目前,我國氫能產(chǎn)業(yè)處于起步階段,儲運(yùn)環(huán)節(jié)是制約我國氫能發(fā)展的瓶頸之一。氫能大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的前提是安全高效的輸氫技術(shù)的突破。中石油管道局首席專家張文偉曾表示,大規(guī)模集中制氫和氫能長距離運(yùn)輸是未來趨勢。管道輸送作為一種經(jīng)濟(jì)可行的運(yùn)輸方式,將在加快氫能資源調(diào)配和市場覆蓋促進(jìn)氫能在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化中發(fā)揮重要作用。
管道輸氫主要包括兩種方式:利用現(xiàn)有天然氣管線摻氫和新建純氫管道輸氫。國外氫氣管道起步較早,美國、歐洲最早布局鋪設(shè)氫氣管道網(wǎng)絡(luò)。我國輸氫管道發(fā)展起步雖晚,建設(shè)進(jìn)度較慢,但已有一定進(jìn)展。今年,以中石化、中石油、國電投等為首的眾多企業(yè)在輸氫管道建設(shè)方面有所突破。以下進(jìn)展根據(jù)公開資料整理,如有紕漏,歡迎留言指正。
7月14日,中國石油寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司(簡稱“寶雞鋼管公司”)成功完成國內(nèi)首次全尺寸螺旋焊管長周期高壓高比例摻氫試驗(yàn),各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)均滿足相關(guān)技術(shù)要求。此次試驗(yàn)采用鋼級L415M、直徑508mm的螺旋焊管,歷經(jīng)100天的長周期,成功完成了高壓6.3Mpa、摻氫比例達(dá)到20%的試驗(yàn)。這是目前國內(nèi)摻氫壓力和摻氫比例同步“雙高”的全尺寸實(shí)物鋼管摻氫試驗(yàn)。
6月25日,國家管網(wǎng)集團(tuán)在哈密完成我國首次高壓力多管材管道純氫試驗(yàn),為我國今后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的遠(yuǎn)距離純氫運(yùn)輸提供技術(shù)支撐。本次試驗(yàn)是國內(nèi)首次對DN250口徑、6.3Mpa輸氫非金屬管道和在役金屬管道進(jìn)行的充氫測試,管道尺寸及試驗(yàn)壓力均超過國內(nèi)已建純氫管道主要運(yùn)行指標(biāo),也是國內(nèi)首次對9.45Mpa全尺寸非金屬管道進(jìn)行高壓純氫爆破試驗(yàn),各項(xiàng)結(jié)果均達(dá)到預(yù)期。
5月,水發(fā)派思燃?xì)庀聦俟就ㄟ|市隆圣峰天然氣有限公司牽頭申報(bào)的內(nèi)蒙古科技重大專項(xiàng)“中低壓純氫與摻氫燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目管道實(shí)驗(yàn)平臺部分在通遼隆圣峰甘旗卡門站點(diǎn)火投產(chǎn)。該項(xiàng)目其他參與單位包含中國石油、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、西南化工研究院等科研單位,以及昆侖氫能有限公司、北京啟迪清潔能源科技有限公司、北京氫潔能源科技有限公司等氫能和清潔能源領(lǐng)域頭部企業(yè)。項(xiàng)目中純氫與摻氫段管道長度4km,管徑為D323.9mm,設(shè)計(jì)壓力1.6MPa。此次點(diǎn)火投產(chǎn),對實(shí)現(xiàn)氫能多元化綜合利用、天然氣摻氫和純氫多場景應(yīng)用、促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。
4月16日,中國石油對外發(fā)布消息,用現(xiàn)有天然氣管道長距離輸送氫氣的技術(shù)獲得了突破。在寧夏銀川寧東天然氣摻氫管道示范平臺,摻氫比例已逐步達(dá)到24%。經(jīng)過了100天的測試運(yùn)行,這條397km長的天然氣管線,整體運(yùn)行安全穩(wěn)定。
4月10日,中國石化宣布,“西氫東送”輸氫管道示范工程已被納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》,標(biāo)志著我國氫氣長距離輸送管道進(jìn)入新發(fā)展階段。“管道一期運(yùn)力10萬噸/年,預(yù)留50萬噸/年的遠(yuǎn)期提升潛力。同時(shí),將在沿線多地預(yù)留端口,便于接入潛在氫源。”中國石化董事長馬永生說,今后中國石化可依托“西氫東送”管道建設(shè)支線及加氫母站,助力京津冀氫能走廊的構(gòu)建,助力京津冀地區(qū)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
3月26日,湖北省大冶市綠電綠氫制儲加用一體化氫能礦場綜合建設(shè)項(xiàng)目開工儀式舉行,項(xiàng)目總投資預(yù)計(jì)52億元。本項(xiàng)目擬配套建設(shè)多條直徑200mm、總長度約50km的輸氫管道,計(jì)劃總投資2.5億元。從項(xiàng)目中規(guī)劃的三個(gè)綠氫工廠直接輸送氫氣至市內(nèi)幾大用氫企業(yè)以及智慧能源站(加氫站》使用。
