氫能是一種多來源、多用途、零排放的清潔能源，在我國能源轉(zhuǎn)型中扮演關(guān)鍵角色，將成為我國新能源體系的關(guān)鍵組成部分，推動能源領(lǐng)域向綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型。氫能產(chǎn)業(yè)涵蓋生產(chǎn)、儲運(yùn)等環(huán)節(jié)，其中，氫能儲運(yùn)被視為連接生產(chǎn)與應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但卻面臨密度低、成本高和安全性差等挑戰(zhàn)。目前，主要有加壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、液態(tài)化學(xué)儲氫和固態(tài)儲氫技術(shù)，技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用前景、瓶頸挑戰(zhàn)各異。研究氫能儲運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望，旨在為我國氫能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供理論支持和實踐指導(dǎo)。同時，在“雙碳”目標(biāo)下，為提升我國氫能儲運(yùn)技術(shù)水平提出建議，切實推動氫能產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展，更好實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型。

氫能作為一種多來源、多用途、零排放的清潔能源，已成為全球推動能源轉(zhuǎn)型和培育經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)的關(guān)鍵戰(zhàn)略選擇。2022年3月，國家發(fā)展改革委連同國家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，明確氫能將成為我國新能源體系的關(guān)鍵組成，推動能源領(lǐng)域向綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型的重要抓手，以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心焦點(diǎn)。到2035年，我國將打造一條完備的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，并實現(xiàn)可再生氫氣在終端能源消費(fèi)中占比的顯著增長，為能源的綠色轉(zhuǎn)型提供穩(wěn)固支撐。

氫能具有來源多樣化、無污染排放等優(yōu)點(diǎn)，在各領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是在全球范圍內(nèi)促進(jìn)能源布局轉(zhuǎn)型、催生經(jīng)濟(jì)新增長區(qū)的關(guān)鍵戰(zhàn)略選項。氫能產(chǎn)業(yè)包括生產(chǎn)、儲運(yùn)等環(huán)節(jié)，共同構(gòu)成交錯縱橫、連接緊密的產(chǎn)業(yè)鏈條，其中，儲運(yùn)環(huán)節(jié)被視為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的核心。然而，由于氫能易擴(kuò)散、燃點(diǎn)低、體積能量密度小（約是汽油的1/3000）、爆炸濃度區(qū)域廣、對金屬材料易產(chǎn)生氫脆影響，且由于其應(yīng)用情境多樣化與復(fù)雜化程度的與日俱增，氫能的安全高效儲運(yùn)正面臨新挑戰(zhàn)和嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)。研究氫能儲運(yùn)技術(shù)現(xiàn)狀與前景，有助于深入分析我國氫能儲運(yùn)技術(shù)的特點(diǎn)和適用場景，解決氫能儲運(yùn)環(huán)節(jié)現(xiàn)存的儲氫密度低、成本高和安全性差等問題，為我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐，具有重要的理論意義和實踐價值。

1氫能儲運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1儲氫技術(shù)

目前，氫能主要有3種儲存途徑，即氣態(tài)儲存、液態(tài)儲存和固態(tài)儲存。不同方式優(yōu)缺點(diǎn)不同，應(yīng)用場景和適用需求不同。

1.1.1加壓氣態(tài)儲氫

目前，將氫氣壓縮儲存是普遍采用的氫能儲存方式，即通過施加壓力，使氫氣在高壓環(huán)境中以密集的氣體形態(tài)儲存。氣態(tài)儲氫技術(shù)提升了氫氣密集度，實現(xiàn)了更高效的氫能儲運(yùn)效果，是基本且關(guān)鍵的氫能儲運(yùn)策略。

