氫是一種非常清潔的能源，無色無味無毒，電化學(xué)反應(yīng)后只產(chǎn)生水，完全零排放并且可以循環(huán)使用。作為二次能源來源多樣、終端零排、用途廣泛，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗壳埃瑲淠苷蔀槿蚰茉醇夹g(shù)革命的重要方向和構(gòu)成未來能源戰(zhàn)略的組成部分，對保障國家能源安全應(yīng)對全球氣候變化具有重大意義。“西氫東送”輸氫管道示范工程已被納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》，標(biāo)志著我國氫氣長距離輸送管道進(jìn)入新發(fā)展階段。那么，什么是“西氫東送”？為什么要“西氫東送”？
什么是“西氫東送”？
首個“西氫東送”輸氫管道示范工程
起于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市，終點(diǎn)位于北京市的燕山石化，管道規(guī)劃經(jīng)過內(nèi)蒙古、河北、北京等3省區(qū)市、9個縣區(qū)，全長400多公里——這是我國首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長距離的純氫輸送管道。
管道一期運(yùn)力10萬噸/年，預(yù)留50萬噸/年的遠(yuǎn)期提升潛力。同時，將在沿線多地預(yù)留端口，便于接入潛在氫源。
管道建成后，將用于替代京津冀地區(qū)現(xiàn)有的化石能源制氫及交通用氫，助力京津冀氫能走廊的高效構(gòu)建；大力緩解我國綠氫供需錯配的問題，對今后我國跨區(qū)域氫氣輸送管網(wǎng)建設(shè)具有戰(zhàn)略性的示范引領(lǐng)作用，助力我國能源轉(zhuǎn)型升級。
事實(shí)上，全球利用管道輸送氫氣至今已有80余年歷史，早在1938年，德國就建成了世界上第一條氫氣長輸管道，全長215公里，主要用于化工廠氫資源匹配利用。隨著氫氣利用量增大和應(yīng)用場景多樣化，目前全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道規(guī)模越來越大，總里程已超過4600公里。
為什么要“西氫東送”？
專家解讀：為什么要“西氫東送”
我國內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、寧夏、青海等地風(fēng)光綠電資源富足，這意味著我國西部地區(qū)具有大規(guī)模綠氫資源潛力。另外，我國東部地區(qū)和南部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，氫能無論是工業(yè)應(yīng)用還是民用，都具有巨大市場潛力。
“西氫東送”都是能源與市場匹配的最佳路徑，可以有效解決能源分布與市場分布之間的錯配，助力我國能源產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。
根據(jù)氫能的形成過程，一般將氫能分為灰氫、藍(lán)氫與綠氫。
灰氫主要是通過煤炭、天然氣等化石燃料轉(zhuǎn)化反應(yīng)制備的氫氣，在生產(chǎn)過程中會有二氧化碳等排放。目前，市面上絕大多數(shù)氫氣是灰氫，約占當(dāng)今全球氫氣產(chǎn)量的95％。
藍(lán)氫，是指采用了碳捕集措施的化石能源制得的氫氣，碳排放強(qiáng)度大幅度降低。
綠氫，則是指利用可再生能源分解水得到的氫氣。
目前，我國東部地區(qū)也是有氫氣資源的，但是這些氫氣大都是石化企業(yè)的工業(yè)副產(chǎn)氫氣，且成本比較高。我國西部地區(qū)風(fēng)光資源豐富，可再生能源發(fā)電發(fā)展迅速，選擇在西部發(fā)展綠氫產(chǎn)能，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
目前，在新疆、內(nèi)蒙古等地，一批光伏風(fēng)電制綠氫項(xiàng)目正在建設(shè)當(dāng)中。
“西氫東送”有何重大意義？
如何把內(nèi)蒙古乃至我國西部的綠氫，運(yùn)送到東部市場需求旺盛的區(qū)域，一直是制約綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。
