氢气的输运情况与经济性分析

当前氢能产业已经进入快速发展阶段。2021年，全球氢气产量约为每年7000万吨。中国是世界上最大的氢气生产国，每年产量2200万吨，约占世界产量的三分之一。但由于氢气体积能量密度极低且液化困难，其运输成本远远超过石油及天然气等传统燃料，达到交货成本的6%左右。而且随着规模经济与技术进步导致的制氢成本下降，运输成本的比重还会不断增加。

氢气的输运包括工业钢瓶、集装格、长管拖车、气体管道、液态氢气、有机液体、储氢合金等方法。单个工业氢气钢瓶的容积为40L，压力为15MPa，储氢为0.5kg。集装格由9~20个氢气钢瓶组成，储氢3~10kg，主要是实验室规模的氢气输运。100kg以上的氢气输运方法主要是长管拖车、气体管道、液态氢气。

在陆地上进行大量氢气输送时， 气体管道输送很有效。一般的氢气集装格和长管拖车中都有连接钢瓶的气体管道， 在陆地上能够铺设大规模、长距离而且高压的氢气管道进行氢气输送。管道运输是具有发展潜力的低成本运氢方式。低压管道适合大规模、长距离的运氢。由于氢气在低压状态(工作压力1~4MPa)下运输， 因此相比高压钢瓶输氢能耗更低， 但管道建设的初始投资较大。

有机液体以及氨气输运氢气也是正在开发的氢气储运方法，尤其是在长距离、大规模的氢气输送方面具有一定优势，但是杂质气体含量高，高纯氢气使用时需要重新纯化。固态合金输氢纯度高、安全性好， 但是输运能耗高、成本高，适合人口密集的区域以及短距离的氢气输运。长管拖车输运氢气成本随距离的增加显著， 适合300km以内的输氢， 距离超过300km时， 液氢和管道输氢更合适， 输氢量越大， 这种趋势越明显。