氢气输送技术及储运经济性剖析

氢气输送技术

根据储氢状态氢气输送分为气态输送、液态输送和固态输送，气态和液态为目前的主流方式。根据运输工具，氢气输送主要有长管气态拖车、液氢槽罐车和管道（纯氢管道、天然气管道混输）输氢。

气态长管拖车输氢是当前较为成熟的运氢方式。国际上已有厂商采用45-55MPa的氢气瓶组进行氢气运输。国内目前只有20MPa钢制高压长管拖车和瓶组，储氢密度低，未来将以30MPa及以上的高压力等级为主。

全球氢气液化装置50余座，总产能超过470吨/天，在北美应用较多。我国有4座氢液化装置投入使用，均在航天领域，总产能约5吨/天，占全球约1%。液氢在美欧的生产、储运、加注及应用等各项技术均已相对成熟。我国液氢产业各环节都比较薄弱，尤其是储运。我国液氢储运技术发展起步较晚且关键设备进口受限，制约着液氢的规模化应用。世界首条液氢运输船2020年在日本下水，从事澳大利亚到日本的液氢输远。随着液氢进出口贸易的增加，未来船舶运液氢有望成为主要运氢方式之一。

输氢管道在全球已建成约5000km，其中约85%分布在美国和欧洲，工作压力在4MPa-8MPa。我国输氢管道总长约400km，分布在环渤海湾、长三角、中原等地。我国输氢管道较短、设计压力较低，未来需要发展高压的长输管道，以实现大规模输氢。

氢气储运经济性

目前，技术上成熟、经济上可行的储运方式主要是气态氢储运。EVTank的研究结果显示，气氢拖车在300km以内运输具有成本优势，液氢罐车在中远距离运输具备优势，尤其在400km后液氢的成本优势大于管道运输（利用率20%）。管道输氢前期投资建设成本较高，其运输成本受运能利用率影响，运能利用率越高越经济。随着氢能产业规模的发展扩大，未来长距离、大规模的氢气运输中管道输氢有望成为好的运输方式。

图1 不同氢气储运成本分析

国际可再生能源署发布的《实现1.5℃气候目标的全球氢能贸易：氢能载体技术回顾》报告，通过对比压缩气态氢气与氨（远洋或沿海长距离的氨运输一般采用冷冻型氨运输船）、液氢和液态有机氢载体等不同的氢能运输方式对成本产生的影响，对未来氢能运输的技术路线作出预判。运氨船可以运输更远的距离，且适合各种规模大小的项目；管道运输受距离限制较大，只适合1-2000公里的运输；液氢储罐能量密度更占优势，在相对较短的距离和大流量上具有吸引力；LOHC对较小规模的项目有吸引力。

图2 2050年具成本效益的氢运输途径作为项目规模和运输距离的函数