天然气|星空行研︱氢能储运，漫漫征途从未停步佛吉亚

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作者/星空下的烤包子
编辑/菠菜的星空
排版/星空下的小鱼
9月底，联合国召开能源高级别对话会，全球政要纷纷出席，我国某重要部门在演讲中提到：“作为全球能源科技发展的推动者，中国将加快部署新型储能、氢能等关键技术的研发、推广和应用。 ”此话一出，也算是给氢能产业的企业家、经理人、投资者等吃了一颗定心丸。
氢能产业的商业化发展，看似很远，又看似很近。
氢能在我国能源自主战略体系中的地位不言而喻。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》中披露，到2030年，中国氢气需求量将达到3500万吨，在终端能源体系中占比5% ，到2050年这个数字将达到至少10% ，并且可以减少7亿吨二氧化碳排放。同时，欧阳明高院士也曾表示，氢能战略是国家的大战略，也是碳中和的重要组成部分，未来在可再生能源的长周期储能调峰中将扮演重要角色。
但我们还要清醒的意识到，在氢能的发展上，我们与日本、欧盟等发达国家或地区仍有一定的差距，产业化起步慢、核心技术被“卡脖子”、技术路线图不明确，仍是我们在奋起直追的道路上需要克服的重重阻碍。
一.行业的趋势在何方？将氢能产业链图谱打开，上游制取，中游储运，下游应用，每个环节的玩家分工明确，各司其职。而在产业链中，决定氢能应用关键的是安全高效的氢能储运技术。
天然气产业发展了200多年，储运技术已能较为完美地实现高效、低成本、安全，而目前氢气的储运技术一定程度上限制了氢能源的各种应用场景，尤其是氢燃料电池车，毕竟车上也需要安置气瓶。
所以说，氢能储运是产业发展需要重点突破的环节。
图片来源：BNEF ，东吴证券研究所
为什么氢气的储运，相较天然气有这么大的难度呢？一方面氢气是世界上密度最小的气体，体积能量密度低，扩散系数大，容易泄露；另一方面，氢能燃点低，爆炸极限宽（爆炸极限是4.1%~74.2%），所以氢气的物理化学性质也决定了其有天然的储运劣势，是“双刃剑”的另一面。
从技术层面看，氢气的储运一共有气态、液态和固态三种方式，每种方式各有优缺点。目前应用最广泛的是高压气态长管拖车运输，成本最低，技术最成熟，但运输距离和载氢量较液态储氢仍有不小的差距。由于是高压运输，也存在一定泄露爆炸隐患，安全性能较差。所以，高压气态长管拖车主要用于少量氢气、短距离运输的需要。液态储氢的成本过高、固态储氢的技术尚未成熟。
图片来源：中国氢能联盟
如果加氢站是氢能产业的“心脏” ，那管道就是“大动脉” ，长管拖车就是“毛细血管” 。
随着运输规模的上升，未来更为理想的运输方式必然是管道运输。中石油凭借着在石油天然气行业的积累，积极谋求转型，建设氢气管道工程，以供应雄安新区。据统计，截至 2017 年底，我国氢气管道总里程约400公里，主要分布在环渤海湾、长三角等地。而欧洲在2017年底约有1598公里氢气管道，美国有2575公里氢气管道。但也不要过于悲观，据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》报道， 2030年，我国氢气管道将达到3000公里。
所以，信心还是要有的，万一理想实现了呢？
管道运输的一个重要问题就在于氢气容易出现“氢脆”问题。氢脆通常表现为钢材的塑性显著下降，脆性急剧增加，钢材出现破坏的情形，所以管道必须使用蒙耐尔合金等特殊材料，导致管道运输的前期投资成本大，目前氢气管道造价约63万/公里，是天然气管道造价的2.5倍。
欧盟的管道建设计划或许对我们有一定借鉴意义。
看一下欧盟做的氢气管网规划，欧盟预计到2030年将建立起第一阶段长度约6800公里的管道网络，到2040年，预计氢能网络将达到23000公里，其中75％由转换后的天然气管道组成。现在你是不是能理解，中石油为什么要布局氢气管道呢？历史责任+转型优势，二方面缺一不可。