氫氣輸送技術及儲運經(jīng)濟性剖析

氫氣輸送技術

根據(jù)儲氫狀態(tài)氫氣輸送分為氣態(tài)輸送、液態(tài)輸送和固態(tài)輸送，氣態(tài)和液態(tài)為目前的主流方式。根據(jù)運輸工具，氫氣輸送主要有長管氣態(tài)拖車、液氫槽罐車和管道（純氫管道、天然氣管道混輸）輸氫。

氣態(tài)長管拖車輸氫是當前較為成熟的運氫方式。國際上已有廠商采用45-55MPa的氫氣瓶組進行氫氣運輸。國內(nèi)目前只有20MPa鋼制高壓長管拖車和瓶組，儲氫密度低，未來將以30MPa及以上的高壓力等級為主。

全球氫氣液化裝置50余座，總產(chǎn)能超過470噸/天，在北美應用較多。我國有4座氫液化裝置投入使用，均在航天領域，總產(chǎn)能約5噸/天，占全球約1%。液氫在美歐的生產(chǎn)、儲運、加注及應用等各項技術均已相對成熟。我國液氫產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)都比較薄弱，尤其是儲運。我國液氫儲運技術發(fā)展起步較晚且關鍵設備進口受限，制約著液氫的規(guī)模化應用。世界首條液氫運輸船2020年在日本下水，從事澳大利亞到日本的液氫輸遠。隨著液氫進出口貿(mào)易的增加，未來船舶運液氫有望成為主要運氫方式之一。

輸氫管道在全球已建成約5000km，其中約85%分布在美國和歐洲，工作壓力在4MPa-8MPa。我國輸氫管道總長約400km，分布在環(huán)渤海灣、長三角、中原等地。我國輸氫管道較短、設計壓力較低，未來需要發(fā)展高壓的長輸管道，以實現(xiàn)大規(guī)模輸氫。

氫氣儲運經(jīng)濟性

目前，技術上成熟、經(jīng)濟上可行的儲運方式主要是氣態(tài)氫儲運。EVTank的研究結(jié)果顯示，氣氫拖車在300km以內(nèi)運輸具有成本優(yōu)勢，液氫罐車在中遠距離運輸具備優(yōu)勢，尤其在400km后液氫的成本優(yōu)勢大于管道運輸（利用率20%）。管道輸氫前期投資建設成本較高，其運輸成本受運能利用率影響，運能利用率越高越經(jīng)濟。隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展擴大，未來長距離、大規(guī)模的氫氣運輸中管道輸氫有望成為好的運輸方式。

圖1 不同氫氣儲運成本分析

國際可再生能源署發(fā)布的《實現(xiàn)1.5℃氣候目標的全球氫能貿(mào)易：氫能載體技術回顧》報告，通過對比壓縮氣態(tài)氫氣與氨（遠洋或沿海長距離的氨運輸一般采用冷凍型氨運輸船）、液氫和液態(tài)有機氫載體等不同的氫能運輸方式對成本產(chǎn)生的影響，對未來氫能運輸?shù)募夹g路線作出預判。運氨船可以運輸更遠的距離，且適合各種規(guī)模大小的項目；管道運輸受距離限制較大，只適合1-2000公里的運輸；液氫儲罐能量密度更占優(yōu)勢，在相對較短的距離和大流量上具有吸引力；LOHC對較小規(guī)模的項目有吸引力。

圖2 2050年具成本效益的氫運輸途徑作為項目規(guī)模和運輸距離的函數(shù)