根據(jù)壓力不同，氣態(tài)儲氫技術(shù)可分為低壓儲氫（＜35MPa）和高壓儲氫(≥35MPa）。高壓儲氫具有一系列獨(dú)特優(yōu)勢。首先，在設(shè)備方面，結(jié)構(gòu)相對簡單，為系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行提供了便利。其次，與其他儲氫技術(shù)相比，高壓儲氫在壓縮氫氣制備方面能耗較低，從而有助于提高整個系統(tǒng)的能效性能。該技術(shù)溫度適應(yīng)范圍廣，能在不同環(huán)境條件下可靠運(yùn)行，且具備成本低、儲放速度快等優(yōu)勢。然而，高壓儲氫也有一定缺點(diǎn)，其中，最顯著的是單位質(zhì)量儲氫密度相對較低。這意味著相較于其他儲氫技術(shù)，高壓儲氫在單位空間內(nèi)可儲存的氫氣量有限。因此，高壓儲氫更適用于小規(guī)模儲氫應(yīng)用場景，如移動設(shè)備、便攜氫能系統(tǒng)以及特定工業(yè)領(lǐng)域等需求。高壓儲氫瓶主要有4類，即純鋼制瓶體、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶體、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶體以及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶體（見表1）。

內(nèi)膽是儲氫瓶的核心構(gòu)造，其制作工藝直接影響到儲氫瓶的適用類型。固定式大型儲氫瓶通常采用鋼質(zhì)無縫內(nèi)膽，主要用于加氫站儲氫。例如，中集安瑞科研發(fā)的鋼質(zhì)無縫高壓儲氫瓶，特別適用于70MPa加氫站，設(shè)計壓力可達(dá)103MPa，最大工作壓力可達(dá)93MPa。高壓輕質(zhì)儲氫瓶通常采用碳纖維外層搭配鋁/塑料內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于車載儲氫瓶。目前，我國已取得Ⅲ型瓶技術(shù)的成熟突破，35MPa和70MPa的Ⅲ型瓶已成功投入使用，尤其在燃料電池汽車領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展。天海工業(yè)等分別推出了各自的儲氫瓶產(chǎn)品和技術(shù)解決方案，部分企業(yè)將Ⅳ型瓶作為業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)。國外則廣泛采用Ⅳ型瓶作為燃料電池汽車的儲氫瓶。

當(dāng)前，高壓儲氫尚不滿足美國能源部為車載儲氫系統(tǒng)設(shè)定的技術(shù)規(guī)范。通過先進(jìn)的材料科學(xué)和工程技術(shù)，設(shè)計制造出更輕便、更堅固、更安全的儲氫瓶，有望突破當(dāng)前技術(shù)瓶頸，提升高壓儲氫系統(tǒng)性能。

低壓儲氫適用于大規(guī)模儲氫應(yīng)用場景，主要用于工業(yè)領(lǐng)域。在我國，達(dá)到萬噸級別的綠色氫能示范項目普遍采用了低壓球型儲氫設(shè)施。例如，現(xiàn)階段已投入使用的全球最大光電轉(zhuǎn)化綠氫項目——中國石化位于中國新疆庫車地區(qū)的年產(chǎn)量2萬噸的綠氫示范基地，特別建設(shè)了一系列1.55MPa施壓、單罐儲氫2000立方米的低壓儲氫球罐。低壓儲氫的缺點(diǎn)是球罐占地面積大、儲存效率低，此外，氫氣的頻繁充裝和外輸對儲氫球罐的鋼材抗疲勞性和管閥密封性帶來了很大挑戰(zhàn)，設(shè)施存在一定安全隱患。

1.1.2低溫液態(tài)儲氫

低溫液態(tài)儲氫是一種先在一定條件下(-240℃,0.1MPa）將氫氣壓縮冷卻至液態(tài)，再將其儲存在絕熱真空容器中（–253℃,0.1MPa）的儲氫方式。這種先進(jìn)的儲氫技術(shù)具有多方面優(yōu)勢，包括體積密度高、安全性好、氫氣純度大以及加注速度快，特別適用于大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的氫氣運(yùn)輸。相對于其他儲氫技術(shù)，低溫液態(tài)儲氫在體積密度方面表現(xiàn)出色，可有效減小儲氫系統(tǒng)的空間需求。其優(yōu)越的安全性源于液態(tài)儲存形式，氫氣在極低溫度下被液化，擴(kuò)散速度和潛在安全風(fēng)險被顯著降低。此外，儲存過程中氫氣的高純度也有利于提高儲氫系統(tǒng)的效能。需注意的是，氫氣液化的能耗強(qiáng)度與規(guī)模呈負(fù)相關(guān)，即規(guī)模越大，能耗越低。現(xiàn)階段，基于低溫液化技術(shù)實現(xiàn)的液氫質(zhì)量儲存密度與體積儲存密度可達(dá)5.5%和71千克/立方米。然而，相較于傳統(tǒng)液態(tài)燃料（如柴油或航空燃油），液氫的體積能量密度偏低，在商業(yè)化方面受到較多限制。

