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前言 氫是一種非常清潔的能源，無色無味無毒，電化學反應后只產生水，完全零排放并且可以循環使用。作為二次能源來源多樣、終端零排、用途廣泛，被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，目前，氫能正成為全球能源技術革命的重要方向和構成未來能源戰略的組成部分，對保障國家能源安全應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”建設實施方案》，標志著我國氫氣長距離輸送管道進入新發展階段。那么，什么是“西氫東送”？為什么要“西氫東送”？ . @; L7 w" p! m4 a9 B; ^0 I* n
0 1 什么是“西氫東送”？ 起于內蒙古自治區烏蘭察布市，終點位于北京市的燕山石化，管道規劃經過內蒙古、河北、北京等3省區市、9個縣區，全長400多公里——這是我國首條跨省區、大規模、長距離的純氫輸送管道。 管道一期運力10萬噸/年，預留50萬噸/年的遠期提升潛力。同時，將在沿線多地預留端口，便于接入潛在氫源。 管道建成后，將用于替代京津冀地區現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建；大力緩解我國綠氫供需錯配的問題，對今后我國跨區域氫氣輸送管網建設具有戰略性的示范引領作用，助力我國能源轉型升級。 事實上，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用場景多樣化，目前全球范圍內氫氣輸送管道規模越來越大，總里程已超過4600公里。 ! h$ P6 c4 ^, m5 I8 `
0 2 為什么要“西氫東送”？ 我國內蒙古、新疆、甘肅、寧夏、青海等地風光綠電資源富足，這意味著我國西部地區具有大規模綠氫資源潛力。另外，我國東部地區和南部地區經濟發達，氫能無論是工業應用還是民用，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，助力我國能源產業健康有序發展。 根據氫能的形成過程，一般將氫能分為灰氫 、藍氫 與綠氫 。 灰氫主要是通過煤炭、天然氣等化石燃料轉化反應制備的氫氣，在生產過程中會有二氧化碳等排放。目前，市面上絕大多數氫氣是灰氫，約占當今全球氫氣產量的95％。 藍氫，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，我國東部地區也是有氫氣資源的，但是這些氫氣大都是石化企業的工業副產氫氣，且成本比較高。我國西部地區風光資源豐富，可再生能源發電發展迅速，選擇在西部發展綠氫產能，具有得天獨厚的優勢。 目前，在新疆、內蒙古等地，一批光伏風電制綠氫項目正在建設當中。 + d- H1 V8 |. w. S8 A6 x4 W
0 3 “西氫東送”有何重大意義？ 如何把內蒙古乃至我國西部的綠氫，運送到東部市場需求旺盛的區域，一直是制約綠氫產業發展的瓶頸問題。 目前，長管拖車仍是我國長距離氫氣運輸的主流方式，但這種方式成本較高、效率較低，也是造成終端用氫成本高的主要原因之一，極大制約了產業鏈發展。據了解，如果采取汽車運輸，那么輸氫成本最終可能會占到終端售價的40%至50%。 而輸氫管道可以實現大規模、長距離輸送氫氣，并且兼顧經濟性。 另外，由于風力、光伏發電具有間歇性、波動性、隨機性等特點，而電網建設和消納機制存在一定滯后，就產生了“棄風棄光”。 氫儲能可以彌補其他儲能形式的短板，將大量的棄風、棄光轉化成氫進行儲能。隨著“西氫東送”管道的建設投產，周邊發電企業可以利用“棄風棄光”發電制氫，通過管道輸送出來，構成源網荷儲氫的一個重要組成方式。
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0 4 如何實現“西氫東送”？ 我國天然氣管道網絡發達，截至2021年，全國主干天然氣管道總里程達到11.6萬公里，已形成“西氣東輸”“北氣南下”供氣格局，實現“全國一張網”全面互聯互通。 相比之下，我國的氫氣管道建設仍處于起步階段，截至目前，國內總里程僅400公里，在用的管道只有百公里左右，管道建設進度較慢。 因此，一方面要加快氫氣管道的建設，一方面利用現有的天然氣管道進行混合氫氣運輸，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業規劃，據有關統計，目前全球已開展近40個摻氫天然氣管道輸送系統應用示范項目。 4月16日，中國石油宣布，用現有天然氣管道長距離輸送氫氣的技術獲得了突破。 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，利用現有的天然氣管道進行輸送。 一條管道，同時運送天然氣和氫氣，一舉兩得，這為我國今后實現大規模、低成本的遠距離氫能運輸提供了技術支撐。 7 J- V# o. z5 m' E- z