目前，長管拖車仍是我國長距離氫氣運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞剑@種方式成本較高、效率較低，也是造成終端用氫成本高的主要原因之一，極大制約了產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。據(jù)了解，如果采取汽車運(yùn)輸，那么輸氫成本最終可能會占到終端售價的40%至50%。
而輸氫管道可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長距離輸送氫氣，并且兼顧經(jīng)濟(jì)性。
另外，由于風(fēng)力、光伏發(fā)電具有間歇性、波動性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，而電網(wǎng)建設(shè)和消納機(jī)制存在一定滯后，就產(chǎn)生了“棄風(fēng)棄光”。氫儲能可以彌補(bǔ)其他儲能形式的短板，將大量的棄風(fēng)、棄光轉(zhuǎn)化成氫進(jìn)行儲能。隨著“西氫東送”管道的建設(shè)投產(chǎn)，周邊發(fā)電企業(yè)可以利用“棄風(fēng)棄光”發(fā)電制氫，通過管道輸送出來，構(gòu)成源網(wǎng)荷儲氫的一個重要組成方式。
如何實(shí)現(xiàn)“西氫東送”？
加快氫氣管道建設(shè)同時發(fā)展混合氫氣運(yùn)輸
我國天然氣管道網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，截至2021年，全國主干天然氣管道總里程達(dá)到11.6萬公里，已形成“西氣東輸”“北氣南下”供氣格局，實(shí)現(xiàn)“全國一張網(wǎng)”全面互聯(lián)互通。
相比之下，我國的氫氣管道建設(shè)仍處于起步階段，截至目前，國內(nèi)總里程僅400公里，在用的管道只有百公里左右，管道建設(shè)進(jìn)度較慢。
因此，一方面要加快氫氣管道的建設(shè)，一方面利用現(xiàn)有的天然氣管道進(jìn)行混合氫氣運(yùn)輸，也是一個不錯的選擇。天然氣摻氫管輸已被多個國家列入氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，目前全球已開展近40個摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)應(yīng)用示范項(xiàng)目。
4月16日，中國石油宣布，用現(xiàn)有天然氣管道長距離輸送氫氣的技術(shù)獲得了突破。
我國長距離輸氫技術(shù)獲突破
在寧夏銀川寧東天然氣摻氫管道示范平臺，氫氣被以一定體積比例，摻入天然氣之中，利用現(xiàn)有的天然氣管道進(jìn)行輸送。
一條管道，同時運(yùn)送天然氣和氫氣，一舉兩得，這為我國今后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的遠(yuǎn)距離氫能運(yùn)輸提供了技術(shù)支撐。
天然氣摻氫有何效益？
可以改變天然氣的燃燒特性，增加燃燒值。
可以利用天然氣管道等基礎(chǔ)設(shè)施，對現(xiàn)階段氫氣運(yùn)輸、氫能的廣泛及規(guī)模運(yùn)用開拓更多的可能性。
可以大大降低二氧化碳的排放。比如根據(jù)印度德里等一些城市的實(shí)驗(yàn)，在公共汽車中，用富氫壓縮天然氣作為燃料，在天然氣中摻入18%左右的氫氣，可以減少高達(dá)70%的一氧化碳排放，同時節(jié)省5%的燃料。
目前這條天然氣管道中的氫氣比例已逐步達(dá)到24%，也就是說每輸送100立方米摻氫天然氣，其中就包括了24立方米的氫氣。
經(jīng)過了130多天的測試運(yùn)行，這條397公里長的天然氣管線，整體運(yùn)行安全穩(wěn)定。
據(jù)了解，截止到2022年底，我國油氣管道的總里程達(dá)到18.5萬公里。以目前我國天然氣消費(fèi)量計算，當(dāng)摻氫比達(dá)到20%時，可運(yùn)輸1000多萬噸氫氣，約合5600多億度綠電，氫氣成本也會大幅度下降。
“西氫東送”產(chǎn)業(yè)潛力如何？
氫能是公認(rèn)的重工業(yè)、重型交通運(yùn)輸?shù)入y脫碳領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳減排的重要解決方案，而且氫具有相對易儲存的特性，可以很好適應(yīng)未來高比例可再生能源情景下電力系統(tǒng)調(diào)峰需求。在我國構(gòu)建新型能源體系的進(jìn)程中，氫能將發(fā)揮重要作用。近幾年，我國著力布局氫能產(chǎn)業(yè)，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿φ饾u釋放。
