鄭州高新區金馬氫能加氫站 圖片來(lái)源：鄭州高新區
? 景春梅 王成仁
管道輸氫是降低氫能儲運成本、推動(dòng)氫能規?；瘧玫闹匾緩?，但總體規劃的制定、標準體系的建立、天然氣摻氫技術(shù)的突破，以及試點(diǎn)示范頂層設計等問(wèn)題亟待解決，以加快氫能規?；l(fā)展，提升產(chǎn)業(yè)鏈安全水平，提高國際競爭力。
管道輸氫是降低氫能儲運成本、推動(dòng)氫能規?；瘧玫闹匾緩?。在我國“雙碳”目標推動(dòng)下，當前正是開(kāi)展管道輸氫示范的大好時(shí)機。不過(guò)，總體規劃缺失、標準體系尚未建立、天然氣摻氫技術(shù)有待突破，以及試點(diǎn)示范缺乏頂層設計等問(wèn)題亟待解決。
2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021-2035年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規劃》)，明確氫能戰略定位，部署產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)。近兩年來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展按下快進(jìn)鍵，管道輸氫研究示范不斷提速。近期，中石化烏蘭察布到燕山石化全長(cháng)400公里“西氫東送”純氫管道示范工程納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設實(shí)施方案》;中石油寧東天然氣摻氫管道示范項目實(shí)現24%摻氫比例，且運行安全穩定。
此外，住建部委托中國城市燃氣協(xié)會(huì )近期完成的重大課題“天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究”表明，無(wú)論是從技術(shù)可行性還是從經(jīng)濟可行性看，天然氣摻氫技術(shù)均具備規?；茝V應用條件，可有效解決氫能的規?；瘍\問(wèn)題。
一、管道輸氫是氫能規?；l(fā)展的關(guān)鍵之一
我國氫氣生產(chǎn)和消費與其他能源相似，均存在空間錯配問(wèn)題。氫氣產(chǎn)地特別是綠氫的潛在產(chǎn)地，主要分布在“三北”地區，但氫氣的負荷中心主要位于東部和東南沿海。目前，儲運成本在氫氣終端售價(jià)中的比重高達40%-50%，掣肘氫能規?；l(fā)展。打通行業(yè)堵點(diǎn)，關(guān)鍵要加快構建安全、穩定、高效的氫能供應網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)開(kāi)展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點(diǎn)示范，構建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。
氫氣有望成為重要能源品種?！吨袊鴼淠茉醇叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)白皮書(shū)2020》預測，在2060年碳中和情景下，我國氫氣年需求量將達1.3億噸左右，在終端能源消費中的占比約為20%?！兑巹潯肥状蚊鞔_氫氣的能源屬性，作為一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，氫能將在交通、儲能、發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域逐步實(shí)現多元化應用，為助力我國實(shí)現“雙碳”目標發(fā)揮重要作用。
管道輸氫是降低氫氣儲運成本、推動(dòng)氫能規?；瘧玫闹匾緩?。目前，國內氫氣儲運主要通過(guò)高壓長(cháng)管拖車(chē)解決，規模小、效率低，單車(chē)載氫量為300-400千克，經(jīng)濟半徑在150-200千米以?xún)?。液氫主要用于航天，受液化成本、能耗等限制較大，民用暫不具備商業(yè)化條件。管道輸氫是大幅降低氫能成本、支撐氫能大規模和多場(chǎng)景應用的必然選擇?！兑巹潯钒l(fā)布后，氫能項目加快落地，一些示范城市已出現缺氫現象。管道輸氫在產(chǎn)業(yè)鏈中扮演著(zhù)承上啟下的重要角色，如能形成類(lèi)似天然氣那樣的多點(diǎn)供應氫氣管網(wǎng)，不僅可解示范城市氫源之憂(yōu)，還能通過(guò)規?；斔蛿偙\成本。同時(shí)，有利于形成統一的氫能價(jià)格體系，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)整體降本提效和推廣應用。
管道輸氫已有80余年歷史，國內外管道輸氫已有較多實(shí)踐。近幾年，主要發(fā)達國家開(kāi)始加快對輸氫管網(wǎng)的布局，預計歐洲2040年將建成4萬(wàn)公里輸氫管道。同時(shí)，歐美國家加快推進(jìn)天然氣管道摻氫。而我國長(cháng)度為25公里的濟源-洛陽(yáng)線(xiàn)、長(cháng)度為42公里的巴陵-長(cháng)嶺線(xiàn)均屬純氫管道。摻氫管道方面，長(cháng)度為223.8公里的烏海-銀川管道曾實(shí)現正常輸送焦爐煤氣(含氫10%-60%)，后因上游煉焦廠(chǎng)環(huán)保問(wèn)題停運。