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設施，對現階段氫氣運輸、氫能的廣泛及規模運用開拓更多的可能性。 ▲ 可以大大降低二氧化碳的排放。 比如根據印度德里等一些城市的實驗，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70%的一氧化碳排放，同時節省5%的燃料。 目前這條天然氣管道中的氫氣比例已逐步達到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。 經過了130多天的測試運行，這條397公里長的天然氣管線，整體運行安全穩定。 據了解，截止到2022年底，我國油氣管道的總里程達到18.5萬公里。以目前我國天然氣消費量計算，當摻氫比達到20%時，可運輸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。
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0 5 “西氫東送”產業潛力如何？ 氫能是公認的重工業、重型交通運輸等難脫碳領域實現碳減排的重要解決方案，而且氫具有相對易儲存的特性，可以很好適應未來高比例可再生能源情景下電力系統調峰需求。在我國構建新型能源體系的進程中，氫能將發揮重要作用。近幾年，我國著力布局氫能產業，氫能產業發展潛力正逐漸釋放。 自2019年，我國氫產業駛入了發展快車道。2022年3月23日，國家發改委、國家能源局印發了《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，提出要建立“1+N”政策體系，明確氫能戰略定位，部署產業發展重點任務。 截至2022年底，我國各地方政府發布氫能政策超300項，政策類型多方面，支持方向以氫能交通應用向跨行業耦合應用場景拓展。與此同時，企業也積極行動起來。當前，中央企業正在加快布局氫產業鏈，覆蓋了煤炭、電力、核能等各個重要的能源領域。 《中國油氣產業分析與展望藍皮書》顯示，2022年，全球部署的加氫站數量達到814座，中國共建成投運加氫站274座，同比增加25.7%，位居世界第一，占全球的33.7%。
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0 6 “飛入”尋常百姓家？ 氫能要推廣發展，需要解決制氫、儲運、用氫各個環節的難題。其中，經濟性是最關鍵的指標之一。所以近幾年，整個氫產業鏈圍繞降低成本，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，積極布局氫產業鏈發展，大力推動綠氫技術攻關。 制氫環節，中國石化實現了質子交換膜（PEM）電解水制氫技術的突破，首套自主研發兆瓦級PEM電解水制氫裝置在燕山石化投產。同時，中國石化利用綠氫示范項目拉動技術規模化應用，從而降低成本。今年2月，全球最大綠氫耦合煤化工項目——內蒙古鄂爾多斯市風光融合綠氫示范項目正式啟動。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。 ▲內蒙古鄂爾多斯市 風光融合綠氫示范項目啟動現場 儲運環節，中國石化探索了成本更低的甲醇站內加氫制氫項目，綜合成本降低20%以上，國內首個項目已在大連建成投運。 ▲我國首個甲醇制氫加氫一體站 用氫環節，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，建成9座氫燃料電池供氫中心，滿足了當地持續用氫的需求。 中國石化還規劃在烏蘭察布市建設大規模綠電制綠氫項目，通過建立風光發電－綠電制氫－氫氣管輸－煉化與交通用氫的一體化氫產業發展模式，實現氫能產業制、儲、輸、用全產業鏈示范布局。 未來，隨著氫能產業的快速發展，氫的規模化儲運需求將大幅提升，管道和管網將成為一定區域內氫氣經濟高效輸送的重要方式。因此，立足氫能產業發展要求，全面統籌并科學推進輸氫管道及輸氫微管網建設，對我國氫產業鏈全面協調發展具有重要作用。 ! H, p7 J, f5 {/ _3 ]
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發表于 2023-6-1 14:43:59
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