氢能市场观察：纯氢管道运输成本及前景分析

大规模、低成本输氢运氢正在成为我国氢能产业快速发展的阻碍。当前，我国氢能产业处于起步阶段，全产业链关键核心技术自主可控是我国氢能产业高质量发展的关键。储运环节是制约当前我国氢能发展的瓶颈之一，安全高效的输氢技术是氢能大规模商业化发展的前提。

在大规模输送下，管道输氢具备明显成本优势。纯氢管道输氢成本为百公里1.3元/公斤-1.5元/公斤，管道输氢的成本远低于同等运输距离下长管拖车输氢及低温液态输氢成本。

目前，国内正在加紧开发纯氢管道的建设。今年4月，中国石化表示，“西氢东送”输氢管道示范工程已被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》，我国首个纯氢长输管道项目启动。

该管道起于内蒙古自治区乌兰察布市，终点位于北京市的燕山石化，全长400多公里，是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。管道建成后，将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢及交通用氢，大力缓解我国绿氢供需错配的问题，助力能源转型升级。

建设难：成本及技术成“两座大山”

目前，纯氢管道投资建设每公里大约为500-600万元。按照国内10万吨输氢规模计算，管道直径为DN500，造价为600万元，其中包括前期设计费用、管材、施工、征地、设备维护、压缩机、控制系统及电气系统等各项投资。

由于前期初始性投资较大，所以我国也在纯氢管道输氢基础上另辟蹊径——天然气掺氢管道运输。对于天然气掺氢而言，节约初始投资建设成本，但在末端需要进行天然气和氢气分离，成本将会增加3~5元/公斤。

除成本较高外，管道本身的材料问题也不容忽视。我国目前的天然气管网受制于钢材材料影响，无法直接运输纯氢。现有管道直接输氢将会出现“氢脆”问题，破坏管道材料。

氢进入金属材料内部易导致材料力学性能下降，管输工况下，由于内外应力综合影响，易出现氢鼓泡、氢致裂纹、延性降低等损伤，大大增加管材失效可能性。

研究开发高强度或耐氢脆管材，加快实现氢气管输系统降本增效，是满足当前规模化氢储运需求的重要途径，国内外在这方面已开展大量研究，包括氢致金属材料损伤机理、氢与管材相容性、氢对焊缝性能影响、焊接工艺，以及新型非金属管材开发等。

稳突破：纯氢管道加速建设

近日，我国首次高压力纯氢管道试验在国家管网集团管道断裂控制试验场完成6.3兆帕管道充氢测试和9.45兆帕管道爆破测试并取得圆满成功。标志我国在大规模输氢及纯氢管道技术创新上取得显著成绩，为未来大规模输氢运氢提供了技术支持和方向。

据悉，本次试验是国内首次对输氢非金属管道进行的高压在线测试，也是国内首次对非金属管道进行高压纯氢爆破试验。此次试验依托的国家管网集团管道断裂控制试验场，是继英国、意大利之后全球第三个管道断裂控制试验场。

纯氢管道建设亟需技术支撑和创新突破，我国首次高压力纯氢爆破测试的成功对于氢储运产业链而言可谓是里程碑事件。

目前国内现有氢气输送管道总里程约400公里，其中由我国自主建设的较长距离的典型纯氢输送管道有3条，总里程不足100公里。2015年建成的济源—洛阳氢气管道工程是国内目前已建管径最大、压力最高、输量最高的氢气管道，全长25km，年输氢量达10.04万吨。此外，目前正规划建设中国第一条长距离、高输量、燃料电池级氢气管道，即定州—高碑店氢气管道，全长164.7km，设计压力4.0MPa，最大输量可达10万吨/年。

有机构预计，仅氢气储运环节就有潜力构成一个千亿规模市场，在未来终端氢气售价中的30%将用于储运成本。从“西氢东送”这一庞大蓝图可以预见，未来我国各地区对于氢能的利用将成为能源利用中一大部分，而长距离、低成本、高输量将成为氢气输送的常见模式。