大规模集中制氢与长距离输氢是未来趋势,我国管道输氢建设提速

氢能加 2022-12-16
2333 字丨阅读本文需 6 分钟

氢能产业链中,储运环节的安全高效对提高产业发展质量尤为关键,其中输氢管道是氢气大规模、长距离运输的必要方式。

然而,高额的造价成本是目前制约输氢管道发展的直接因素。有数据显示,在美国,天然气管道的造价仅为12.5万一50万美元/公里,但氢气管道的造价大约为30万一100万美元/公里,是天然气管道造价的2倍。

氢气的长距离管输已有80余年历史,美欧是世界上最早发展氢气管网的地区。据统计全球范围内氢气输送管道总里程不到5000公里。美国氢气管道规模最大,总里程达2700多公里。

我国氢气输送系统建设较为滞后,规模较小,现有氢气输送管道总里程仅约400公里,主要分布在环渤海湾、长江三角洲等区域,已建项目以化工园区内应用为主。我国输氢管道主要以天然气掺氢管道项目为主,国家管网公司、中石油、中石化等能源央企正持续进行氢能管道方面的研究,正往纯氢管道项目发展。

2021年6月,定州-高碑店氢气管道工程可行性研究全面启动,管道全长145公里,为当时国内规划建设的最长氢气管道。今年,中石化拟修建连接京蒙两地的400公里输氢管道,将刷新国内最长氢气管道记录。

今年以来,我国关于输氢管道建设动作不断,国内输氢管道建设加速。

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我国管道输氢建设提速

氢能大规模应用的有效途径是利用管道实现长距离跨地区运输。随着氢能发展利用技术的不断成熟和完善,大规模集中制氢和长距离输氢是未来趋势,管道运输是最经济方式,建立纯氢高压输运管网是建设氢能社会的终极目标。

12月9日,西班牙、法国和葡萄牙三国领导人在欧盟地中海国家集团领导人会议期间启动欧盟首条大型绿氢输送走廊H2Med建设计划。该绿氢输送走廊起自葡萄牙,途经西班牙,穿过地中海,修至法国马赛,然后连接欧洲其他国家,是欧盟首条大型绿氢输送管道。

该项目将在2030年前投入使用,每年输送绿氢200万吨,约占欧盟绿氢消费量的10%。自“北溪1号”管道彻底停止向欧洲供应天然气后,欧盟各国迅速将目光集中在氢气管道上,以求减少欧盟对外能源依赖。

输氢管道是大规模用氢的必然选择,但碍于其高昂的建设成本,全球各国在建设输氢管道行动上有所放缓。鉴于对外能源依赖,欧洲国家加速推进氢能源的利用和开发。

今年以来,我国关于输氢管道建设动作不断,国内输氢管道建设加速。

11月,上海4公里输氢管道全线贯通。据了解,该项目作为全球第一个完全面向新能源汽车行业的高等级无取向硅钢专业生产线, 项目积极践行高质量发展理念,定位建设实现高度自动化、智能化和无人化的智慧制造样板工厂。

除上海外,各地也纷纷开始对输氢管道有所布局。

3月10日左右,宁夏宝廷新能源有限公司至宁夏沃凯珑新材料有限公司氢气输送管道正式开工建设。根据报道,该项目于去年12月签订。该条氢气输送管道全长1.2km,是宁东化工基地内建设的一条输氢管道,最大年输量为200万标方。化工园区内短距离氢气输送管道对比罐车运送,预计节省运费可达60%。

7月5日,甘肃省首条中长距离纯氢输送管道主线全线贯通。今年4月,该项目开工建设配套输氢管道工程。计划新建1条直径200毫米、压力2.5MPa、长5.77公里,输氢能力7000t/a(约10000Nm3/h)的输氢管道,包括一条干线以及一条支线。

7月23-25日,通辽市科技局组织召开自治区科技重大专项“中低压纯氢与掺氢燃气管道输送及其应用关键技术研发”项目推进会。通辽隆圣峰规划建设示范工程-甘旗卡综合站至创业路4.7km纯氢管道进行技术交底,准备开工建设。项目管径为D323.9mm,设计压力1.6MPa,建成后能进行纯氢及掺氢输送、并对管材及设备进行科研验证。

10月11日,管道局承建的宁夏宁东天然气掺氢降碳示范化工程中试项目主体完工,项目包括7.4公里的输氢主管线及一个燃气管网掺氢试验平台。项目于8月5日开工建设,主要是对宁东恒瑞燃气有限公司天然气管网的天然气与宝廷新能源的副产氢进行混合、输送,为企业锅炉提供混合能源。

当前,我国氢气管道主要分布在环渤海湾、长江三角洲等区域;我国纯氢管道建设处于起步阶段,规模较小,总里程约400公里,已建项目以化工园区内应用为主。同时,我国输氢管道主要以天然气掺氢管道项目为主,且正往纯氢管道项目发展。

02

我国管道输氢前景如何?

资料显示,我国输氢管道建设起步较晚,但在氢气工业管道、专用管道方面积累了较为丰富的管道设计、施工、运行和维护经验。

当前,我国氢能产业处于起步阶段,全产业链关键核心技术自主可控是我国氢能产业高质量发展的关键。储运环节是制约当前我国氢能发展的瓶颈之一,安全高效的输氢技术是氢能大规模商业化发展的前提。在所有的氢能输运方案中,管道运输是最经济方式,利用现有天然气管线掺氢和新建纯氢管道输氢对于氢储运的发展具有重要意义。

在大规模输送下,管道输氢具备明显成本优势。据国联证券测算,当输送距离为100km时,运氢成本为1.43元/kg,同等运输距离下管道输氢成本远低于高压长管拖车及低温液态输氢。

不过,中国工程院院士郑津洋表示,氢能管道运输未来主要存在三个方面的难关:

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;

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;

三是国家标准,氢能管道的设计、建造、运行、维护等各个方面的标准。

此外,有业内人士分析,管道氢成本很大程度上还受到利用率的影响。根据国内“济源-洛阳”项目各项指标测算(该项目实际管道长度25公里,总投资额1.46亿元,年输送能力10.04万吨),在满负荷运行下,该项目输送距离为100公里时,综合考虑管材折旧及维护费用的运氢成本为1.43元/kg,但当运能利用率仅为20%时,管道运氢的成本已经接近长管拖车运氢的6.5元/kg。因此,当氢气下游需求足够支撑大规模的氢能输送,通过管道运输氢气才是一种降低成本的可靠方法。

根据GGII,有数据显示,到2030年,氢能产业将成为我国新的经济增长点和新能源战略的重要组成部分,高压氢气长输管道建设里程达到3000km。

氢能在我国能源绿色低碳转型中的战略定位已经确立,随着国家氢能政策的逐步实施,氢能应用场景的不断增加,利用管道进行大规模、长距离氢气输送将成为氢气储运的首选,虽然前方挑战巨大,但行业市场依然前景广阔。

文章来源: 索比氢能,氢能源与燃料电池,氢能产业通

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