氫能產(chǎn)業(yè)加速布局 發(fā)展?jié)摿φ饾u釋放
自2019年，我國氫產(chǎn)業(yè)駛?cè)肓税l(fā)展快車道。2022年3月23日，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，提出要建立“1+N”政策體系，明確氫能戰(zhàn)略定位，部署產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)。
截至2022年底，我國各地方政府發(fā)布?xì)淠苷叱?00項(xiàng)，政策類型多方面，支持方向以氫能交通應(yīng)用向跨行業(yè)耦合應(yīng)用場景拓展。與此同時，企業(yè)也積極行動起來。當(dāng)前，中央企業(yè)正在加快布局氫產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋了煤炭、電力、核能等各個重要的能源領(lǐng)域。
《中國油氣產(chǎn)業(yè)分析與展望藍(lán)皮書》顯示，2022年，全球部署的加氫站數(shù)量達(dá)到814座，中國共建成投運(yùn)加氫站274座，同比增加25.7%，位居世界第一，占全球的33.7%。
“飛入”尋常百姓家？
氫能要推廣發(fā)展，需要解決制氫、儲運(yùn)、用氫各個環(huán)節(jié)的難題。其中，經(jīng)濟(jì)性是最關(guān)鍵的指標(biāo)之一。所以近幾年，整個氫產(chǎn)業(yè)鏈圍繞降低成本，從氫的制備開始，不斷探索著最佳路線。
中國石化錨定打造“中國第一氫能公司”目標(biāo)，積極布局氫產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，大力推動綠氫技術(shù)攻關(guān)。
制氫環(huán)節(jié)，中國石化實(shí)現(xiàn)了質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫技術(shù)的突破，首套自主研發(fā)兆瓦級PEM電解水制氫裝置在燕山石化投產(chǎn)。同時，中國石化利用綠氫示范項(xiàng)目拉動技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用，從而降低成本。今年2月，全球最大綠氫耦合煤化工項(xiàng)目——內(nèi)蒙古鄂爾多斯市風(fēng)光融合綠氫示范項(xiàng)目正式啟動。此外，中國石化新疆庫車2萬噸/年綠氫示范工程氫工廠主體也已建成。
內(nèi)蒙古鄂爾多斯市風(fēng)光融合綠氫示范項(xiàng)目啟動現(xiàn)場
儲運(yùn)環(huán)節(jié)，中國石化探索了成本更低的甲醇站內(nèi)加氫制氫項(xiàng)目，綜合成本降低20%以上，國內(nèi)首個項(xiàng)目已在大連建成投運(yùn)。
我國首個甲醇制氫加氫一體站
用氫環(huán)節(jié)，中國石化已在燕山石化、天津石化、齊魯石化、青島煉化、高橋石化、上海石化、廣州石化、海南煉化及茂名石化等企業(yè)，建成9座氫燃料電池供氫中心，滿足了當(dāng)?shù)爻掷m(xù)用氫的需求。
中國石化還規(guī)劃在烏蘭察布市建設(shè)大規(guī)模綠電制綠氫項(xiàng)目，通過建立風(fēng)光發(fā)電——綠電制氫——氫氣管輸——煉化與交通用氫的一體化氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)制、儲、輸、用全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉恫季帧?/div>
未來，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，氫的規(guī)模化儲運(yùn)需求將大幅提升，管道和管網(wǎng)將成為一定區(qū)域內(nèi)氫氣經(jīng)濟(jì)高效輸送的重要方式。因此，立足氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，全面統(tǒng)籌并科學(xué)推進(jìn)輸氫管道及輸氫微管網(wǎng)建設(shè)，對我國氫產(chǎn)業(yè)鏈全面協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要作用。
