登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
12月8日,2021联合国开发计划署氢能产业大会在佛山市南海区西樵山文化中心隆重召开。中国工程院院士郑津洋在会上发表讲话,以下为发言原文:
各位同行下午好,很高兴有这个机会参加这个会议。
刚刚听了郭院士和程院士两位非常精彩的报告,下面我跟大家汇报一下氢能管道输送技术发展现状和挑战。
我将从三个方面:研究背景、发展现状、面临挑战跟大家进行汇报。
一、研究背景
我们知道,氢能是能源转型升级的重要方向,也是实现碳中和目标的重要途径。在整个氢的产业链当中,安全、高效的输送是产业链的重要组成部分。氢的输送有很多技术,像长罐拖车、液氢槽车、管道,这些方法进行综合比较,我们发现管道的输送它具有运输体量大、距离远、能耗损失低这样的特点,有望实现氢能经济规模的长距离输送。
要实现输送,就需要用到管道。这个管道它广泛应用于加氢站、燃料电池汽车、工业厂区等场景,还有一类就是利用新建或在役的天然气管网实现掺氢输送,把氢掺到天然气里边再进行输送。这些管道也有它的特点,一个是种类多。我们可以把管道分成为工业管道、长输管道、公用管道和专用管道。
管径的直径有的小,有的大,小的只有几毫米,大的可以做到1.4米;压力范围也很大,低的到0.1兆帕,大的103兆帕;使用量差距也非常大。这样一个需求就产生了两个问题,一个问题用在役的天然气管网能不能够用来输送氢气?因为我们现在全国已经有大量的在用管道,像长输管道我们国家的量已经超过4200公里,量很大,如果能够用现有的管道进行输送,我们可以节省大量的投资,提高基础设施的利用率。另外一个问题,如果用新建的氢气管道,新建的氢气管道它应该满足哪些技术条件?从材料的角度、设计制造、运行维护这些方面应该怎样来提出针对性的要求?
二、发展现状
我们首先来看一下管道的建设现状。据统计,全球范围内氢气输送管道已经超过4600公里,这些管道主要是由氢气的生产商来运行。管道最多的国家是美国,它的总里程已经达到2700多公里,最高运行压力到10.3兆帕,主要是位于墨西哥湾沿岸,有1000公里左右的管线。在掺氢天然气管道方面,国外也开展了持续的研究,最早可以追溯到荷兰,从2001年就开始开展相关的研究,欧盟德国、法国、英国这些国家都开展了相关的研究。
从我们国内来看,我们在工业管道、专用管道方面现在积累了比较丰富的经验,工业管道主要应用在冶金、电子、建材、电力、化工等行业,现在有几百家企业企业内部用的管道已经企业之间氢气输送用的管道。对于专用的管道,这些年发展最快的是跟氢燃料电池汽车关联的,像氢燃料电池汽车我们现在运行的已经有8000多辆,每一辆车上都有供氢的管道。加氢站现在已建的200多座,在建的70多座,需要大量的专用管道。在掺氢天然气管道方面,我们起步要迟一些。现在主要在用的国电投在潮阳市开展了产氢方面的一些工作。
我们看一下技术的进展。
首先,管材与氢以及掺氢天然气的相融性。因为材料与氢气长期接触,氢会侵入到材料内部,导致金属材料出现损减、裂纹扩张速度加快和断裂韧性的下降。大家看这个图,这是两根试验的断口,这个材料是大家都非常熟悉的R4D不锈钢S30408,在87.5兆帕的氧气里面,这个断口杯锥状的是典型的韧性断裂;左边这个是同样的材料,在87.5兆帕的氢气当中,就发生了脆性断裂。对于疲劳寿命,由于氢气的存在,它的速度会加快,疲劳寿命缩短,扩张速裂加快,导致材料的清脆。
对于清脆的研究,国内外非常值得重视。作为试验研究的时候,我们希望能够获得材料在真实气体环境当中的性能。我们前面谈到,有纯氢,也有掺氢的天然气,因此在研究条件的创造上,也采取了不同的技术路线。
对于纯氢,我们就利用纯氢的环境开展试验,对于掺氢的天然气,它有的利用氮气来代替天然气,用氮气里面掺氢来代替天然气掺氢。还有一种,我利用真实的天然气掺氢开展相关的研究。研究发现,在天然气管网运行的工况下面,掺氢对我们现在常用的材料X70、X80、X52,对它的抗拉强度影响是不大的,但是会导致材料的韧性断裂性能和疲劳性能下降。
这个性能的下降会导致材料对缺陷的敏感性加大。如果有同样的缺陷,在同样的工况下面,就有可能导致管道使用寿命下降。对于掺氢的天然气,我们研究发现,因为掺氢天然气是一种混合物,除了甲烷、氢气以外,还有水分、二氧化碳、氧气,多组份的情况下,它会产生什么?有的组份会加剧材料的裂缝,有的会延迟或者阻碍材料的裂缝,这就需要去研究不同的组份对性能裂化的影响。
这里举一个例子,像天然气中的二氧化碳,如果和氢气一起发生协同作用,来促进像碳素钢、二碳化钢这样的材料,其疲劳裂纹扩张速率比在氢气当中的还要加快。因此,对于掺氢天然气,现在世界上面临的问题是什么?现在都在通过一个一个案例来研究,但是还没有找到一种普世性的可推广、可复制的技术,它的难点就在这里,因为它是一种混合物,我们需要去研究各种组份的情况下面对它影响最大的条件是什么,我们怎么样来获得对材料性能影响最大的工况。
