氫能運(yùn)輸分析與展望

1、車(chē)載運(yùn)氫是目前運(yùn)氫的主要方式

目前隨著下游氫能需求的不斷增加以及制氫企業(yè)與使用氫氣的企業(yè)分布不均勻，氫氣的運(yùn)輸成為氫能發(fā)展道路上的關(guān)鍵一環(huán)。氫氣的運(yùn)輸環(huán)節(jié)在氫氣總成本中占比達(dá)到20%-30%，氫氣的的運(yùn)輸方式主要由氫氣的儲(chǔ)存形式及運(yùn)輸距離決定。

(資料圖片僅供參考)

高壓氣體儲(chǔ)氫主要通過(guò)長(zhǎng)管拖車(chē)和管道運(yùn)輸兩種方式，長(zhǎng)管拖車(chē)適合短距離、小規(guī)模的氫氣運(yùn)輸，管道運(yùn)輸適合大規(guī)模、長(zhǎng)距離的氫氣運(yùn)輸，目前由于我國(guó)氫能處于發(fā)展初期，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善，長(zhǎng)管拖車(chē)仍為主流的運(yùn)氫選擇。低溫液體儲(chǔ)氫主要通過(guò)液氫槽車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，適用于長(zhǎng)距離、輸運(yùn)量大、氫氣純度要求高的氫氣運(yùn)輸，目前我國(guó)液氫槽車(chē)運(yùn)輸主要用于航天及軍事等細(xì)分領(lǐng)域，海外液氫槽車(chē)運(yùn)輸發(fā)展較為成熟應(yīng)用廣泛。

2、長(zhǎng)管拖車(chē)目前是我國(guó)氫氣運(yùn)輸?shù)闹髁鬟x擇

長(zhǎng)管拖車(chē)技術(shù)成熟，為目前我國(guó)氫氣運(yùn)輸?shù)闹饕绞健Ｖ茪鋸S(chǎng)制得的氫氣在通過(guò)壓縮機(jī)高壓壓縮后儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫瓶中，然后由長(zhǎng)管拖車(chē)運(yùn)輸。長(zhǎng)管拖車(chē)通常具有 6~10 個(gè)大容積儲(chǔ)氫瓶，但由于氫氣密度小，而儲(chǔ)氫壓力容器自重大，所以最終拖車(chē)所運(yùn)氫氣的質(zhì)量只占總運(yùn)輸質(zhì)量的 1%~2%，運(yùn)輸量大約為260-460kg/車(chē)。長(zhǎng)管拖車(chē)目前只適用于運(yùn)輸距離較近(運(yùn)輸半徑300公里)、輸送量較低的運(yùn)輸場(chǎng)景，隨著運(yùn)輸距離從50公里提升至500公里，長(zhǎng)管拖車(chē)成本由4.3元/kg提升至17.9元/kg，其中人工費(fèi)用和油費(fèi)是導(dǎo)致長(zhǎng)管拖車(chē)成本快速增加的主要影響因素。

3、管道運(yùn)氫是未來(lái)大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)氫的必然趨勢(shì)

隨著未來(lái)氫氣需求的不斷增加，管道運(yùn)氫是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)距離輸氫的主要方式。管道儲(chǔ)氫相較于長(zhǎng)管拖車(chē)具有運(yùn)輸體量大、距離遠(yuǎn)、能耗損失低、經(jīng)濟(jì)高效等多重優(yōu)勢(shì)。但其鋪設(shè)難度大、投資成本較高，當(dāng)運(yùn)輸距離由150公里提升至550 公里時(shí)，氫氣管道投資建設(shè)費(fèi)用由9.6億提升至35.43億。

我國(guó)管道運(yùn)輸研究起步相對(duì)較晚，輸氫管道規(guī)模較小，總里程約400公里，在用管道僅有百公里左右，主要由中國(guó)石油、中國(guó)石化、國(guó)家電投等大型國(guó)企建設(shè)，在化工園區(qū)內(nèi)應(yīng)用為主。海外氫氣管道起步較早，目前全球氫氣輸送管道總里程已超過(guò)5000km，美國(guó)輸氫管道總里程已超過(guò)2700km排名第一，歐洲氫氣輸送管道長(zhǎng)度也達(dá)到1770km，未來(lái)隨著氫氣需求不斷提升，我國(guó)管道輸氫的必要性將不斷凸顯，根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》測(cè)算，2030年我國(guó)氫氣管道總里程將達(dá)到3000 公里。