在歐洲、美洲、日本等國家和地區(qū)，液氫技術(shù)已日漸成熟，液氫儲運(yùn)部門已步入規(guī)模化應(yīng)用的新階段。在液氫儲罐的內(nèi)膽設(shè)計上，國外采用了成熟度較高的球形結(jié)構(gòu)，結(jié)合多層真空隔熱技術(shù)和主動絕熱的制冷機(jī)設(shè)備，實現(xiàn)了高絕熱和低耗損。日本川崎重工研發(fā)的球形液氫儲罐容量高達(dá)1萬立方米，美國McDermott推出的液氫儲罐容量高達(dá)4000立方米。這些先進(jìn)的液氫儲罐不僅在設(shè)計上體現(xiàn)了高效的絕熱性能，還在技術(shù)上展現(xiàn)了領(lǐng)先水平。由此可見，液氫技術(shù)的發(fā)展已超越試驗階段，取得了一定應(yīng)用成果。

在我國，液氫技術(shù)主要投用于航空航天領(lǐng)域，其日常應(yīng)用尚處于起步階段。近年來，盡管我國在液氫技術(shù)研發(fā)方面有所突破（2022年，國內(nèi)首臺日產(chǎn)量1.5噸級氫氣液化完整設(shè)備由中科富海成功開發(fā)），但在液氫儲存的核心零部件技術(shù)上還未能實現(xiàn)領(lǐng)先，氫氣液化設(shè)備的關(guān)鍵零部件仍依靠進(jìn)口滿足。

低溫液態(tài)儲氫的平準(zhǔn)化成本超20元/千克，規(guī)模化發(fā)展的前提是進(jìn)一步降低能耗和成本。此外，由于液氫儲罐內(nèi)外溫差巨大，對儲罐的絕熱性要求極高，大容積的低溫液氫儲罐仍是研究重點(diǎn)。未來，加強(qiáng)我國液氫技術(shù)在民用領(lǐng)域的研究和發(fā)展，特別是液氫儲存關(guān)鍵零部件的自主創(chuàng)新，是推動我國氫能產(chǎn)業(yè)更全方面、更高質(zhì)量發(fā)展的重要思路。加大對液氫技術(shù)的支持力度，提高關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化水平，有助于更好滿足不同領(lǐng)域的液氫需求，加速氫能在能源轉(zhuǎn)型中的廣泛應(yīng)用。

1.1.3液態(tài)化學(xué)儲氫

化學(xué)儲氫的技術(shù)原理是通過氫氣和儲氫介質(zhì)在特定條件下反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物儲存氫氣，再通過變化特定條件釋放氫氣，主要有3種方式，即有機(jī)液體儲氫、液氨儲氫和甲醇儲氫。

有機(jī)液體儲氫即氫氣與液態(tài)有機(jī)儲氫載體反應(yīng)生成穩(wěn)定的液態(tài)有機(jī)氫化合物，以實現(xiàn)氫氣的儲運(yùn)等目的。常見的液態(tài)有機(jī)儲氫載體包括環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等。此方法的優(yōu)勢是儲氫密度較高（6%），在常溫常壓下具有穩(wěn)定性，易于利用已有的儲運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施，可多次循環(huán)使用。劣勢是必須添置加氫和脫氫設(shè)備，從而導(dǎo)致成本費(fèi)用上漲，此外，脫氫效率普遍較低，且易引發(fā)其他非預(yù)期化學(xué)反應(yīng)，難以保證氫氣的純凈度。目前，有機(jī)液體儲氫還處于小規(guī)模示范階段，德國Ballard計劃在德國西部建設(shè)世界最大的綠氫儲存中試工廠，每年可在液態(tài)有機(jī)儲氫載體（二芐基甲苯）上儲存約1800噸氫氣。提高液態(tài)有機(jī)儲氫載體在低溫下的加/脫氫效率，是該技術(shù)從試驗階段走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。同時，由于脫氫過程需消耗約30%的能量，并在全生命周期中產(chǎn)生碳排放，因此，有機(jī)液體儲氫能否成為長距離運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞剑写M(jìn)一步驗證。

