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氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸——解決氫安全及氫經(jīng)濟(jì)
　　氫原子的外層電子結(jié)構(gòu)為1s1，既可以獲得一個(gè)電子，也可以失去一個(gè)電子，因此其化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，氫氣活潑的化學(xué)性質(zhì)決定了其儲(chǔ)存條件較高。體積密度小疊加液化溫度較低（液氫沸點(diǎn)為-253℃），使得氫氣的儲(chǔ)存與運(yùn)輸相對(duì)較為困難，于是發(fā)展安全、高效的儲(chǔ)氫技術(shù)是實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，核心是尋求降低氫氣體積以獲得高體積儲(chǔ)氫密度和高質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度，例如35兆帕的高壓氣態(tài)氫的體積量能密度為2.84MJ/L，約是液氫體積能量密度8.71MJ/L的1/3。
　　目前國(guó)內(nèi)高壓氣氫為主，液氫政策已逐漸放開
　　高壓氣態(tài)氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)相對(duì)成熟，氣態(tài)高壓儲(chǔ)氫技術(shù)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮氫氣設(shè)備能耗相對(duì)偏低、充裝和排放速度快等優(yōu)點(diǎn),是目前占主導(dǎo)地位的儲(chǔ)氫方式?，F(xiàn)階段，中國(guó)普遍采用15~20MPa氣態(tài)高壓儲(chǔ)氫與管束車運(yùn)輸?shù)姆绞?。加氫站用大型高壓?chǔ)氫容器、燃料電池車用高壓儲(chǔ)氫罐，也都是高壓氣氫的儲(chǔ)存方式。氣氫長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸成本對(duì)運(yùn)輸距離較為敏感，對(duì)于100公里的運(yùn)輸距離，20MPa長(zhǎng)管拖車氫氣運(yùn)輸費(fèi)用在8.10元/kg（含15%運(yùn)輸毛利率），300公里距離時(shí)運(yùn)輸費(fèi)用達(dá)到16.29元/kg。液氫優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)輸能量密度較高，但以液體形式儲(chǔ)存氫氣需要低溫，氫氣在一個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)為-252.77℃，其液化能耗較高，氫氣液化的成本與裝置規(guī)模、技術(shù)路徑有關(guān)。在理想狀態(tài)下，氫氣最小理論液化功為2.9kWh/kg，但實(shí)際運(yùn)行氫液化設(shè)備中，由于氫氣無(wú)法通過(guò)節(jié)流膨脹直接降溫得到液氫，在環(huán)境溫度高于202K時(shí)的預(yù)冷則會(huì)增加液化過(guò)程能耗，單位能耗普遍在10-15kWh/kg，按照氫氣液化能耗平均15kWh/kg，電價(jià)0.60元/kWh的假設(shè)測(cè)算得，運(yùn)輸200公里距離時(shí)，液氫單位運(yùn)輸成本11.98元/kg，20兆帕長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸成本為12.20元/kg，二者基本相當(dāng)，更長(zhǎng)距離時(shí)液氫運(yùn)輸成本更有優(yōu)勢(shì)。
　　管道儲(chǔ)氫已有應(yīng)用案例，固態(tài)儲(chǔ)氫仍在探索
　　中長(zhǎng)距離運(yùn)輸最理想且成本最低的方式就是管道輸送，國(guó)外多個(gè)國(guó)家已經(jīng)對(duì)天然氣管道摻氫進(jìn)行了多項(xiàng)探索，2023年4月中石化宣布建設(shè)一條從烏蘭察布至北京市的400公里長(zhǎng)距離純氫管網(wǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)目前在運(yùn)營(yíng)及規(guī)劃的天然氣摻氫運(yùn)輸管網(wǎng)及純氫管網(wǎng)長(zhǎng)度約2,500公里，其中2022年左右已經(jīng)有多個(gè)純氫或摻氫管網(wǎng)竣工或開始建設(shè)，表明在下游需求逐漸起量的背景下（如燕山石化用氫、北京燃料電池車推廣用氫等），大規(guī)模輸氫的經(jīng)濟(jì)性得以凸顯，以“濟(jì)源-洛陽(yáng)”管道為例（25km），滿載運(yùn)氫成本低至0.51元/kg，若運(yùn)輸距離為100公里則運(yùn)輸成本約0.77元/kg。摻氫對(duì)管網(wǎng)質(zhì)量要求較高，通常摻氫比例不超過(guò)20%，此外輸氫專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)未出臺(tái)也制約了其大規(guī)模發(fā)展。
　　70MPa高壓車載儲(chǔ)氫設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)落地，未來(lái)可期
　　高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)氫方式，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維環(huán)向纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維全纏繞瓶（Ⅲ型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）4個(gè)類型。Ⅲ型瓶和IV型瓶具有重容比小、單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于氫燃料電池汽車。2023年5月國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將于明年6月正式實(shí)施，為未來(lái)四型儲(chǔ)氫瓶的應(yīng)用、更長(zhǎng)距離卡車運(yùn)輸場(chǎng)景及燃料電池乘用車的普及推廣奠定基礎(chǔ)。
　　風(fēng)險(xiǎn)提示
　　1、氫能下游需求增速低于預(yù)期；
　　2、氫能儲(chǔ)運(yùn)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)節(jié)奏低于預(yù)期。