近年來，國內(nèi)氫能利用技術(shù)逐步發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。根據(jù)國家發(fā)改委、能源局的發(fā)展規(guī)劃，到2050年氫能將成為能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。然而氫氣的來源并非均勻分布，這就需要將氫氣運輸?shù)较鄳氖袌?。氫氣的運輸方式多種多樣，目前仍以氣態(tài)氫為主， 管道運輸被視為非常重要的氫氣運輸方式。

管道輸氫

氫氣的管道運輸，是指在制氫工廠與氫氣站、用氫單位等之間建設(shè)一定的管道，氫氣以氣態(tài)形式進行運輸?shù)姆绞?。根?jù)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(jù)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(fā)展初期，利用現(xiàn)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?shù)墓艿?，但鋪設(shè)難度大、投資成本較高，是氫能管網(wǎng)建設(shè)的終極目標形態(tài)。

大規(guī)模 長距離 低成本

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(guī)?；瘹錃廨斔椭匾绞?，具有運輸體量大、距離遠、能耗損失低、經(jīng)濟高效等多重優(yōu)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，結(jié)果參見下圖?？梢钥闯觯谖磥黹L距離、大規(guī)模的氫氣運輸中，管道輸氫成本低廉，經(jīng)濟高效，有望成為最優(yōu)的運輸模式。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

氫氣管輸已有80余年歷史，全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程已超過5000km，絕大多數(shù)由氫氣生產(chǎn)商運營，主要用于工業(yè)原料供應。國外氫氣管道起步較早，美國、歐洲最早布局鋪設(shè)氫氣管道網(wǎng)絡(luò)。目前輸氫管道最多的國家是美國，總里程已經(jīng)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(guī)模較小，總里程約400公里，在用管道僅有百公里左右，輸送壓力為4MPa。隨著氫能快速發(fā)展，我國正加快氫氣管道建設(shè)，已公布規(guī)劃的氫氣管道建設(shè)項目有10個，規(guī)劃總長度將超1500km。

氫氣管道建設(shè)標準

氫氣管道的許多規(guī)范和標準與天然氣管道相似，但兩種氣體物理性質(zhì)差異較大，因此規(guī)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(guī)范進行設(shè)計建設(shè)。我國雖然建成了部分氫氣管道，已積累了一定的管道設(shè)計、施工、運行和維護經(jīng)驗，但還沒有一套完整的氫氣管道標準，目前相關(guān)部門正在編纂，亟待建立發(fā)布。

國際上，關(guān)于氫氣長輸管道的標準：主要有3個，美國機械工程師協(xié)會編制的ASME B31.12—2014 《氫用管道系統(tǒng)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(wù)管線。

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

技術(shù)亟待突破

因為管道材料與氫氣長期接觸，氫會侵入到材料內(nèi)部，導致金屬材料出現(xiàn)損減、裂紋擴張速度加快和斷裂韌性的下降，從而產(chǎn)生氫脆、滲透和泄漏等風險。研究表明，氫氣壓力、純凈度、環(huán)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(guān)設(shè)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(guī)模商業(yè)化應用，主要存在兩個的技術(shù)難關(guān)：一是關(guān)鍵技術(shù)，包括低成本、高強度的抗氫脆材料、高性能的氫能管道的設(shè)計制造技術(shù)、管道運行和控制技術(shù)以及應急和維護的技術(shù)；二是相關(guān)裝備國產(chǎn)化，像大流量的壓縮機，氫氣計量的設(shè)備閥門、儀表等。

發(fā)展趨勢

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(fā)展目標和戰(zhàn)略，投入研發(fā)力度巨大。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2030年，氫能產(chǎn)業(yè)將成為我國新能源戰(zhàn)略的重要組成部分和新的經(jīng)濟增長點，高壓氫氣長輸管道建設(shè)里程將達到3000km。隨著氫能的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的成熟和完善，大規(guī)模集中制氫和氫的長距離運輸是未來趨勢。高效經(jīng)濟的管道運輸方式，是氫能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的重要方向。