3月10日,寶雞鋼管公司采用最新研制的鋼級L360M、直徑406mm的直縫高頻焊管(國產(chǎn)氫管道),成功完成了國內(nèi)首次全尺寸實(shí)物長周期高壓6.3Mpa的純氫試驗(yàn),積累了輸氫管材研發(fā)及全尺寸評價(jià)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
3月9日,內(nèi)蒙古西部天然氣公司國內(nèi)首條摻氫長距離高壓輸氣管道工程動(dòng)工,該項(xiàng)目總投資9.1億元,全長258km,管道設(shè)計(jì)壓力6.3Mpa,最大輸氣能力可達(dá)12億立方米/年。
2月9日,國電投成功開展天然氣摻氫入戶應(yīng)用示范,將“綠氫”混入天然氣,通過管道輸送至該小區(qū)20戶居民家中,這也是國內(nèi)首個(gè)面向真實(shí)居民用戶摻氫天然氣入戶應(yīng)用示范。
1月初,中石油管道局表示將規(guī)劃建設(shè)京津冀氫能管網(wǎng),在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)氫能輸送關(guān)鍵問題研究走出實(shí)驗(yàn)室,為全國輸氫管道的建設(shè)推廣提供科學(xué)論證。中石油管道局表示其新能源新業(yè)務(wù)已初具規(guī)模,已建和在建項(xiàng)目合同額超過5億元。2022年以來,管道局在運(yùn)行的新能源項(xiàng)目41項(xiàng),其中就有涉及氫儲運(yùn)領(lǐng)域。
此外,我國還推出部分政策,促進(jìn)管道輸氫的發(fā)展:
7月28日,國家能源局發(fā)布依據(jù)《能源標(biāo)準(zhǔn)化管理辦法》及實(shí)施細(xì)則,對2023年能源領(lǐng)域擬立項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃和外文版翻譯計(jì)劃項(xiàng)目公開征求意見的通知。根據(jù)名單,2023年能源領(lǐng)域擬立項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃項(xiàng)目中,氫能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共16項(xiàng),覆蓋制儲輸用全產(chǎn)業(yè)鏈。儲運(yùn)方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃中,管道輸送方面涉及一項(xiàng)——?dú)錃廨斔凸艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)范。
3月22日,《天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究報(bào)告》(以下簡稱《報(bào)告》)成果發(fā)布會在京舉行。《報(bào)告》指出,天然氣摻氫技術(shù)具備規(guī)模化推廣應(yīng)用的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性。充分利用天然氣摻氫技術(shù),通過現(xiàn)有成熟的天然氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行輸氫,能夠有效解決氫大規(guī)模儲運(yùn)問題,有利于實(shí)現(xiàn)長距離、低成本運(yùn)輸,實(shí)現(xiàn)氫進(jìn)萬家。同時(shí),有利于緩解天然氣供應(yīng)壓力,助力“雙碳”目標(biāo)。與會專家表示,綠氫價(jià)格下降是未來摻氫天然氣規(guī)模化發(fā)展的必然要求。樂觀情形下,2026年左右開始進(jìn)入商業(yè)化導(dǎo)入階段,2042年進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。
現(xiàn)階段我國的輸氫管道主要由中國石油、中國石化、國家電投及他們的子公司承建,項(xiàng)目多由大型國企負(fù)責(zé),市場集中度很高。從布局來看,我國氫氣運(yùn)輸管道主要分布在北部,天然氣摻氫管道也主要分布在北部地區(qū)。勢銀(TrendBank)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,目前我國輸氫管線長度已超2000km(包含已建成、在建及規(guī)劃中的管線,不含純氫/摻氫測試平臺),純氫管線包含所有已建成、在建及規(guī)劃中的項(xiàng)目,共有14條;已建成及在建的摻氫管道共有8條,其中包含2個(gè)摻氫測試平臺。
要實(shí)現(xiàn)純氫或者摻氫管道的穩(wěn)定可靠輸送,未來面臨著諸多挑戰(zhàn)。關(guān)鍵技術(shù)方面,需要尋求低成本、高強(qiáng)度的抗氫脆材料,提升高性能氫能管道的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、氫能管道的運(yùn)行和控制技術(shù)以及應(yīng)急和維護(hù)的技術(shù)。相關(guān)裝備國產(chǎn)化方面,需要大流量的壓縮機(jī),氫氣計(jì)量的設(shè)備閥門、儀表等。國家標(biāo)準(zhǔn)方面,需要加快制定并完善設(shè)計(jì)、建設(shè)、維護(hù)等各方面的國家標(biāo)準(zhǔn)。挑戰(zhàn)亦是機(jī)遇,需要行業(yè)同仁共同努力,一起加快我國輸氫管道建設(shè)。