大規模輸氫管網建設元年開啟，預計2030年我國將突破5000公里

　　隨著可再生能源利用技術和裝備的持續突破與迭代，可再生電力成本持續下降，促進可再生能源制氫(簡稱“綠氫”)成本不斷下降，綠氫經濟性的持續優化推動各領域綠氫應用需求快速擴大。據中國產業發展促進會氫能分會觀察分析，巨大的應用潛力將帶動綠氫長距離大規模運輸需求日趨強烈，低成本穩定的大規模氫儲運技術已成為決定綠氫規?；瘧眠M程的關鍵因素之一。

　　管道輸氫是氫氣跨地域長距離運輸的有效途徑，完善的輸氫管道網絡是破除綠氫消納瓶頸，實現可再生能源跨地域調配的必要支撐。據中國產業發展促進會氫能分會統計，截至目前，全國已有29個省級行政區發布了氫能產業發展專項規劃或實施意見，其中有27個省級行政區將管道輸氫技術與裝備研發和開展管道輸氫試點示范列入重點工作。據中國產業發展促進會氫能分會分析預測，到2030年，我國各類輸氫管道建成總里程將突破5000公里，并將在2035年前達到萬公里級別。

　　1、中國大規模輸氫管網建設元年開啟

　　2024年以來我國輸氫管道建設喜訊連連，一張覆蓋全國的輸氫管網建設藍圖正在徐徐展開。其中內蒙古作為全國氫能產業發展與投資的熱土，在積極擴大綠氫生產規模的同時，加快推動輸氫管網建設。

　　2024年8月2日，國內首條具備摻氫輸送能力的長距離高壓管道項目包頭-臨河輸氣管道工程(2#-5#閥室)順利通過驗收，項目全線有望在8月底試運行，在10月份實現達產保供目標。該管道全長258公里，摻氫比例可達10%，最大年輸氫能力可達1.2億立方米。2024年7月11日，具備摻氫能力20%的固陽-白云鄂博輸氣管道在包頭市正式開工，該管道全長125公里。2024年5月16日，總長1145公里，橫跨內蒙古、山西省、河北省、北京市和天津市5個省市的全國首個長距離純氫管道工程-內蒙古烏蘭察布市至京津冀地區氫氣輸送管道工程完成項目安全評價招標。除內蒙古外，全國多個地區輸氫管道建設取得積極進展，據中國產業發展促進會氫能分會統計，2024年以來，全國已有10個輸氫管道項目公布了最新進展。

　　表1 2024年我國輸氫管道項目進展匯總

　　2、管道輸氫技術加速成熟

　　氫氣管道輸送包括純氫管道和天然氣摻氫管道兩種，兩種技術路線又都包括高壓和低壓兩條路線，不同技術路線之間具有較大差別，且其優缺點和應用場景均有所不同，相比之下低壓氫氣管道技術更加成熟。

　　在摻氫輸送方面，近年來隨著國內摻氫示范應用逐步開展，摻氫比例已從5%逐漸增長至24%，但示范應用仍集中于下游城燃領域，現有干線管道多采用X70、X80管材，易發生氫脆，因此尚未開展摻氫示范應用，在建干線管道已具備20%摻氫能力。

　　在純氫輸送方面，當前國內已建成氫氣輸送管道設計壓力均不高于4MPa，管道材質為L245或20#碳素鋼。據中國產業發展促進會氫能分會統計，截至2024年7月，我國各地區規劃建設的純氫管道總長度已超過5000公里，我國純氫管道建設已經逐步向大口徑、長距離、大規模輸氫轉變，部分規劃管道已開始采用L360管線鋼，設計壓力達到6.3MPa，管徑達到610毫米，最大輸氣能力已達10萬噸/年級別。

　　表2 管網輸氫不同技術路線對比

　　數據來源：中國產業發展促進會氫能分會

　　3、我國管道輸氫技術仍然面臨多方面挑戰

　　在低壓管道摻氫輸送方面，管道摻氫輸送及隨動摻氫技術已基本成熟，但仍需進一步明確下游用戶的適應范圍并開展安全性分析。目前國內關于摻氫天然氣對管道影響的研究涉及氫含量較低，且樣本數量較少，尚處于數據積累階段，尤其對站場管、彎管、壓縮機等裝備材料的相容性研究數據積累相對薄弱。

