的管道运输，是指在制氢工厂与氢气站、用氢单位等之间建设一定的管道，氢气以气态形式进行运输的方式。
根据输送距离，管道输氢分为长距离管道和短距离管道，前者主要用于制氢工厂与氢气站之间的长距离运输，输氢压力较高、管道直径较大。后者主要用于氢气站与各个用户之间的氢气配送，输氢压力较低，管道直径较小。
根据氢气纯度，又可分为天然气掺氢管道和纯氢管道，前者是指在氢能发展初期，利用现有的天然气管道，将氢气加压后输入，使氢气与天然气混合输送的方式。后者是指专门用于纯氢气运输的管道，但铺设难度大、投资成本较高，是氢能管网建设的终极目标形态。
大规模 长距离 低成本
未来，随着用氢需求量的增加，长管拖车这种运输方式无法满足客户需求。而管道作为规模化氢气输送重要方式，具有运输体量大、距离远、能耗损失低、经济高效等多重优势。以管道运能利用率60%为参考，将管道运输与长管拖车、液罐槽车运输成本进行对比，结果参见下图。可以看出，在未来长距离、大规模的氢气运输中，管道输氢成本低廉，经济高效，有望成为最优的运输模式。
三种运输方式成本对比
国内外发展现状
氢气管输已有80余年历史，全球范围内氢气输送管道总里程已超过5000km，绝大多数由氢气生产商运营，主要用于工业原料供应。国外氢气管道起步较早，美国、欧洲最早布局铺设氢气管道网络。目前输氢管道最多的国家是美国，总里程已经超过2700km；欧洲的氢气输送管道长度也达到1770km。
在管道输氢方面，我国研究起步相对较晚，输氢管道规模较小，总里程约400公里，在用管道仅有百公里左右，输送压力为4MPa。随着氢能快速发展，我国正加快氢气管道建设，已公布规划的氢气管道建设项目有10个，规划总长度将超1500km。
氢气管道建设标准
氢气管道的许多规范和标准与天然气管道相似，但两种气体物理性质差异较大，因此规范和标准还存在一些不同之处，不能直接采用天然气管道标准规范进行设计建设。我国虽然建成了部分氢气管道，已积累了一定的管道设计、施工、运行和维护经验，但还没有一套完整的氢气管道标准，目前相关部门正在编纂，亟待建立发布。
国际上，关于氢气长输管道的标准：主要有3个，美国机械工程师协会编制的ASME B31.12—2014 《氢用管道系统和管道》、适用于将氢气从制造厂输送到使用地的长输管道、分输管道和服务管线。另外就是欧洲压缩气体协会的 CGA G-5.6—2005（R2013）《氢气管道系统》和亚洲工业气体协会的AIGA 033/14 《氢气管道系统》。这两者内容基本一致，均适用于纯氢及氢混合物的输送和配送系统，仅限于气态产品，温度范围在-40~175 ℃之间，总压力为 1~21 MPa 。
技术亟待突破
因为管道材料与氢气长期接触，氢会侵入到材料内部，导致金属材料出现损减、裂纹扩张速度加快和断裂韧性的下降，从而产生氢脆、渗透和泄漏等风险。研究表明，氢气压力、纯净度、环境温度、管道强度水平、变形速率、微观组织等因素均会影响管道的损伤程度。此外，氢气对于管道配套的相关设施，如仪表、阀门等，也会有一定的影响。
中国工程院院士郑津洋，表示：氢气管道运输想要中国进行大规模商业化应用，主要存在两个的技术难关：一是关键技术，包括低成本、高强度的抗氢脆材料、高性能的氢能管道的设计制造技术、管道运行和控制技术以及应急和维护的技术；二是相关装备国产化，像大流量的压缩机，氢气计量的设备阀门、仪表等。
发展趋势
近年来，氢气作为一种清洁能源，被大家所熟知。世界主要能源大国均制定了氢能源发展目标和战略，投入研发力度巨大。有相关数据显示，到2030年，氢能产业将成为我国新能源战略的重要组成部分和新的经济增长点，高压氢气长输管道建设里程将达到3000km。随着氢能的发展与相关技术的成熟和完善，大规模集中制氢和氢的长距离运输是未来趋势。高效经济的管道运输方式，是氢能实现大规模商业化发展的重要方向。
