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高昂的氫氣運(yùn)輸成本阻礙了氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和氫氣的大規(guī)模利用。為解決這一難題，德國(guó)傳輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)協(xié)會(huì)FNB gas提出了在德國(guó)全國(guó)范圍建立氫基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)劃，其中包括建設(shè)總長(zhǎng)度達(dá)5900公里的輸氫管道，以達(dá)到降低氫氣運(yùn)輸成本，大規(guī)模推廣使用氫氣的目的。目前世界范圍內(nèi)輸氫管道總長(zhǎng)度不足5000公里，這意味著德國(guó)的氫氣管道長(zhǎng)度將長(zhǎng)于全球現(xiàn)有的輸氫管道總長(zhǎng)度！圖1 FNB氫氣管道建設(shè)遠(yuǎn)景圖值得注意的是，這個(gè)管道系統(tǒng)90%的管道將基于現(xiàn)有的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)，這將大幅降低氫氣管道的建設(shè)成本。FNBgas負(fù)責(zé)人Ralph Bahke說(shuō)道：“傳輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商致力于在現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)氫氣。我們正在全速研究具體的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃解決方案，以確保系統(tǒng)整合成功。” 此前，德國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)了在天然氣管道中摻入20%氫氣的示范項(xiàng)目，這個(gè)數(shù)值目前被認(rèn)為是天然氣管道運(yùn)輸氫氣的安全上限。FNB計(jì)劃在現(xiàn)有天然氣管道上實(shí)現(xiàn)氫氣管道運(yùn)輸?shù)捻?xiàng)目對(duì)于氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重大意義，能夠大幅降低氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本，將氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展向前推進(jìn)一大步！管道輸送是氣體大規(guī)模、長(zhǎng)距離、低成本運(yùn)輸?shù)姆绞?，然而?shí)現(xiàn)管道輸氫氣并非易事。除了氫氣應(yīng)用規(guī)模較小之外，還有以下三點(diǎn)原因造成了氫氣管道建設(shè)緩慢：（1）管道材質(zhì)問(wèn)題。由于氫氣分子極小，極易滲透到鋼管內(nèi)部，導(dǎo)致鋼管發(fā)生氫脆、氫致開(kāi)裂等損傷，其管道運(yùn)輸成本往往大于同能量流率下天然氣管道運(yùn)輸?shù)某杀荆?/span>（2）氫氣運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題。氫分子屬于易燃易爆氣體，其爆炸極限為體積濃度4.0%至75.6%，范圍遠(yuǎn)廣于天然氣等氣體，需要有嚴(yán)格的管理標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)急方案；（3）成本問(wèn)題。有數(shù)據(jù)顯示，在美國(guó)，天然氣管道的造價(jià)僅為12.5萬(wàn)—50萬(wàn)美元/公里，但氫氣管道的造價(jià)大約為30萬(wàn)—100萬(wàn)美元/公里，是天然氣管道造價(jià)的2-3倍。選擇合適的鋼管材質(zhì)，確定相應(yīng)的技術(shù)要求，將氫氣對(duì)鋼管的損傷程度降到最低，同時(shí)降低氫氣的爆炸風(fēng)險(xiǎn)和建設(shè)成本成為輸氫管道建設(shè)的關(guān)鍵。各國(guó)加快氫氣管道網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度目前國(guó)內(nèi)外低壓氫氣管道運(yùn)輸尚處于初步發(fā)展階段。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，到2016年，美國(guó)擁有2608公里的輸氫管道，歐洲擁有1598公里的輸氫管道，我國(guó)則僅有100公里輸氫管道。全球范圍內(nèi)輸氫管道總長(zhǎng)度不到5000公里，與總長(zhǎng)度達(dá)到兩百萬(wàn)公里級(jí)別油氣管道相比是數(shù)量級(jí)上的差距。出于示范性質(zhì)與建設(shè)成本方面考慮，大多數(shù)管道輸氫項(xiàng)目采用了天然氣管道摻氫的方式。表1 世界各國(guó)氫氣管道建設(shè)情況 