　　在摻氫設備和氫分離設備開發與應用方面，天然氣摻氫設備主要在城燃領域進行應用，目前投產的示范項目流量較小(≤10萬標方/天)、壓力較低(≤4MPa)，大流量摻混系統的工程示范數據不足，大流量摻混工藝與裝置有待進一步研發。

　　在高壓氫氣管道裝備開發方面，近幾年，通過對壓縮機氫氣進出口合理設置緩沖器等優化設計，有效地消除了壓縮機工作振動，提高壓縮機使用壽命及生產效率，但可靠性與穩定性方面仍有提升空間。此外，大流量離心式壓縮機組的設計、制造仍處于研究階段。

　　在管道計量系統方面，主要包括體積計量和能量計量兩種，當前雖取得技術上的突破但國產替代比例上還有待提升。

　　在高壓輸氫管道材料開發方面，高鋼級抗氫管材及阻氫涂層技術是當前管材開發的重點，可顯著提高管道的輸氫能力，國內預計在2030年左右取得突破并進入試用階段。

　　4、管道輸氫經濟性分析

　　在管道摻氫經濟性方面，決定摻氫運輸經濟性的關鍵在于摻氫比例和管道壓力。對于低壓管網摻氫而言，管道摻氫輸送的成本基本可以忽略不計。對于高壓長輸管道而言，當摻氫比小于3%時，管道摻氫輸送的成本基本可以忽略不計;當摻氫比大于3%時，需對長輸管道系統進行評估與改造，其管輸費用約為0.5~1.0元/(千標方·公里)，包括改造費用以及壓縮機運行功耗增加造成的成本上升等。此外提高摻氫比例可有效降低分離提純成本，當摻氫比例為10%時，氫氣分離提純成本為2.3~5.7元/標方的，當摻氫比例上升至20%時，氫氣分離提純成本降低至1.4~5.1元/標方。

　　在純氫管道經濟性方面，提高輸送壓力可有效降低氫氣運輸成本。對于低壓純氫管道系統，其運輸成本相對較高，約為3.5~10.0元/(千標方·公里)，主要構成為工程建設投資，受管道負荷率影響顯著。對于高壓純氫管道系統而言，其運輸成本將大幅下降，預計成本將在0.5~1.37元/(千標方·公里)，主要構成為工程建設投資、壓氣站運行費用等，受管道負荷率影響同樣顯著。

　　5、管網輸氫發展趨勢展望

　　管道輸氫是實現氫氣大規模、網絡化運輸最具潛力的技術之一，高壓力、大口徑、長距離的輸送技術是未來發展方向。

　　我國管道輸氫技術圖譜

　　對于純氫管道，在材料與工藝方面，開發適用于高壓輸氫管道的高鋼級抗氫管材、非金屬管材及阻氫涂層技術，探索滿足高壓氫氣環境服役要求的焊材及合適的焊接工藝，研究管體、管體焊縫及環焊縫臨氫環境服役性能評價方法，提出臨氫環境管材氫脆敏感性、斷裂韌性等關鍵指標將是近期重點工作。在核心裝備方面，開展大輸量、高壓力壓縮機組，大口徑、高壓力閥門等裝備的研發，是保障高壓氫氣管道工程的順利實施的關鍵。同時，開展管道斷裂控制技術及全尺寸試驗驗證，并針對典型失效模式，如爆炸、泄露、噴射火等開展失效后果研究，建立高壓氫氣泄漏擴散特性及模型，將為高壓氫氣管道安全運行提供保障。

　　對于摻氫管道，對現役天然氣管材及設備進行相容性評價，開展高摻氫比例下管材性能劣化與損傷機理研究，完善天然氣摻氫管道缺陷適用性評價方法將是近期重點工作。

　　預計2025年前后，我國將形成完善的天然氣管道摻氫輸送適用性評價技術，實現2~3個氫氣管道示范項目平穩運行，部分天然氣管道摻氫量達到5%。預計到2030年，我國各類輸氫管道建成總里程將突破5000公里;預計到2035年，天然氣管道摻氫輸送技術基本具備廣泛推廣條件，實現“西氫東送”且成本可控，氫氣管道(含摻氫天然氣管道)總里程達到萬公里級別。2050年，高壓力大口徑長輸管道輸氫技術成熟且經濟可行，完成覆蓋全國范圍的純氫管道及摻氫天然氣管道系統建設。