氫能的儲運(yùn)還可通過氫氣與氮?dú)饣袭a(chǎn)生液氨的方式實現(xiàn)，即液氨儲氫。液氨可在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和400℃的條件下分解，重新釋放出氫氣。液氨分解的催化劑主要有釕、鐵、鈷和鎳等，其中，釕基催化劑活性最強(qiáng)。液氨儲氫被認(rèn)為是最具前景的儲氫技術(shù)之一，其優(yōu)勢是氨氣的液化溫度（–33℃)遠(yuǎn)低于氫氣的液化溫度。此外，液氨的體積儲存密度比液氫高50%，在體積相同的容器中可儲存的氫氣更多。同時，由于液氨的儲存環(huán)境與丙烷近似，因此，可借助現(xiàn)有的丙烷儲存技術(shù)和設(shè)施有效減少儲存成本。

日本政府在《能源戰(zhàn)略計劃》中預(yù)測，2030年，“氨—?dú)洹蹦茉磳⒃诎l(fā)電廠和船舶燃料領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。我國也著手建立了“氨—?dú)淠茉粗卮螽a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺”，致力于探索以液氨為載體的氫能儲運(yùn)技術(shù)路線。然而，在“氨—?dú)洹蹦茉大w系中，雖然合成氨工業(yè)相對成熟，但其生產(chǎn)工藝能源消耗巨大（占全球能源消耗的1%～2%）。同時，傳統(tǒng)的液氨分解制氫需要較高的反應(yīng)溫度，這是大規(guī)模“氨—?dú)洹鞭D(zhuǎn)化的制約因素之一。因此，為實現(xiàn)綠氨的低溫高壓合成與分解，降低能源消耗，研發(fā)高效的多相催化劑（釕基催化劑、鎳基催化劑等）已成為當(dāng)務(wù)之急。中國石化廣西南寧振興加能站產(chǎn)量500標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時的站內(nèi)氨制氫加氫裝置已于2023年12月投產(chǎn)，產(chǎn)出氫氣純度達(dá)99.999%，是我國首座商業(yè)化氨制氫加氫一體站，用氫成本降幅約60%，氫氣運(yùn)營成本接近柴油。除了技術(shù)難題外，液氨具有毒性、親水性和腐蝕性等特性，因此，要實現(xiàn)液氨的大規(guī)模儲運(yùn)，必須全面考慮并完善配套的基礎(chǔ)設(shè)施，在技術(shù)、安全、防腐蝕等方面全力確保氫能儲運(yùn)安全可靠。

甲醇儲氫即二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成綠色甲醇后以液態(tài)甲醇形式儲運(yùn)氫氣，到達(dá)目的地后通過甲醇裂解等方式釋放氫氣。液態(tài)甲醇被視為理想的液態(tài)儲氫材料之一。相較于液氫，甲醇的生產(chǎn)和運(yùn)輸成本更低，化學(xué)穩(wěn)定性更高。值得注意的是，甲醇儲氫還有助于解決環(huán)境問題，因為二氧化碳經(jīng)氫化被轉(zhuǎn)化為甲醇，實現(xiàn)了廢氣的循環(huán)再利用，符合可持續(xù)發(fā)展理念。儲存甲醇無需特殊溫度和壓力條件，無強(qiáng)烈氣味，且與之相關(guān)的技術(shù)支持設(shè)備較為齊全。目前，“甲醇—?dú)洹蹦茉大w系仍處于小規(guī)模示范階段，二氧化碳?xì)浠萍状技夹g(shù)也處于試驗階段。中國中化構(gòu)建出的年產(chǎn)量5000噸的低消耗雙階段二氧化碳?xì)浠萍状籍a(chǎn)業(yè)試點(diǎn)項目已于2023年開始試運(yùn)行，標(biāo)志著年產(chǎn)量10萬噸規(guī)模的商業(yè)示范設(shè)施得到了推進(jìn)。目前，二氧化碳?xì)浠萍状技夹g(shù)普遍存在一些問題，包括轉(zhuǎn)化率低、選擇性差、生產(chǎn)成本高等。

