●我國首條跨省區、大規模、長距離的“西氫東送”純氫輸送管道項目引發廣泛關注

●氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，被譽為“21世紀的終極能源”

●氫氣運輸是制約氫能產業發展的“瓶頸”，輸氫管道建設或將為此提供理想解決方案

“西氫東送”來啦

甘肅玉門輸氫管道。資料圖片

我國已成為世界上最大的制氫國

70兆帕的高壓儲運氫氣瓶、以綠氫為燃料的概念客機、工業用大型綠氫生產廠……在4月舉行的德國漢諾威工業博覽會上，一系列綠色氫能新技術、新產品，成為各方關注的焦點。今年，有大約800家中國企業線下參展，成為除東道主德國以外最大的參展團體。中國制造的系列制氫裝備和氫能儲運裝備，吸引了眾多國際客商的目光。

氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，被譽為“21世紀的終極能源”。

在全球應對氣候變化的大背景下，氫能正在逐漸成為全球新的戰略競爭焦點、各國培育新興產業的重要方向、推動能源生產消費綠色低碳轉型的重要抓手。國際氫能委員會預計，到2050年,氫能可以滿足全球能源總需求的18%，或全球一次能源總需求的12%。屆時，相關市場規模將超過2.5萬億美元。

在碳達峰、碳中和的雙碳目標推動下，我國氫能行業發展按下了加速鍵。目前，我國已成為世界上最大的制氫國，年制氫產量約3300萬噸，其中，達到工業氫氣質量標準的約1200萬噸。2022年，我國貢獻了全球可再生能源總容量新增部分的約48%，在全球能源轉型和促進可持續發展方面發揮著關鍵作用。

根據我國《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》，到2025年，將初步建立以工業副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站。可再生能源制氫量每年能達到10萬噸至20萬噸，成為新增氫能消費的重要組成部分，實現二氧化碳減排每年100萬噸至200萬噸。

“隨風潛入夜，潤物細無聲。”如今，氫能產業已悄無聲息地走近了我們，日常生活中處處可以看到它們的“身影”——

在京津冀、長三角、珠三角等氫能示范城市群，已經可以看到一批氫能公交車行駛在道路上。今年2月，廣東省廣州市南沙區，“南沙氫跑”公共出行服務項目正式啟動。只排放水、不產生二氧化碳的氫燃料電池乘用車，為市民提供出行便利。

據最新數據，我國氫能重卡已經超過了3000臺。在一些港口和工業園區，氫能重卡已經替代了原來的柴油重卡運輸貨物，成為低碳大背景下一道亮麗的風景線。

截至目前，我國已建成加氫站超過350座，為過往的氫能汽車提供加氫服務，國內“氫能走廊”初見雛形……

相信在不久的將來，氫能將最終納入我國終端能源體系，成為推進我國能源清潔低碳轉型的重要手段。

綠色氫能要發展，氫氣運輸需先行

氫氣是世界上最輕的氣體。這也就意味著，由于氫氣體積能量密度極低且液化困難，其運輸成本遠遠超過石油和天然氣等燃料。

氫氣的來源具有非均勻分布的特點，這就需要將氫氣運輸到“需要的地方”。然而，氫氣的運輸成本占據總成本的三分之一，已經成為氫能產業發展必須解決的關鍵問題之一。

氫氣運輸的方式多種多樣，目前主要有高壓氣氫運輸、低溫液氫運輸和管道運輸等幾種運輸手段。

高壓氣氫運輸，就是把氫氣壓縮后儲存在壓力容器中，由長管拖車運輸。這是目前運用最普遍、技術最為成熟的運氫方式。通常使用的儲氫容器自重較大，導致拖車運輸時氫氣重量只能占到總運輸重量的1%～2%。受到人工費與油費影響，高壓氣氫運輸成本隨距離增加逐漸上升。因此，這種方式僅適用于運輸距離不超過200公里的場景。

低溫液氫運輸是將氫氣液化后，裝入專用的低溫絕熱槽管，通過公路、水路等方式運輸。氫氣經過液化后，體積能量密度更高、占用空間體積更小，運輸效率更高。這種運氫方式，運輸成本受距離影響較小，適用于長距離運輸。但是液氫罐車運輸缺點也很明顯，那就是制取液氫的能耗較高，對液氫儲罐的材料和工藝要求高，安全防護技術非常復雜。目前我國主要將該方式用于航天領域，而其他領域鮮少涉及。

管道運輸，即在制氫工廠與氫氣站、用氫單位等之間建設管道，氫氣以氣態形式進行運輸。管道運輸是實現氫氣大規模、長距離、低成本運輸的重要方式。然而，氫氣管道的成本依然是制約管道運輸的重要因素。利用現有天然氣管道摻氫運輸，或者改造天然氣管道以解決管道建設高成本等，是近年來氫氣管道運輸的研究熱點。而建設專用純氫氣運輸管道，則是輸氫管道建設的“終極形態”。

