一、前言
氢能作为清洁、高效、应用场景多元的能量载体,是连接传统化石能源与可再生能源的桥梁,成为当前能源产业发展的重要领域。发展氢能,可以有效优化能源结构,降低传统化石能源的消费量,促进能源结构转型升级;将有效减少碳排放并降低环境污染,支持实现碳达峰、碳中和目标。以氢能为要素之一,构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系,是落实能源安全新战略、推进能源革命的重要依托,对于新时期能源转型发展具有重要意义。
文/仲冰 张学秀 张博 彭苏萍, 中国矿业大学(北京)管理学院 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,中国工程科学
氢能产业分为上游制氢、中游储运、下游应用,涉及制氢、储氢、运氢、加氢、用氢等环节,具有链条长、关联度强、辐射广等特点。目前,我国氢能产业链的上游、下游分布存在严重的空间不均衡情况,因而大规模集中制氢、长距离输氢将是氢能产业发展的关键环节;在制氢成本持续走低的前景下,氢能的储运效率成为制约氢能产业规模化发展的瓶颈环节。适用于大规模氢能运输的技术方案主要有集装管束运输、管道运输、液氢槽车运输等,其中管道运输具有运量大、距离长、能耗少、成本低等优势,也是相对经济且低碳的方式。目前,世界氢气管道总里程超过4600 km,发达国家的氢气长输管道建设及输氢技术较为成熟。在我国,纯氢管道建设进展缓慢(总里程约为100 km),管道输氢技术体系仍在发展完善过程中,不能满足大规模氢能应用的实际需求;纯氢管道的初始投资大、建设周期长,很难在短期内形成与氢能发展需求相匹配的输运规模。
值得指出的是,近年来我国天然气管网基本建成,实现了天然气干线管道的互联互通;若在天然气中掺入一定比例的氢气以组成掺氢天然气,通过天然气管网将掺氢天然气输送至终端用户,随后或者直接利用、或者提氢后分别单独使用,将大幅提升氢能的时空调配规模与效率,实质性推动我国氢能产业快速发展。也要注意到,天然气掺氢产业发展尚处于技术研发与应用示范的起步阶段,技术体系的成熟度、掺氢天然气的使用效能及潜在影响均具有相当的不确定性。为此,本文基于天然气掺氢产业链构成,探讨天然气掺氢产业对我国能源行业高质量发展的价值,梳理天然气掺氢产业的国际进展、国内现状、关键问题,进而提出培育天然气掺氢产业的发展建议,以期为相关领域高质量发展研究提供基础参考。