甲醇制氫主要有甲醇裂解制氫和重整制氫2種技術(shù)路線，均較為成熟。中國石化大連盛港綜合加能站產(chǎn)量500標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時的站內(nèi)甲醇制氫加氫裝置已于2023年2月投產(chǎn)，產(chǎn)出氫氣純度達(dá)99.999%，是我國首座站內(nèi)甲醇制氫加氫一體站，成本較加氫站傳統(tǒng)用氫方式可降低20%以上。盡管如此，從甲醇中提取氫氣的做法仍受制于一些技術(shù)挑戰(zhàn)，包括分解過程中的碳堆積以及催化劑的持久穩(wěn)定和使用壽命等問題。同時，重整制氫需要高溫高壓環(huán)境，對設(shè)備的耐久性提出了更高要求。

1.1.4固態(tài)儲氫

固態(tài)儲氫利用化學(xué)或物理吸附原理將氫氣儲存于固態(tài)儲氫載體中。相較于其他儲氫方式，固態(tài)儲氫具有體積儲氫密度高、安全性好、儲放速度穩(wěn)定以及無需管道運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢。常見載體涵蓋各類納米物質(zhì)和多種金屬。金屬儲氫的原理是金屬或金屬合金作為儲氫載體與氫氣反應(yīng)生成金屬氫化物，通過載體縮減其內(nèi)部氫原子間的相隔距離，增加儲氫密度。金屬氫化物僅加熱即可反向變回金屬并釋放氫氣。盡管鈦鐵合金、鑭鎳合金、鈦鋯合金等金屬氫化物的體積儲氫密度較高，但在中等條件下的實際儲氫量通常不超過質(zhì)量的3%，難以充分滿足車用儲氫系統(tǒng)的需求。相反，鎂基合金則因其質(zhì)量小、密度低、儲氫量大、資源多、成本低等特性脫穎而出。其中，氫化鎂是一種典型的鎂基儲氫合金，其理論儲氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)7.7%，缺點(diǎn)是脫氫溫度較高且速度較慢。未來，研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注固態(tài)儲氫材料儲氫性能的提升，以更好滿足氫能的應(yīng)用需求。

目前，在全球范圍內(nèi)，固態(tài)儲氫正處于試驗階段，產(chǎn)業(yè)培育尚需時間。固態(tài)儲氫面臨的技術(shù)瓶頸包括加氫難度較大、氫化物封裝成本較高等問題，這些直接影響了固態(tài)儲氫的深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用，迫切需要通過新型固態(tài)儲氫材料的研發(fā)和應(yīng)用以及加/脫氫反應(yīng)的優(yōu)化和升級，攻克技術(shù)難關(guān)，推動技術(shù)進(jìn)步。科學(xué)家試圖找到活性和穩(wěn)定性更高的固態(tài)儲氫材料，以提高效率并降低成本。美國GKN開發(fā)的260千克級固態(tài)儲氫裝置已在ARIES工廠示范應(yīng)用，上海交通大學(xué)也已開發(fā)出70千克級鎂基儲氫示范裝置。未來，更多新穎且高效的固態(tài)儲氫材料有望問世。

1.2運(yùn)氫技術(shù)

1.2.1高壓氣態(tài)運(yùn)氫

高壓氣態(tài)運(yùn)氫是一種適用于陸上近距離（不超過200千米）配送場景的商業(yè)運(yùn)氫方式，技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性高。以高壓氣態(tài)形式實現(xiàn)氫氣輸送需要2類設(shè)備，即管束式集裝箱和氫氣專用長管掛車。管束式集裝箱可滿足少量氫氣的輸送需求，氫氣專用長管掛車則主要承擔(dān)大宗氫氣輸送任務(wù)。國外已研制出45MPa和52MPa壓力級別的纖維全纏繞高壓氣瓶掛車，單車載量約700千克，且可與加氫站自動連接，有效提升了氫氣輸送效率。同時，國外高壓氣態(tài)運(yùn)氫的商業(yè)模式也較為成熟，能在無補(bǔ)貼的情況下實現(xiàn)盈利。目前，我國主要使用20MPa的鋼制大容積無縫高壓氣瓶長管掛車，單車載量約300千克，運(yùn)氫的平準(zhǔn)化成本約5元/千克。考慮到加壓成本，當(dāng)高壓氣態(tài)運(yùn)氫近距離配送的經(jīng)濟(jì)輻射半徑在200千米以內(nèi)時，總成本不超過15元/千克（見圖1）。

