“氫的體積能量密度最低，因為很輕，將其作為能源載體的最難點是氫的儲運。”中國工程院院院士衣寶廉稱。

“氫能利用的經濟性問題是能夠解決的，關鍵是運氫環節如何降低成本。”中國工程院院士干勇表示。

“我國擁有豐富的氫源基礎，制氫技術完全可支撐氫能中遠期發展，但包括儲存與輸送設施在內的氫能基礎設施發展滯后，且現有方式的儲運成本和碳排放對運輸距離、供應量較為敏感，亟待開展大規模制氫、儲氫和輸配工程示范。”中國工程院院士彭蘇萍說。

在近日中國石化（600028，股吧）舉辦的氫能發展戰略研討會上，多位專家一致認為，“儲運”環節已成為氫能商業化應用亟待突破的“瓶頸”。

現行儲運方式皆有短板

有預測顯示，到2050年，氫能將在我國終端能源體系占比10%，對應用量在1億噸左右。隨著制氫技術不斷成熟，未來供應不再是問題。相比之下，如何把分散的氫氣安全高效配送至應用端仍有待突破。

北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利說，按照政策要求，制氫和加氫環節必須嚴格分離。現階段，我國暫不允許在加氫站內直接制氫，儲運是必經環節。“氫氣的儲存和運輸不分家，前一步怎么儲，決定后一步怎么運。”

記者了解到，氫氣具有燃點低、爆炸區間范圍寬及擴散系數大等特性，長期被作為危化品進行管理。目前，儲運主要分為氣態、液態及固體三種形式。

從技術成熟度來看，高壓氣態儲氫最為常用。與之對應的運輸方式，包括長管拖車和管道兩種。“我國已有加氫站也是普遍采用這種方式，在常溫下可快速充放氫，但一個致命弱點，就是儲氫量低。此外，這種方式對高壓儲氫瓶技術要求高，可能存在安全隱患。”北京海德利森科技有限公司總經理鞏寧峰稱。

另外兩種方式同樣各有利弊。據鞏寧峰介紹，低溫液態儲氫是全球研發重點，具有儲氫密度高等特點，可減少車輛運輸頻次、提高加氫站單站供應能量。但在我國，受到法規標準所限，該方式目前僅用于航天服務，尚無民用液氫輸送案例。

固體儲氫則是以金屬氧化物、納米材料等作為載體，通過化學和物理吸附的方式實現存儲，作為運氫裝置也具備較大潛力。“該方式能有效克服氣態、液態儲運的不足，但仍處于攻克階段，對儲氫材料、儲罐結構等有著很高要求。”鞏寧峰稱。

經濟性是最大瓶頸

“目前，主流儲運方式還難以實現長距離、大規模的經濟運輸，要實現明顯的降成本目標也非易事。”何廣利進一步表示，除技術層面各有制約，經濟性是不同方式面臨的共同難題。

鞏寧峰舉例稱，表面上看，低溫液體方式讓儲運變得簡單，可解決長距離、大規模運輸難題，但要把氣態的氫變為液態，每液化1千克氫氣將消耗4-10千瓦時電量，在現有條件下轉化成本偏高。為保證穩定儲存，該方式還需配備特殊容器，滿足抗凍、抗壓、嚴格絕熱等要求。容器制造難度大，導致成本高昂。再如，近期備受追捧的有機液體儲氫，與石油產品儲存方式相似，具備安全穩定、載氫量大等優勢。但因技術操作條件苛刻、裝置配備要求較高，儲運費用依然下不來。

“運輸環節省錢了，制造液氫的代價卻比較高。液氫有其優勢，但也要看到綜合成本并不算低。”國際氫能協會副主席、清華大學教授毛宗強表示，未來，氫能應用技術、安全性能等方面不存在大的問題，影響儲運環節的最大瓶頸就是經濟性。

受此影響，我國目前的氫能示范應用主要圍繞工業副產氫和可再生能源制氫產地附近布局，運輸半徑小于200公里，儲運以高壓氣態方式為主。“在200公里范圍以內，采用魚雷車每天運送10噸氫氣，包括壓縮、設備折舊等費用在內，每千克運氫成本在2-3元，相對較低。”衣寶廉稱。

根據中國氫能聯盟發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書（2019年版）》（下稱《白皮書》），長管拖車、固體儲運成本可觀，經濟距離卻不超過150公里；液態儲運經濟距離大于200公里，成本在所有方式中最高；管道運輸成本最低，經濟距離超過500公里。“管道輸氫量大、能耗小，但建設管道一次性投資大。”《白皮書》稱，相比歐洲已有1598公里輸氫管道，我國目前僅有管道約100公里。

拓展更多儲運思路

在何廣利看來，實現經濟儲運的大前提是提升應用規模。“氫能絕不單單供給燃料汽車使用，僅針對一兩個加氫站的流量，固定投資肯定下不來。反過來，規模上來了，才能分攤基礎設施等投入，讓儲運環節具備降成本的基礎。”

同時，不同儲運方式各有應用場景。何廣利稱，結合用能需求、供應網絡、技術發展等形勢，未來不會局限于某一特定模式，而將形成一個綜合供氫網絡，不同路線對應的儲運方式不同，成本也有差別。“至少目前，沒有哪種方式占了絕對優勢，或者說以后一定要走哪條路。關鍵是從全生命周期進行考評，找準真正適用的儲運路線。”

《白皮書》預測，氫能儲運將按“低壓到高壓”“氣態到多相態”的方向發展。以2036-2050年遠期發展來看，高密度、高安全儲氫將成為現實，屆時建成完備的氫能管網，并出臺固態、有機液態等儲運標準及管道輸配標準作為配套。

結合實際，衣寶廉提出利用天然氣管網長距離輸氫的思路，利用已有管網，把氫和天然氣一起運到各地。在有需要的地方，采用管道里的天然氣制氫，再根據用戶需求進行凈化。“建議盡快明確用天然氣管網輸氫的標準規范。弄清楚加入氫之后，輸氣管網可能發生哪些變化、有何影響。”

中國工程院院士倪維斗認為，甲醇是一個很好的載氫體，可借此形成氫能供應及輸配網絡，用作氫能經濟的基礎。“長距離輸送甲醇再重整制氫，比直接輸氫更有優點。因為甲醇在常溫常壓下是液體，用同樣的管道輸送比輸氫的能量總量大1000倍，還可避免輸氫易爆炸、易漏氣等安全問題。”

何廣利也稱，不同于一次能源，在哪里發現、就從哪里運出，氫能作為二次能源，只有原料地，而沒有儲藏地一說，實際給儲運帶來更多選擇。“到底是在原料地制取、運輸，還是把原料運出后制取，或制成某種中間體，再運出、制取？就好像直接輸電還是先運煤再發電，不同方式將帶來完全不一樣的效果。但目前，討論更多局限在‘先制氫再運輸’，對此還要進一步科學論證。”

本文來自中國能源報