
綠氫替代的關(guān)鍵掣肘是輸送問(wèn)題。中國石化近日透露,全長(cháng)400多公里的“西氫東送”輸氫管道示范工程已納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設實(shí)施方案》,標志著(zhù)我國氫氣長(cháng)距離輸送管道進(jìn)入新發(fā)展階段。管道建成后,將用于替代京津冀地區現有的化石能源制氫及交通用氫,大力緩解我國綠氫供需錯配矛盾,為破解大規模綠氫運輸難題探路。
氫能是世界公認的清潔能源,也是各國能源轉型的重點(diǎn)方向之一。目前我國使用的氫氣大多是石化企業(yè)的工業(yè)副產(chǎn)氫,從生產(chǎn)源頭看并不“清潔”,氫能轉型的目標是采用可再生能源發(fā)電,再電解水制取綠氫進(jìn)行替代。我國東部地區氫氣需求量大,但制綠氫成本高;西部地區擁有豐富的風(fēng)、光資源,在低成本、大規模制取綠氫方面有得天獨厚的優(yōu)勢。據預測,在2060年前實(shí)現碳中和目標下,我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右,而西部地區可開(kāi)發(fā)的綠氫資源超過(guò)3億噸,完全能夠滿(mǎn)足我國可持續發(fā)展的能源需求。
“西氫東送”是綠氫替代的較好方案,但要把綠氫安全、高效、低成本輸送到東部市場(chǎng)是個(gè)難題。制取、儲運和應用是氫能產(chǎn)業(yè)的三大環(huán)節,氫的存儲運輸是連接氫氣生產(chǎn)端與需求端的關(guān)鍵。由于氫氣在常溫常壓狀態(tài)下單位體積能量密度低,且易燃易爆,受此影響氫氣的安全高效輸送和儲存難度較大,導致儲輸環(huán)節成本占比在現有氫能產(chǎn)業(yè)鏈中接近一半。若不能有效降低運輸成本,再便宜的氫源到了東部市場(chǎng)也喪失了競爭力。因此,提升氫儲運技術(shù)水平是綠氫大規模商業(yè)化發(fā)展的前提。
基礎設施建設是向新型能源系統轉換的關(guān)鍵。針對我國能源稟賦,大規模集中制氫和氫能長(cháng)距離運輸成為一大趨勢。目前長(cháng)管拖車(chē)仍是我國長(cháng)距離氫氣運輸的主要方式,但這種方式成本高、效率低,無(wú)法實(shí)現規;\輸,極大制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。管道輸送儲運能效高、輸送能力強、維護成本較低,是一種經(jīng)濟可行的運輸方式。正如石油、天然氣憑借成熟的管網(wǎng)系統實(shí)現了對煤炭的快速替代,管道輸氫也有助于擴大綠氫消費半徑和銷(xiāo)量。歐美是世界上最早發(fā)展氫氣管網(wǎng)的地區,已有70年歷史,目前全球范圍內氫氣輸送管道總里程已達5000公里左右,我國輸氫管道建設尚處于起步階段,發(fā)展潛力巨大。
短期看,通過(guò)改造利用現有天然氣管網(wǎng)是更佳選擇。由于管道鋪設難度大,一次性投資成本高,只有當氫氣下游需求足夠支撐大規模的氫能輸送時(shí),管道輸氫才具備明顯成本優(yōu)勢,在當前加氫站尚未普及、站點(diǎn)較為分散的情況下,管道運氫的成本優(yōu)勢并不明顯。研究結果表明,在含量較低時(shí)氫氣可以在不做重大技術(shù)調整的情況下?lián)交焯烊粴。通過(guò)天然氣管網(wǎng)摻氫輸送,無(wú)需投資建設新的基礎設施,可直接利用現有天然氣管網(wǎng)輸送氫氣,實(shí)現低成本、規;、連續性氫能供應。為充分利用現有天然氣管道,還需要解決管材、調壓站、流量計、探測器等配套裝備的摻氫適應性,并提升管網(wǎng)安全運行保障標準和技術(shù)。
輸氫管道投資拉動(dòng)效益顯著(zhù)。隨著(zhù)氫氣需求量和輸送量的增加,制氫端對電解槽的需求也有望增加。在管道的建設過(guò)程中,還需要配套相應的增壓站、集輸站點(diǎn),相應的氫氣壓縮設備、儲氫罐需求也將迎來(lái)增長(cháng)。氫能成本的降低也有助于促進(jìn)加氫站建設,改善其盈利水平。據預測,氫能儲運設備市場(chǎng)規模將達千億元級別。
采取管道輸氫的同時(shí),也要積極革新公路運輸技術(shù)。在輸氫管道無(wú)法覆蓋的市場(chǎng)末端,仍然需要公路運輸作為補充。日前,由上海交通大學(xué)等聯(lián)合研發(fā)的噸級鎂基固態(tài)儲氫車(chē)正式亮相。該車(chē)將氫氣存儲在鎂合金材料中,從運輸氣體變成運輸固體,可實(shí)現氫氣的長(cháng)距離、常溫常壓安全儲運,并具備大容量、高密度、可長(cháng)期循環(huán)儲放氫的能力,運氫成本僅為長(cháng)管拖車(chē)的三分之一。未來(lái),要繼續加大科技創(chuàng )新力度,研發(fā)新材料、新裝備,推動(dòng)更安全高效的新型儲運方式邁向商業(yè)化。
氫能運輸網(wǎng)絡(luò )的建設是一項系統性工程,應根據市場(chǎng)發(fā)展初期、中期和遠期不同階段的需求特點(diǎn),合理匹配低壓高壓、氣態(tài)液態(tài)固態(tài)等各類(lèi)儲運方式,逐步提高氫氣儲存和運輸能力,著(zhù)力破解綠氫“行路難”,為構建新型能源體系提供有力支撐。 (王軼辰 來(lái)源:經(jīng)濟日報)
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