提升氫氣近距離配送經(jīng)濟(jì)性的途徑主要有2種。一是提高氣瓶壓力，增加單車載量。需加快推廣Ⅱ型瓶或Ⅲ型瓶長管拖車，降低車輛自重，提升儲運(yùn)能力。當(dāng)氣瓶壓力升至30Mpa和50Mpa時，長管掛車運(yùn)氫成本有望降至每100千米3.0元/千克和1.5～2.0元/千克，較20Mpa時降低約40%和60%。二是優(yōu)化商業(yè)模式，提升儲運(yùn)效率。目前，已有部分企業(yè)通過更換管束式集裝箱節(jié)省裝卸時間，降低全生命周期氫氣儲運(yùn)平準(zhǔn)化成本。

1.2.2液態(tài)運(yùn)氫

液態(tài)運(yùn)氫的常用方式是將液氫裝入高度絕熱的低溫儲罐或槽罐，通過槽車、火車、駁船等工具長途運(yùn)輸。一般而言，每個儲罐或槽罐的容量在40～65立方米/瓶和300～600立方米/車之間。液氫槽車通常用于中短距離的城市間氫氣運(yùn)輸，當(dāng)距離超過400千米時，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。目前，國外領(lǐng)先的車載液氫儲罐容量最大可達(dá)360立方米，我國同樣擁有容量300立方米液氫槽車的制造生產(chǎn)能力。專用液氫駁船在長距離海上運(yùn)輸中成本優(yōu)勢顯著。2021年，日本成功實現(xiàn)從澳大利亞到神戶的海上液氫運(yùn)輸，屬全球首次。類似的海上液氫運(yùn)輸計劃也在加拿大和歐盟間展開，旨在驗證大規(guī)模液態(tài)運(yùn)氫的可行性。我國在液氫海上運(yùn)輸領(lǐng)域暫未有相關(guān)示范項目，尚處于空白階段。隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L，液態(tài)運(yùn)氫將成為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有望成為氫能領(lǐng)域的新增長點(diǎn)。

管道液態(tài)運(yùn)氫前景廣闊，但現(xiàn)階段只能在很短距離內(nèi)實現(xiàn)。美國肯尼迪發(fā)射場使用液氫管道將液氫從儲氫球罐運(yùn)輸?shù)?40米外的發(fā)射點(diǎn)，為火箭提供推進(jìn)劑。2018年，日本東京電力建成全球首條液氫管道，將液氫從液化設(shè)備運(yùn)輸?shù)饺剂想姵匕l(fā)電廠，全長約1.4千米，運(yùn)輸能力210千克/小時。這些項目將為更長距離的管道液態(tài)運(yùn)氫提供經(jīng)驗和參考。

1.2.3管道運(yùn)氫

管道系統(tǒng)能實現(xiàn)大規(guī)模、常態(tài)化、低成本的氫氣長途運(yùn)輸，被認(rèn)為是未來氫氣儲運(yùn)體系的重要組成部分，主要有純氫和摻氫天然氣2種輸送形式。歐美已建成總長超4000千米的氫氣長輸管道，且擁有完善的氫氣長輸管道標(biāo)準(zhǔn)體系。而我國在此方面與國際先進(jìn)水平差距較大，現(xiàn)階段可長期穩(wěn)定作業(yè)的氫氣輸送管道不足100千米（見表2）。

科技部在“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“氫能技術(shù)”專項中對中低壓純氫和摻氫天然氣（含氫量5%～20%）管道輸送及其應(yīng)用核心技術(shù)研發(fā)作出規(guī)劃，以推動技術(shù)突破與創(chuàng)新，實現(xiàn)安全、高效、可控的管道氫氣輸送，為氫能應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)增長奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。我國氫氣長輸管道標(biāo)準(zhǔn)體系開發(fā)起步較晚，中國石油《T/CSPSTC 103—2022氫氣管道工程設(shè)計規(guī)范》和國機(jī)集團(tuán)《T/CAS 851—2024氫氣輸送工業(yè)管道技術(shù)規(guī)程》先后于2023年和2024年發(fā)布實施。

