管道輸氫:高效經濟的長距離輸氫

近年來，中國氫能利用技術逐步發展，生產規模不斷擴大。根據國家發改委和能源局的發展規劃，到2050年，氫能將成為能源結構的重要組成部分。

然而，氫氣的來源并不是均勻分布的，這就需要將氫氣運輸到適當的市場。氫的運輸方式多種多樣。目前，氣態氫仍是氫氣輸送的主要方式。

管道運輸被認為是一種非常重要的氫氣運輸方式。
氫氣管道輸送是指在氫氣生產工廠、氫氣站和氫氣裝置之間建設管道，氫氣以氣態形式輸送。

根據輸送距離，管道輸氫分為長距離管道和短距離管道，前者主要用于制氫工廠與氫氣站之間的長距離運輸，輸氫壓力較高、管道直徑較大。后者主要用于氫氣站與各個用戶之間的氫氣配送，輸氫壓力較低，管道直徑較小。

根據氫氣純度，又可分為天然氣摻氫管道和純氫管道，前者是指在氫能發展初期，利用現有的天然氣管道，將氫氣加壓后輸入，使氫氣與天然氣混合輸送的方式。后者是指專門用于純氫氣運輸的管道，但鋪設難度大、投資成本較高，是氫能管網建設的目標形態。

未來，隨著用氫需求量的增加，長管拖車這種運輸方式無法滿足客戶需求。而管道作為規?；瘹錃廨斔椭匾绞?，具有運輸體量大、距離遠、能耗損失低、經濟高效等多重優勢。以管道運能利用率60%為參考，將管道運輸與長管拖車、液罐槽車運輸成本進行對比。可以看出，在未來長距離、大規模的氫氣運輸中，管道輸氫成本低廉，經濟高效，有望成為的運輸模式。

氫氣管輸已有80余年歷史，全球范圍內氫氣輸送管道總里程已超過5000km，絕大多數由氫氣生產商運營，主要用于工業原料供應。國外氫氣管道起步較早，美國、歐洲早布局鋪設氫氣管道網絡。目前輸氫管道多的國家是美國，總里程已經超過2700km；歐洲的氫氣輸送管道長度也達到1770km。

在管道輸氫方面，我國研究起步相對較晚，輸氫管道規模較小，總里程約400公里，在用管道有百公里左右，輸送壓力為4MPa。隨著氫能快速發展，我國正加快氫氣管道建設，已公布規劃的氫氣管道建設項目有10個，規劃總長度將超1500km。

氫氣管道的許多規范和標準與天然氣管道相似，但兩種氣體物理性質差異較大，因此規范和標準還存在一些不同之處，不能直接采用天然氣管道標準規范進行設計建設。我國雖然建成了部分氫氣管道，已積累了一定的管道設計、施工、運行和維護經驗，但還沒有一套完整的氫氣管道標準，目前相關部門正在編纂，亟待建立發布。

國際上，關于氫氣長輸管道的標準：主要有3個，美國機械工程師協會編制的ASME B31.12—2014 《氫用管道系統和管道》、適用于將氫氣從制造廠輸送到使用地的長輸管道、分輸管道和服務管線。

另外就是歐洲壓縮氣體協會的 CGA G-5.6—2005（R2013）《氫氣管道系統》和亞洲工業氣體協會的AIGA 033/14 《氫氣管道系統》。這兩者內容基本一致，均適用于純氫及氫混合物的輸送和配送系統，于氣態產品，溫度范圍在-40~175 ℃之間，總壓力為 1~21 MPa 。

因為管道材料與氫氣長期接觸，氫會侵入到材料內部，導致金屬材料出現損減、裂紋擴張速度加快和斷裂韌性的下降，從而產生氫脆、滲透和泄漏等風險。研究表明，氫氣壓力、純凈度、環境溫度、管道強度水平、變形速率、微觀組織等因素均會影響管道的損傷程度。此外，氫氣對于管道配套的相關設施，如儀表、閥門等，也會有一定的影響。

中國工程院院士鄭津洋，表示：氫氣管道運輸想要中國進行大規模商業化應用，主要存在兩個的技術難關：一是關鍵技術，包括低成本、度的抗氫脆材料、高性能的氫能管道的設計制造技術、管道運行和控制技術以及應急和維護的技術；二是相關裝備國產化，像大流量的壓縮機，氫氣計量的設備閥門、儀表等。

近年來，氫氣作為一種清潔能源，被大家所熟知。世界主要能源大國均制定了氫能源發展目標和戰略，投入研發力度巨大。有相關數據顯示，到2030年，氫能產業將成為我國新能源戰略的重要組成部分和新的經濟增長點，高壓氫氣長輸管道建設里程將達到3000km。

隨著氫能的發展與相關技術的成熟和完善，大規模集中制氫和氫的長距離運輸是未來趨勢。高效經濟的管道運輸方式，是氫能實現大規模商業化發展的重要方向。