专家视角看《规划》：这样构建多元化氢能储运体系

近日，《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》引发行业热议，本文试图从氢能储运技术发展的视角切入，通过与多位氢能储运技术专家的对话，呈现当前国内氢能储运技术与发展格局，解读未来多元化氢能储运体系构建思路。

北京航天试验技术研究所氢能工程技术中心总工程师安刚表示，这是我国发布的第一个国家级氢能产业发展规划，意义重大，对氢能产业的全链条进行了详细的布局和规划，《规划》措辞严谨的明确了氢能储运技术路线方向，目前主要发展高压氢气储运，因为技术相对成熟，对液氢提出了要推动低温液氢储运产业的应用，而对其他的方式提出的是探索应用，说明这些储运方式还未达到产业化应用阶段，还要进行探索性研究。

跨区域长距离输氢处于空白

装备升级是高压气体储运效率提升的关键

我国氢源分布主要集中在煤化工、可在生资源丰富的北方内陆及西北地区，与氢能需求量较大的东南沿海存在严重的供需错配，储运是氢能大规模商业化应用关键一环，《规划》政策落点氢能储运技术突破和多元化氢能储运体系构建，为破除氢能储运“拦路虎”提供了政策保障。

从目前氢能示范应用情况看，供氢半径多集中在200公里以内，储运方式采用最为成熟的高压气态储运，跨区域输氢处于空白状态。运输装备主要采用20MPa长管拖车，单车运氢量仅为280-360kg左右，无法满足未来大规模氢气运输的要求。在高压气态储运方向，为进一步提升运输效率，必须发展耐受更高压力的轻质、低成本、大容量瓶组，大幅增加单车运氢量。然而，目前碳纤维缠绕气瓶的成本较高，且随着储氢压力的增加、储氢瓶容积的提升，成本会显著上升。因此，在规划中指出，需要进一步提高储氢瓶压力的同时，降低碳纤维瓶的制造成本，有效提升我国高压气态储运的商业化水平。

液氢优势明显

上路运输是核心卡点

液氢由于密度大，在储运中具有非常大的优势，可以实现大规模储存，一辆液氢车的运氢量相当于十辆管束车。在储存过程中压力低，相对于70兆帕、35兆帕的高压氢气，储存更安全。另一方面，液氢储重比大，可以达到10%以上，高压氢气一般不超过5%，液氢是它的两倍多。这些优点使得液氢在我国氢能产业发展过程中，将担当重要角色。

就长远发展来看，大规模发展风电、光电等可再生能源，必须与氢相结合，建立以液氢为储运介质的新能源电氢体系，结合风电光电的低碳、低成本和液氢的稳定、便于规模储存运输的优点；规避风光周期性、液氢能耗高的缺点，实现新能源的优势互补、良性发展。针对液氢能耗高的问题，安刚表示，通过与新能源结合的方式，液氢可以实现能耗高但成本低，将液氢工厂建在风光发电的临近区域，实现低成本绿电制氢，液化以后储存分配，通过长距离运输应用于交通、工业或就近储能，实现风光发电的削峰填谷。

    目前受到法规影响，液氢上路仍是难题，主要原因在于移动式液氢容器标准尚未突破，安刚表示，《规划》为后续标准突破提供了有利环境，呼吁国家相关部门、行业协会和企业协调团结起来，尽快制定相应标准，并制造出符合运输条件的移动式液氢容器，他预测未来2-3年内可实现液氢上路运输。

固态、有机液体储氢等均已取得突破性进展

示范应用是商业化关键

根据上海交通大学邹建新教授介绍，固态储氢材料有多种类型，包括储氢合金、物理吸附材料、复杂氢化物等，储氢材料的充放氢压力从0.01到20MPa，质量储氢密度从1wt%到20wt%，充放氢温度从-196℃（液氮温度）到600℃均有，可根据应用场景不同选择合适的储氢材料体系。目前国内得到产业化应用示范的固态储运氢技术以储氢合金为主。其中，稀土基储氢合金已被安泰创明应用于燃料电池助力车；Ti基储氢合金则被有研集团用于加氢站、燃料电池公交车储氢系统中；V基固溶体储氢合金被四川大学用于固定式储氢系统；镁基储氢合金则被上海交通大学用于吨级大容量镁基固态储运氢装置，且运氢过程常温常压，具有更好的运输安全性。此外，镁基储氢材料（MgH2）也可用于高能密度备用电源、长续航无人机电源等应用场景，目前上海交通大学已开发出了能量密度达到600Wh/kg的氢化镁水解释氢燃料电池备用电源。