近年來，我國多個企業(yè)已布局氫氣輸送管道建設(shè)。純氫管道方面，海泰新能擬建設(shè)的張家口市康保—曹妃甸氫氣長輸管道項目備案已獲得河北省發(fā)展改革委批復(fù)，管道途經(jīng)3市15區(qū)縣。中國石化在《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設(shè)實施方案》將“西氫東送”輸氫管道示范工程納入規(guī)劃，管道始于內(nèi)蒙古烏蘭察布，終于北京，總長逾400千米。這不僅是我國首條大規(guī)模、跨省區(qū)、長距離的純氫輸送管道，也是我國建設(shè)氫氣輸送管道邁出的重要一步，有助于推動氫能產(chǎn)業(yè)鏈的完善發(fā)展和氫能在能源體系中的廣泛應(yīng)用。摻氫管道方面，我國首條摻氫天然氣長輸管道（內(nèi)蒙古包頭—臨河）主體線路貫通，全長約258千米；國家管網(wǎng)成功完成國內(nèi)首次全尺寸摻氫天然氣管道封閉空間泄漏燃爆試驗；中國石油位于寧夏的397千米天然氣管道已實現(xiàn)24%的摻氫比例，且在100天的測試運(yùn)行中保持整體安全穩(wěn)定；我國首條摻氫長距離高壓管道工程在內(nèi)蒙古動工，總投資超9億元，全長258千米，管道設(shè)計壓力6.3Mpa，最大輸氣能力可達(dá)12億立方米/年。

1.2.4固態(tài)運(yùn)氫

固態(tài)運(yùn)氫包括鎂基儲氫合金以及堅固型氫能燃料池，盡管已有少數(shù)商業(yè)應(yīng)用成功案例，如上海交通大學(xué)等聯(lián)合研發(fā)的鎂基固態(tài)儲氫車最多可攜帶約1噸氫氣，但此技術(shù)大多仍停留在試驗階段。固態(tài)運(yùn)氫的優(yōu)勢是體積儲氫密度較高、化學(xué)體系可逆以及運(yùn)輸便利，但釋放氫氣需保持高溫（約400℃)且速度緩慢、時間較長，增加了氫氣的應(yīng)用與租用成本。因此，盡管在常溫常壓下就能完成氫氣的固態(tài)儲運(yùn)，且儲放過程較為可控，但受技術(shù)限制，在實際商業(yè)應(yīng)用中仍需進(jìn)一步研究試驗，以降低氫氣成本。

2低溫液態(tài)儲氫技術(shù)研究進(jìn)展氫能儲運(yùn)技術(shù)發(fā)展前景分析

2.1我國氫能儲運(yùn)技術(shù)的應(yīng)用空間與挑戰(zhàn)

隨著我國“雙碳”目標(biāo)的確立，氫能因其清潔、可再生等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注與一致肯定。2022年，我國氫氣產(chǎn)銷量約3300萬噸，氫能消費(fèi)占我國終端能源消費(fèi)的3.8%。截至2023年6月底，我國累計建成運(yùn)營可再生資源制氫項目42個，合計產(chǎn)能約7萬噸/年；在建可再生資源制氫項目64個，合計產(chǎn)能近80萬噸/年；已建成并運(yùn)營加氫站385座；已建成并運(yùn)營燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)與發(fā)電項目71個，總規(guī)模約14兆瓦。2060年，預(yù)計我國氫能消費(fèi)規(guī)模在基準(zhǔn)情景、高情景和低情景下分別可達(dá)8600萬噸、10200萬噸和7500萬噸。我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用空間巨大，氫能儲運(yùn)技術(shù)總體落后于國外先進(jìn)水平，尚不能滿足我國氫能大規(guī)模發(fā)展的需要，尤其是可再生資源制氫的需要。