4、短期內(nèi)管道運(yùn)氫技術(shù)成熟度較低、初始投資成本較高

目前制約管道運(yùn)氫發(fā)展的主要因素為技術(shù)因素和投資成本因素。技術(shù)方面，受氣體性質(zhì)差異、摻氫比、管道材質(zhì)和外部環(huán)境等影響，氫氣進(jìn)入管道后容易產(chǎn)生氫脆、滲透和泄漏等風(fēng)險(xiǎn)，所以未來(lái)低成本、高強(qiáng)度的抗氫脆材料、高性能的氫能管道的設(shè)計(jì)制造技術(shù)以及應(yīng)急和維護(hù)的技術(shù)將成為關(guān)鍵。

同時(shí)目前我國(guó)管道復(fù)合材料、氫氣計(jì)量的設(shè)備閥門(mén)、儀表等核心設(shè)備材料依賴(lài)進(jìn)口，未來(lái)相關(guān)裝備國(guó)產(chǎn)化有望成為趨勢(shì)。投資成本方面，由于純氫管道初始投資較大，氫氣長(zhǎng)輸管道的造價(jià)約為30-95萬(wàn)美元/公里，高于天然氣管道價(jià)格數(shù)倍，不適合作為氫能發(fā)展的初期使用，利用天然氣管道或管網(wǎng)輸送摻氫天然氣可實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)有在役天然氣管道和城市輸配氣管網(wǎng)的充分利用，便于氫氣大范圍、長(zhǎng)距離、低成本運(yùn)送，目前我國(guó)已順利開(kāi)展運(yùn)營(yíng)多個(gè)摻氫管道項(xiàng)目，未來(lái)有望快速實(shí)現(xiàn)摻氫的商業(yè)化及由摻氫到純氫運(yùn)輸?shù)倪^(guò)渡。

5、未來(lái)液氫運(yùn)輸滲透率有望提升

低溫液態(tài)氫氣儲(chǔ)運(yùn)相較于高壓氣態(tài)氫氣儲(chǔ)運(yùn)的優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)輸成本低、純度高、計(jì)量方便等，液氫一般采用車(chē)輛或船舶運(yùn)輸，液氫槽車(chē)是液氫運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，當(dāng)槽罐車(chē)容量為65m3時(shí)可運(yùn)輸4000 kg的氫氣。相較于氣氫運(yùn)輸分散生產(chǎn)后進(jìn)行運(yùn)輸，液氫一般采用集中生產(chǎn)統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)姆绞健．?dāng)氫氣深冷至 20 K 液化后能量密度遠(yuǎn)大于氣氫，所以液氫需要的公路運(yùn)力遠(yuǎn)小于氣氫，日本的液氫和氣氫對(duì)公路車(chē)運(yùn)力要求為 1∶6，而美國(guó)則高達(dá) 1∶20。

目前我國(guó)由于沒(méi)有先進(jìn)的大規(guī)模氫液化工廠(chǎng)，氣氫運(yùn)輸在總成本上尚占據(jù)優(yōu)勢(shì)，當(dāng)運(yùn)輸距離從50公里提升至500公里時(shí)，液氫槽車(chē)的運(yùn)輸價(jià)格在13.51-14.31元/kg范圍內(nèi)小幅提升。但美日等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將液氫的儲(chǔ)運(yùn)成本降低到高壓氣氫的八分之一左右，隨著我國(guó)氫氣液化產(chǎn)能的不斷提升，液氫儲(chǔ)運(yùn)未來(lái)有望成為我國(guó)氫能運(yùn)輸?shù)囊环N重要方式。

關(guān)注索比儲(chǔ)能官方微信，第一時(shí)間獲取行業(yè)資訊！