尽管氢能发展已进入快车道,受到遵循碳达峰与碳中和目标的指引,但仍受到氢运输规模小、成本高的制约。采用天然气管网作为输送氢气的方式具有资金投入少、传输距离远、调节氢气输送量等优点,是一种高效经济的输送方式,具有巨大的潜力。
天然气管网输氢技术探索
氢能是一种可再生环保的能源,可以灵活跨越行业、时间和地域,有效减少对风能、光能和水能源的浪费,在能源转型的过程中发挥系统性作用,为实施脱碳深度布局的能源、交通、行业等行业提供助力。随着世界各国碳中和学习目标的出台,减碳的紧迫性急剧增加上升,氢能产业的发展将进入企业加速期。在氢能产业链的生产、储存、运输、加工和利用五大环节中,迫切需要改变小规模、高成本运输的局面。
氢运输企业规模小、成本高是目前主要制约氢能发展的“卡脖子”环节。目前,氢气运输方式主要分为长管拖车运输、管道运输和液氢罐运输。
长管拖车以及运输系统高压氢气是我国社会主要的氢气进行运输管理方式,但每辆车所载氢气量仅为200-300公斤,占其总载重比例只有1%-2%。长筒拖车,运输效率低。在距离为200公里的范围内,运输氢气的成本大约为每公斤11元,与煤制氢的成本相当。随着技术的进步,气瓶运输的成本和长管拖车加氢的时间都有所降低,从而降低了氢气运输的成本,但降幅有限。
天然气管网在氢气输送能力方面发展具有中国诸多技术优势,是一种社会理想的经济、高效、规模化的输送方式。通过将氢气混入天然气并通过天然气管网输送到目的地,将氢气分离或直接使用富氢天然气来实现碳排放减少的原理,具有诸多优点。
初始资本投资需求较低是天然气基础设施再利用的一大优势,单位投资金额为600万元/公里,较纯天然气管道的投资量降低了一半。根据中国氢能联盟的数据,到2050年,我们对氢的需求将接近6000万吨。如果氢气通过纯氢管道输送(参见济洛管道参数) ,前期投资约为1000亿元人民币。利用现有的天然气管网,可以以相对较小的资金投入实现大规模、低成本的氢气联网输送,这也是解决大型管道建设项目融资难的有效途径之一。
其次,天然气管网系统覆盖全国范围广,可实现通过氢气的长距离输送。中俄东线天然气管道工程已经成为全球最长的天然气管道系统,总长超过8000公里,它可以利用天然气管网来快速实现大距离氢气输送,把氢气产区与消费区联系起来。天然气管网接触终端将涵盖多种用户,包括电站、工业企业、加氢站和居民等,为他们提供氢能服务。