2.2我國氫氣儲運(yùn)技術(shù)的發(fā)展趨勢與展望

在“雙碳”目標(biāo)的不斷推進(jìn)下，我國氫能制造與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒔?jīng)歷深刻轉(zhuǎn)型。原本基于化石燃料和工業(yè)副產(chǎn)品的制氫方式將逐漸轉(zhuǎn)向以清潔、可再生資源為核心的氫能生產(chǎn)體系，同時，氫能的應(yīng)用領(lǐng)域也將多元化發(fā)展，為需求增幅開辟新局面，進(jìn)而徹底革新我國氫氣生產(chǎn)和消費(fèi)的傳統(tǒng)格局。2060年，預(yù)計我國化石能源制氫占比7%，非化石能源制氫占比93%，其中，可再生資源制氫占比將突破80%，氫能將逐步在我國終端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多元化應(yīng)用（見表3）。此外，氫能作為一種公認(rèn)的長周期、大容量儲能介質(zhì)，可支持可再生資源的大規(guī)模整合和發(fā)電。由于氫能儲運(yùn)技術(shù)各具特點(diǎn)，各有應(yīng)用場景，我國氫能儲運(yùn)將呈現(xiàn)多種技術(shù)并存的協(xié)同發(fā)展態(tài)勢。

3總結(jié)和建議

1）在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中，我國能源體系亟須向更環(huán)保、更低排放轉(zhuǎn)型。氫能作為一種清潔、高效、可再生的能量載體，在我國能源構(gòu)架中占據(jù)核心位置，也在能源消費(fèi)終端充當(dāng)不可替代的綠色能源選項。氫能儲運(yùn)在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮著紐帶作用，銜接了氫能的生產(chǎn)與應(yīng)用2個關(guān)鍵步驟，其技術(shù)的完善程度和成本效益將決定氫能能否被廣泛采納，進(jìn)而影響到氫能產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展前景。

2）氫能儲運(yùn)涵蓋了氣體、液體以及固體多種形態(tài)，不同方式利弊不同，適配的應(yīng)用環(huán)境和需求條件不同。高壓氣態(tài)儲運(yùn)適用于近距離、小規(guī)模的氫能應(yīng)用場景，低壓氣態(tài)儲運(yùn)適用于陸上、大規(guī)模的氫能應(yīng)用場景，化學(xué)儲運(yùn)適用于海上、長距離的氫能應(yīng)用場景。未來，隨著氫能需求的增長和變化，氫能儲運(yùn)技術(shù)將呈現(xiàn)多元并存的發(fā)展態(tài)勢。

3）我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于起步階段，仍存在盲目跟風(fēng)、低水平重復(fù)建設(shè)、同質(zhì)化競爭等現(xiàn)象。地方氫能生產(chǎn)能力計劃預(yù)期累計高達(dá)100萬噸/年，顯著超出國家發(fā)展改革委在《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中遠(yuǎn)期規(guī)劃（2021—2035年）》中制定的2025年可再生資源制氫年產(chǎn)量10萬～20萬噸。2023年，我國審批的綠色氫能項目產(chǎn)能已突破450萬噸/年，這可能引發(fā)資源的過度開發(fā)與運(yùn)作效率的顯著降低。因此，建議國家在氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域加強(qiáng)頂層設(shè)計，通過全面規(guī)劃和明確目標(biāo)，引領(lǐng)氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。要加強(qiáng)對氫能儲運(yùn)體系的建設(shè)和運(yùn)營的統(tǒng)籌規(guī)劃，以確保資源的高效利用和合理配置。通過推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同作用，推動氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向綠色、低碳、可持續(xù)的未來邁進(jìn)。

4）近年來，我國在氫能儲運(yùn)技術(shù)方面取得了一定進(jìn)展，部分領(lǐng)域甚至達(dá)到了世界一流水平。然而，整體來看，我國在氫能儲運(yùn)關(guān)鍵零部件方面尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，仍面臨依賴國外進(jìn)口、成本較高等問題。此外，我國在高端碳纖維、密封元件損傷檢測、液氫制造加壓等技術(shù)方面的獨(dú)立自主性也有待提高。建議我國在氫能儲運(yùn)技術(shù)上加大研發(fā)投入，以攻克關(guān)鍵核心技術(shù)、材料和零部件為牽引，高度重視本土化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。同時，積極修訂儲氫球罐等設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，與時俱進(jìn)推動前沿技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)氫能儲運(yùn)前沿技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新融合，提升自主創(chuàng)新能力，為氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

來源：焦點(diǎn)透視