除此之外，也有專家提出了固態存氫運輸方式。固態存氫運輸是通過物理或化學方式使氫氣與儲氫材料結合，實現氫氣的存儲和運輸。常見儲氫材料有金屬合金、碳材料等。固態存氫運輸具有體積儲氫率高、放氫純度高、儲氫壓力低、安全性好等優勢。然而，當前主流金屬儲氫材料仍存在質量儲氫率較低、循環性能較差等問題，尚處于技術攻關及示范應用階段。

輸氫管道建設或成“破局”關鍵

“西氫東送”來了!4月10日，據新華社報道，我國首條跨省區、大規模、長距離的“西氫東送”純氫輸送管道示范工程，被納入《石油天然氣“全國一張網”建設實施方案》。

這條管道從內蒙古出發，到達燕山石化，全長400多公里。管道預計每天的輸送量為270多噸，足以滿足近2萬輛氫能公交車的使用需求。管道建成后，一期運力預計達到每年10萬噸，還預留了每年50萬噸的遠期提升潛力。這標志著我國氫氣長距離輸送管道進入新發展階段。

放眼世界，氫氣管道運輸已有80多年歷史，是一種較為成熟的方案。目前，全球氫氣輸送管道總里程已超過5000公里。美國和歐洲起步較早，美國的氫氣輸送管道已經超過2700公里，位居世界第一。歐洲的氫氣輸送管道也已達到1770公里，并在不斷加快建設進度。

去年12月，西班牙、法國和葡萄牙三國領導人，在歐盟地中海國家集團領導人會議期間，啟動了歐盟首條大型綠氫輸送走廊H2Med建設計劃。這一綠氫輸送走廊起自葡萄牙，途經西班牙，穿過地中海，修至法國馬賽，然后連接歐洲其他國家。項目分海上和陸上兩部分。陸上部分全長248公里，海上部分全長455公里，擬于2030年前投入運營。西班牙政府估算，H2Med管道每年將供應約200萬噸氫，占歐盟氫需求總量的10%。

“遠帆如不動，原樹競相高。”我國也正在加快氫氣管道建設。按照現在公布規劃的氫氣管道建設項目，規劃總長度預計超過1500公里。整體看，輸氫管道已邁入快速發展期，當前建設發展重點是盡快突破技術難關和制約瓶頸。

首先要重點攻克的是抗氫脆材料技術。氫氣與管道長期接觸，氫會侵入到材料內部，導致材料出現韌性下降、裂紋擴張速度加快等氫脆現象，進而導致管道受損。有研究表明，氫氣壓力、純凈度、環境溫度、管道強度水平、變形速率、微觀組織等因素，均會影響管道的損傷程度。盡快研制出低成本、高強度的抗氫脆材料，是實現大規模、低成本管道輸氫的前提。

另外，氫氣無色無味、易散逸、泄漏后難以發覺，且點火能量低、燃燒范圍寬，對管道密封技術、監測與測試技術、安全技術要求更高。因此，高性能輸氫管道設計制造、管道運行控制以及應急安全維護等相關技術亟待突破。與輸氫管道配套使用的大流量壓縮機、氫氣計量設備閥門、儀表等相關裝備研制進度也需加快。

與此同時，輸氫管道相關標準也需要加以規范。我國雖然已建成部分輸氫管道，積累了一定管道設計、施工、運行和維護經驗，但目前國內還沒有成體系的輸氫管道標準。建立輸氫管道相關標準，可以更好地指導輸氫管道的選材用料、設計建造、運行維護、監測檢查和風險評估。

從“西氣東輸” 到“西氫東送”，兩字之變蘊含著國家能源建設發展格局的深刻變化。

我國是全球最大的能源貿易進口國，石油和天然氣高度對外依賴對國家能源安全構成潛在威脅。為應對挑戰，多年來我國不斷增加海外能源輸入來源和方式，加大國內產能開發，并且逐步建立起石油戰略儲備，著力維護國家能源安全。從長期看，發展和運用好清潔、低碳、高效和安全的氫能，對維護國家能源安全有重要意義。

近年來，歐洲國家為擺脫能源依賴，加快推進輸氫管網基礎設施建設，將氫能更便捷高效地輸送至需求端，已經初步驗證了大規模應用氫能、降低能源進口依賴的可行性。在此背景下，推進輸氫管道建設，逐步構建高密度、低成本、大規模的氫能運輸網絡，無疑對釋放我國氫能供給端巨大潛力、加速推進我國能源清潔低碳轉型、促進形成多元互補現代能源供應體系具有重要意義。