管道运氢的发展现状与优化趋势.docx

管道运氢的发展现状与优化趋势管道运氢适用于大规模、长距离、点对点且氢气量供需稳定的场景。随着氢能产业规模的扩大，未来管道运氢有望成为氢气运输的最优选择，其成本也将进一步降低，而降本核心在于加氢站规模化建设,运输网络全面覆盖，届时管道运输配合气氢、液氢运输将实现全面降本。一、纯氢管道运输目前全球范围内氢气输送管道总里程为5000千米左右，主要分布在美国和欧洲。全球近期以投资建设新的专用氢气管道为主。如,欧洲开展了“欧洲氢能主体计划”项目，预计2040年建成近4万千米的氢气管道，并且欧洲天然气网络运营商及石油和公用事业公司正在计划修建一条130千米长的输氢管道，为德国西北部的工业用户提供电力。到2030年欧盟开发的输氢管道容量将超过20吉瓦，其中超过1吉瓦已在建设中或已承诺投入资金。德国和挪威正在考虑建设一条连接两国的氢气管道，以减少欧洲对俄罗斯能源供应的依赖。非洲国家埃及则正在兴建一条可以输送1162吉瓦、相当于157万吨绿氢的输氢管道。该项目建成后，埃及绿氢输送管道长度将可跻身全球前三名，仅次于澳大利亚，与毛里塔尼亚持平，项目预计将于2035年前投产。12345678910全球氢能管道容量TOPlO国家由于长距离气体管道采用的钢铁材料面临着建设成本高、氢脆等一系列问题，因此，如何降低管道输氢的成本与安全风险一直是全球讨论的热点问题。荷兰企业SoluForce开发了一种应用于氢气的可缠绕增强热塑性工业管道系统（RTP）。经认证，该管道系统可用于高达42巴工作压力的氢气。与钢铁材质管道相比，这种即用型柔性管道解决方案有望极大地促进绿氢规模化应用，但该柔性输氢管道方案尚未进行大规模的验证，能否被市场接受也未可知。多个国家推出补贴政策，刺激本国氢能基础设施建设。比如德国于2021年11月通过的一项法规，在全球范围首次对新建氢气输送管道项目的回报率进行保障，将回报率设为9%,这几乎是新建天然气输送管道现有回报率(4.6%)的两倍。二、天然气管道掺氢运输基于现有基础设施的优势，将氢气掺混入天然气管道网络也被视为可行的氢气运输解决方案。在此方面，欧美国家走在全球前列，相继开展了天然气掺氢可行性研究、天然气管道掺氢输送示范工程建设,测试了不同比例的掺氢天然气对管网基础设施、终端设备的影响。各国开展的项目中天然气掺氢比例范围介于5%30%之间，以不显著改变管道和终端燃烧设备为前提，多数国家的天然气管网可接受高达20%的掺氢比例。英、美、德、法等国致力于管网中混合天然气和氢气的研究，启动了掺氢比例达20%的天然气管道运输项目。美国南加州天然气公司利用可再生能源发电生产氢气，然后将氢气注入天然气管道(主要是聚乙烯管道)与天然气掺混。测试结果表明，在不改造天然气管道的情况下，20%是能够保证天然气管网正常运行的最高掺氢比例。发电厂及其他工业中的终端设备在低于20%的掺氢比例下均能高效、正常运行。德国的目标是到2025年将天然气管网中的氢混合比例增加到20%,并将升级部分天然气管道，以满足未来输送100%氢气的需求。英国计划从2023年起，通过其国内天然气管道网络向各地的家庭和企业用户提供20%的混合氢气，以替代目前使用的部分天然气。除欧美外，其他国家的天然气掺氢实践也在增加。2022年1月，日本三菱和日立动力系统有限公司(MIPS)将比例为30%的氢气与天然气混合并用于驱动大型燃气轮机。测试结果表明，燃气轮机基本实现了稳定运行；与单纯燃烧天然气相比，掺混氢气后的混合天然气可以减少10%的二氧化碳排放量；燃气轮机的发电效率大于63%；在此过程中除了燃烧器以外，其他部件可以不用改动，减少了改造的成本。澳大利亚目前也在进行混氢试验，预计到2025年将有9个项目投入运营，目标是到2030年在区域管网可注入IO0%氢气。澳大利亚政府已同意对国家气体监管框架进行修订，将氢气纳入其中。中国首个电解制氢掺入天然气项目“朝阳可再生能源掺氢示范项目”已进入试验阶段，山东、张家口、佛山南海等地亦陆续开展掺氢天然气示范项目，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。国际能源署发布的报告指出，如果正在推行的天然气掺氢项目都能落地，预计项目规模将增加700多倍，氢气总掺入量将超过200万吨。如果要达成2030年全球净零排放目标，氢气总掺入量应提升至5300万吨。天然气管道掺氢运输是一个复杂的系统工程，既要考虑技术可行性，还受安全性、经济性的制约。尽管现阶段国际上有很多示范项目，但天然气掺氢仍存在安全标准不明晰、规范缺乏、缺乏广泛数据支撑等问题。