总体来看，固态储运氢技术的安全性高、储氢密度高、放氢纯度高并且我国的资源相对丰富（尤其是镁），同时固态储运氢具备长时间安全储存氢气的特点，因此未来应用范围较广，在交通、季节性储能、氢冶金和氢化工等领域将占有一席之地。

根据《规划》，有机液体储氢是氢气储运技术的一个重要探索方向。据中船重工712所氢源与供给装置研究室吴飞主任介绍，德国、日本等国家已经实现该技术在规模化氢气储运领域的示范应用。国内相关研究单位,已建成千吨级/年的储氢有机液体生产线,完成了数十至百千瓦级有机液体脱氢装置研制,并实现在燃料电池物流车、公交车、燃料电池电站等领域的示范应用,关键技术实现自主可控,整体技术水平与国外先进水平相当。

随着液态储氢载体材料产能扩大，非贵金属加氢/脱氢催化剂持续开发,基于有机液体储氢技术的用氢成本将大幅度下降。该技术有望在海洋氢能、绿色船舶、规模化氢气储运等场景，逐步实现规模化应用。

管道输氢与国外仍存差距

未来3-5年时间有望突破核心技术

天然气混合氢气一直是国内外氢气运输和规模化利用的重要研究方向，对促进我国氢能产业发展具有更为重要的意义。《规划》指明了管道氢储运发展的方向，即掺氢天然气管道、纯氢管道等氢能基础设施试点示范。

中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院李玉星教授表示，国内纯氢与掺氢管道试点示范与国外相比，在科学研究、人才培养、工程示范等方面还存在较大差距。为弥补差距，国家科技部布局了国家重点研发计划“氢能技术”重点专项及“氢进万家”工程，以压力、管长为分界规划了“中低压纯氢与掺氢燃气管道输送及其应用关键技术”、“纯氢与天然气掺氢长输管道输送及应用关键技术”等项目，开展氢脆及氢致失效、管材相容性、管输工艺及设备、泄漏/扩散/燃爆、完整性管理等相关问题的研究，突破纯氢与掺氢燃气终端以及长距离管道输送的安全高效及应用的相关瓶颈，形成系列原创理论、技术、设备与标准体系，提升我国氢能管道输运与利用的创新水平、国际竞争力和影响力，建成专业实验室和科技试验平台，实现应用验证和示范项目。

从目前碳排放来源看，交通、化工、冶金、煤发电等行业是碳排放的主要来源。因此，未来氢能将在交通运输（乘用车、客车、火车、轮船、飞机等）、氢冶金、氢化工、季节性储能等应用场景中得到规模化应用，而不同的应用场景对氢气储运的要求有所差异。

根据邹建新教授判断，对于交通运输应用场景，碳纤维高压气瓶是乘用车的主要储氢方式，而重型卡车、飞机等对储氢量和储氢密度要求较高，液氢可能是主流的有效储氢方式；轮船对于储氢的体积密度要求高，可能采用固态或富氢液体（氨、有机液体）的储氢方式。对于氢冶金和氢化工应用场景，由于其用氢量巨大且存在大量高温热源，管道输氢结合固态储氢技术可能是未来主要的储运氢方式；对于季节性储能应用场景，固态储氢、富氢液体由于体积储氢密度高、可长时间安全储存的特点，可能是未来主要的储氢方式。

总而言之，未来氢能应用将极为广泛，涉及不同的工业领域且不断在拓展空间。针对不同应用场景，未来氢储运技术会呈现多元化发展，多种储运氢方式并存，但都会向高密度、高安全、低成本的趋势发展，从而提升储运氢的效率，扩大应用范围。

因此在《规划》中，也明确提出“支持开展多种储运方式的探索和实践”和“逐步构建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。”