近日，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)【2022】109號(hào)文件立項(xiàng)批復(fù)了《氫氣輸送管道完整性管理規(guī)范》由城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施分會(huì)及其服務(wù)機(jī)構(gòu)組織實(shí)施編制工作。

通知表示，根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃，到2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，從氫能需求總量上看，中國(guó)可能要增加1800萬(wàn)噸氫氣的需求。由于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點(diǎn)，氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景。

從氫能儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈來看，管道輸氫是長(zhǎng)距離氫氣輸送最合適的方式。2022年2月10日，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》，意見指出，在滿足安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等前提下，探索輸氣管道摻氫輸送、純氫管道輸送、液氫運(yùn)輸?shù)雀咝л敋浞绞健?br />
2021年11月8日，內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項(xiàng)“中低壓純氫與摻氫燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目正式啟動(dòng)，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)實(shí)施時(shí)間分為三年，對(duì)中低壓純氫與摻氫燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，主要解決我國(guó)城鎮(zhèn)用氫問題。

近兩年我國(guó)管道輸氫項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入規(guī)劃建設(shè)階段，但其成本問題也一直被業(yè)界探討。此外，對(duì)于純輸氫管道的建設(shè)成本居高不下這一問題，業(yè)內(nèi)有專家提出，利用現(xiàn)有天然氣管道進(jìn)行天然氣摻氫輸送，可以大大解決輸氫難題。

國(guó)外一直在進(jìn)行天然氣摻氫項(xiàng)目的實(shí)施，近日，法國(guó)啟動(dòng)第二個(gè)管道輸氫項(xiàng)目。這條管道每年可輸送12.5萬(wàn)噸氫氣，相當(dāng)于900兆瓦的電解量，每年可減少100萬(wàn)噸二氧化碳的碳排放。

荷蘭企業(yè)SoluForce 開發(fā)了一種用于氫氣應(yīng)用的可纏繞增強(qiáng)熱塑性工業(yè)管道系統(tǒng) (RTP，也稱為 FCP)。經(jīng)認(rèn)證，SoluForce FCP 可用于高達(dá)42 bar工作壓力的氫氣應(yīng)用，這在氫運(yùn)輸領(lǐng)域獨(dú)一無(wú)二。與鋼鐵材質(zhì)管道相比，這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進(jìn)綠氫的規(guī)?；瘧?yīng)用。

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要條件之一是良好的氫能儲(chǔ)運(yùn)體系。我國(guó)三北地區(qū)正面臨棄風(fēng)、棄水、棄光等資源過剩的問題，利用天然氣管道進(jìn)行天然氣摻氫利用輸送至我國(guó)東部地區(qū)，緩解部分地區(qū)資源緊張的問題，平衡我國(guó)資源不均衡問題。

天然氣摻氫工藝成本分析

氫氣摻入天然氣管道后會(huì)對(duì)管道造成一定的危害，主要包括氫脆、氫鼓泡、氫開裂等。其中，氫脆的危害最大，氫脆是在低溫下形成的。鋼制管道的氫脆是由于管道內(nèi)壁受到氫氣的侵蝕，造成材料塑性和強(qiáng)度降低，并因此而導(dǎo)致的脆斷或延遲性的脆性破壞。應(yīng)根據(jù)不同的氫脆機(jī)理，制定相應(yīng)的防護(hù)方法。

天然氣管網(wǎng)包括長(zhǎng)輸管道和配送管道，長(zhǎng)輸管道輸送壓力較高，一般選擇高鋼級(jí)鋼管。有研究表明，鋼級(jí)越高越容易發(fā)生氫脆。

CGA－5.6－2005《HydrogenPipelineSystem》研究表明，當(dāng)天然氣摻氫體積比≤10%時(shí)，可使用不高于X52鋼級(jí)的管道直接運(yùn)輸，鋼級(jí)高于X52的天然氣管道需要進(jìn)行氫脆試驗(yàn)。

我國(guó)天然氣主產(chǎn)地集中于中西部及沿海地區(qū)，而消費(fèi)地集中于東部及中部人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。此外，我國(guó)進(jìn)口管道天然氣主要來自于中亞、緬甸、俄羅斯等地，入境地主要位于新疆、云南、內(nèi)蒙古、黑龍江等地。因此我國(guó)非常重視天然氣管網(wǎng)的建設(shè)，目前已初步形成了“西氣東輸、海氣登陸、就近供應(yīng)”的供氣格局。到2015年，全國(guó)天然氣主干管道里程約為10萬(wàn)km，城市天然氣管道共43.46萬(wàn)km。

根據(jù)我國(guó)天然氣的輸氣壓力，可將天然氣管道分為高壓管道、中壓管道及低壓管道。高壓管道一般為全國(guó)戰(zhàn)略性管道，如西氣東輸管道、中亞天然氣管道等，其壓力一般為10～12MPa;中壓管道一般為區(qū)內(nèi)干線、聯(lián)絡(luò)線和干線配套支線管道等，設(shè)計(jì)壓力為4～12MPa;低壓管道一般為城市燃?xì)夤艿?，其壓力低?MPa。

我國(guó)天然氣干線管道的輸氣壓力為4～12MPa，材質(zhì)一般為金屬材料X60～X80和Ｒ245～Ｒ365等。在4MPa以上的工作壓力下，氫氣有可能滲入到管道中產(chǎn)生氫脆的影響，但由于摻氫體積比較低(≤10%)，氫氣的分壓也低(＜1MPa)，天然氣摻氫對(duì)管道的實(shí)際影響有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。從歐美國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來看，在較低的摻氫比和較低的氫氣分壓下，管道的氫脆基本可以忽略，利用天然氣管道輸送摻氫天然氣的安全性可以得到保證。