二、管道輸氫需政策支持和攻克技術(shù)障礙
一方面，管道輸氫總體規劃缺失。雖然《規劃》提出要開(kāi)展摻氫天然氣管道、純氫管道試點(diǎn)示范，但國家層面對管道輸氫仍缺乏統籌安排。“雙碳”目標背景下，可再生能源制氫亟待大規模發(fā)展，但目前可再生能源制氫成本降不下來(lái)，下游大規模應用承擔不起，中游大規模、低成本管道輸送方式發(fā)展不起來(lái)，陷入死循環(huán)。管道建設投資大、回收周期長(cháng)、對氣量要求高，需要國家加強統籌，適時(shí)適地推進(jìn)試點(diǎn)示范，破解可再生能源制氫規?；瘧美Ь?。
另一方面，管道輸氫標準體系尚未建立。在管道建設標準方面，國內尚無(wú)氫氣長(cháng)輸管道相關(guān)設計規范?，F有氫氣管道的規劃和建設主要參照國外規范以及適用于輸送天然氣和煤氣的《輸氣管道工程設計規范》等。
此外，天然氣管道摻氫技術(shù)亟待突破。天然氣管道摻氫輸送仍面臨材料、安全監測和設備等技術(shù)問(wèn)題。一是摻氫管道基體和焊縫材料出現氫滲透、氫脆等管道失效問(wèn)題的作用機理和規律尚待進(jìn)一步研究;二是如何搭建可及時(shí)防范、發(fā)現和應對摻氫后管道失效問(wèn)題的安全監測系統尚待研究;三是用于天然氣摻氫的混氣撬、壓縮機組等專(zhuān)用設備還需進(jìn)一步研發(fā)。
三、宜盡快開(kāi)展管道輸氫試點(diǎn)示范
“雙碳”目標背景下，氫能的重要性日益凸顯，我國宜盡快開(kāi)展管道輸氫試點(diǎn)示范，破解儲運瓶頸，加快氫能規?；l(fā)展步伐，不斷提升產(chǎn)業(yè)鏈安全水平和國際競爭力。
首先，需統籌做好頂層設計，分階段分區域推動(dòng)管道輸氫試點(diǎn)示范。建議遵循“純摻同步、由低到高、由短到長(cháng)、由點(diǎn)及面”的推進(jìn)思路，支持有條件的地方和企業(yè)開(kāi)展輸氫管道項目試點(diǎn)示范。2022-2025年，優(yōu)先開(kāi)展中低壓純氫管道試點(diǎn)，在適宜地區建設短距離點(diǎn)到點(diǎn)示范管線(xiàn)，同時(shí)開(kāi)展干線(xiàn)管道摻氫研究論證。在低壓城市燃氣管道進(jìn)行摻氫試驗研發(fā)以及前期論證。2026-2030年，推動(dòng)建設多條長(cháng)距離純氫管道，逐步形成純氫管網(wǎng)，拓展城市燃氣管道摻氫范圍，穩步推進(jìn)中高壓干線(xiàn)天然氣管道摻氫輸送。2030年以后，推動(dòng)純氫管道由線(xiàn)到網(wǎng)規?；l(fā)展，同時(shí)推動(dòng)天然氣摻氫管道在全國范圍內布局。穩步推進(jìn)氣態(tài)、液態(tài)等多種管道輸氫技術(shù)路線(xiàn)，鼓勵各地積極探索經(jīng)濟、高效的輸氫模式，條件成熟的地區和企業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)示范。
其次，選擇制用規模大、有管道建設條件的示范場(chǎng)景。管道輸氫銜接供需，疏通制用兩端，需要量的支撐。在氫氣制備端，要銜接氫氣資源充足的地區，尤其是大規?？稍偕茉粗茪浠?、工業(yè)副產(chǎn)氫等氫資源優(yōu)勢地區;在應用端，要連接鋼鐵、化工、冶金、高品位熱源等工業(yè)領(lǐng)域，重卡、物流、航運等交通領(lǐng)域，以及居民供暖、儲能、調峰等建筑和發(fā)電領(lǐng)域，拓展應用場(chǎng)景。
再次，加強氫氣管道技術(shù)攻關(guān)、工藝設備研發(fā)與標準體系建設。在技術(shù)研發(fā)方面，重點(diǎn)圍繞管道輸氫安全及監測技術(shù)、氫氣與天然氣管道相容發(fā)展技術(shù)、摻氫天然氣低濃度氫氣高效提純技術(shù)、管道焊接技術(shù)、管道改造及檢測技術(shù)等，開(kāi)展系統深入研究;在工藝設備方面，集中開(kāi)展專(zhuān)用摻氫設備、儲輸材料、氫泄漏及氫燃爆危險檢測設備等研發(fā)，完善氫氣輸送工藝、設備材料選型等;在標準建設方面，盡快填補國內氫氣長(cháng)輸管道領(lǐng)域標準體系空白，完善管道輸氫安全檢測標準以及摻氫比例、運行參數安全邊界等標準，組織研發(fā)純氫及摻氫燃氣管道評估軟件等。
此外，要加強政策保障及支持。建議國家盡快確定一批管道輸氫試點(diǎn)示范工程項目，配套出臺支持政策，促進(jìn)管道輸氫技術(shù)攻關(guān)，降低企業(yè)運營(yíng)成本，推動(dòng)商業(yè)化應用。加大技術(shù)創(chuàng )新支持力度，鼓勵地方政府、大型央企、地方企業(yè)、科研機構等產(chǎn)學(xué)研協(xié)同開(kāi)展天然氣管道摻氫技術(shù)研發(fā)和運營(yíng)探索。強化財稅優(yōu)惠政策扶持，參考現有天然氣管道政策，對輸氫管道建設采取較寬松的折舊政策、更靈活便利的負荷率等，并提供一定的財政補貼和信貸優(yōu)惠政策，推動(dòng)管道輸氫的規?；l(fā)展和可持續運營(yíng)。
(作者單位：中國國際經(jīng)濟交流中心)
(責任編輯：韓夢(mèng)晨)