數(shù)據(jù)來(lái)源：《摻氫天然氣管道輸送安全技術(shù)》 氫云鏈整理
值得注意的是，國(guó)際上的氫氣管道呈現(xiàn)壟斷態(tài)勢(shì)，基本集中在四大氣體巨頭手中。這與目前氫氣主要用于工業(yè)生產(chǎn)有密切關(guān)系。隨著氫氣逐漸向能源轉(zhuǎn)換，氫氣管道可能將向油氣管道公司集中。表2 企業(yè)運(yùn)營(yíng)氫氣管道長(zhǎng)度情況
數(shù)據(jù)來(lái)源：《摻氫天然氣管道輸送安全技術(shù)》 氫云鏈整理 目前國(guó)內(nèi)已建成多個(gè)管道輸氫項(xiàng)目，若包括天然氣摻氫項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)已擁有數(shù)百公里的氫氣運(yùn)輸管道。隨著國(guó)內(nèi)氫能源產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度加快，氫氣管道網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也將提上日程。
表3 國(guó)內(nèi)部分管道輸氫項(xiàng)目
國(guó)際上近期也加強(qiáng)了對(duì)氫氣管道項(xiàng)目的研究與實(shí)踐，以下是部分海外輸氫管道項(xiàng)目實(shí)踐情況。2019年11月，法國(guó)天然氣管道運(yùn)營(yíng)商表示，從2030年起，法國(guó)天然氣網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)進(jìn)行改造，以管道輸送天然氣與20%氫氣的混合物。其他運(yùn)營(yíng)商則表示，法國(guó)網(wǎng)絡(luò)最初可使用混合了6%氫氣的天然氣。這些運(yùn)營(yíng)商建議政府設(shè)定到2030年達(dá)到10%的目標(biāo)，然后再設(shè)定20%的目標(biāo)。2019年10月消息，意大利計(jì)劃將于2019年年底在意大利南部坎帕尼亞的ContursiTerme管網(wǎng)中測(cè)試10%的氫氣與天然氣混合。此前于2019年4月，意大利Snam企業(yè)在該地將5%氫氣和天然氣混合，納入意大利天然氣管網(wǎng)并成功完成輸送。2019年8月，德國(guó)天然氣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商協(xié)會(huì)（FNBGas）指出，鑒于德國(guó)的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，氫氣適合在德發(fā)展，并敦促政府逐年遞增天然氣管網(wǎng)納入氫氣、甲烷等脫碳?xì)怏w的比例，如從2021年的1%升至2030年的10%。此前，德國(guó)公用事業(yè)公司意昂（E. on）啟動(dòng)將更高比例氫氣混合物摻入天然氣管網(wǎng)的測(cè)試項(xiàng)目，計(jì)劃將天然氣管網(wǎng)的摻氫率提至20%。2019年9月，英國(guó)基爾大學(xué)開(kāi)展試驗(yàn)，將20%體積的氫氣摻雜至一個(gè)由大學(xué)運(yùn)營(yíng)的內(nèi)部天然氣管網(wǎng)中，向100個(gè)家庭和30個(gè)教學(xué)樓提供混合燃?xì)狻?/span>資料顯示，該試驗(yàn)是為期6年的HyDeploy項(xiàng)目的子項(xiàng)目之一。HyDeploy項(xiàng)目于2017年啟動(dòng)，項(xiàng)目目標(biāo)是到2023年，氫氣生產(chǎn)商可直接向天然氣網(wǎng)絡(luò)中注入氫氣。根據(jù)計(jì)劃，HyDeploy項(xiàng)目剩余兩項(xiàng)試驗(yàn)將分別于2020年及2021年在英國(guó)東北部的NGN網(wǎng)絡(luò)及西北部的Cadent網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。 荷蘭Ameland曾于2008-2011年開(kāi)展了有關(guān)將風(fēng)電制氫摻入當(dāng)?shù)靥烊粴夤芫W(wǎng)的研究。其中2010年年均氫氣摻入體積分?jǐn)?shù)達(dá)到12%。韓國(guó)天然氣公司計(jì)劃在2030年前投資40億美元在韓國(guó)建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施，包括25座制氫設(shè)施和全長(zhǎng)700公里的管道。編輯：陳丹 校對(duì)：楊東川 審核：楊東川
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