同样,氢气还会对废金属的性能产生影响,主要是轻损伤和氢的渗漏,因为氢分子很小,有可能通过废金属来渗漏。除了材料之外,我们还要关注设备对氢气或者掺氢天然气的适应性。管路里边的设备又涉及到压缩机、加气机、阀门、密封接头等等,这些设备对氢气或者掺氢天然气的适应性如何,也是需要加强研究的方向。
第三个是管道运行安全保障。由于氢气分子小,容易泄漏,而漏出来以后又跑得快,这就需要研究掺了氢以后或者在氢气环境当中它的泄漏、扩散、爆炸的特点,就要加强这方面的研究。在加强规范标准方面,像美国机械工程师学会 、欧洲压缩气体协会、欧洲工业气体协会已经发布了氢气管道相关的标准。
在国际上现在影响比较大的是美国机械工程市学会颁布的B31.12标准,这个标准涉及到设计、施工、操作、维护等。
这个标准里面我举一个例子,说明氢气管道跟天然气管道之间的差异。这里给出了一个计算公示,这个公示是用来计算某一厚度、直径材质的管道能够承受的压力的大小。这个公示里面一个红的“*”号“HF”,这是跟天然气管道里面计算公示里面没有的,这个系数是用来反映氢的进入材料的裂况。这个表里面可以看到,这个系数是小于等于1的,等于1的话只有两个情况,一个是对于X42、X52钢在13.79压力以下这种影响很小,在其他的材料或者其他的压力等级下面这个系数都是小于1的。这说明什么?同样的管道,如果输送氢气的话,它输送的压力要比输送天然气的压力要小。
我们国内到目前为止还没有完整的氢能管道输送的标准,只是在一些相关的标准里给出要求,像氢气输送系统的第一部分、第二部分、第三部分以及今年刚刚修订的5051650156加氢站的标准里面也对管道作了一些规范。
三、面临挑战
要实现氢气或者掺氢天然气管道的安全可靠运输,来面临着不小的挑战。首先,在机制研究上,这个氢是怎么样倾注到材料里面的,特别是多组份的时候,这些组份之间相互是如何作用的。材料的宏观性能和微观结构之间又是什么样的关系,表面到内部、微观到宏观都要加强相关的研究。另外,现在的零氢环境当中材料的性能数据奇缺。
在氢环境当中,材料的性能除了跟材料本身的化学成分、绿色性能和微观组织相关以外,还跟3个因素有关:第一是环境,第二是应力,第三是制造。热环境里面,像氢气的分压、氢气的纯度、环境的温度对材料性能要发生影响;制造里面,热处理的工艺、焊接的工艺、成型的方法,也要对它影响。
因此,氢在自然界的条件下面,我们很难去说某一种材料它是不是绝对适应用某一个环境,因为它要把4个因素综合起来,来规定出它的使用条件。正因为这样,要继续加强基础数据的研究。这个基础数据里面除了材料以外,还有零部件,系统需要从材料、零部件、系统三个层面开展相关的工作。最近修订好的美国的管道标准,它的前言里面也提到,随着对氢脆的进一步认识以及数据的积累,将对标准中的有关数据进行完善和修改,说明这是一个全球性的问题。
在关键技术上面,也需要进行攻克,包括低成本、高强度的抗氢脆材料、高性能的氢能管道的设计制造技术、氢能管道的运行和控制技术以及应急和维护的技术。
在相关装备国产化方面,我们也面临着不小的挑战,像高性能、低成本的输氢的管道,用什么样的管道输氢更加经济。如果要实现管道输送,它的一个重要特征是流量大,那就需要大流量的压缩机,还包括氢气计量的设备阀门、仪表等等。
再一个挑战是标准。我们需要加快来制定纯氢管道以及掺氢管道的标准,包括零氢材料,我的材料怎么样来筛选,能够给出一个材料选用的指导性文件,氢能管道的设计、建造、运行、维护,管道里面涉及到密封、管道风险评估、定期检验等等。因此,要实现稳定可靠的氢能或者掺氢天然气的管道的输送,我们还面临着诸多的挑战,需要各位人同仁我们一起来努力。一起推进相关技术进步。
我的汇报就到这里,谢谢!
(本文根据UNDP氢能产业大会整理,未经演讲人审核)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,7月17日,国蒙氢能科技(巴彦淖尔)有限公司甘其毛都口岸加工园区绿电制氢项目(一期)EPC招标结果公示:项目名称:国蒙氢能科技(巴彦淖尔)有限公司甘其毛都口岸加工园区绿电制氢项目(一期)。建设地点:巴彦淖尔市-乌拉特中旗-甘其毛都口岸加工园区经四路西,中轴路北,经三路东,远鑫公
北极星氢能网获悉,2025年7月15日,康明斯恩泽(广东)氢能源科技有限公司(简称“康明斯恩泽”)完成企业名称变更,正式更名为“恩泽(广东)氢能源有限公司”(简称“恩泽氢能”)。康明斯恩泽氢能成立于2021年12月,由中国石化资本公司发起设立的恩泽基金与康明斯按50:50比例共同出资组建。康明斯恩
7月18日,国务院新闻办公室举行新闻发布会,介绍2025年上半年工业和信息化发展情况。工业和信息化部总工程师谢少锋,部新闻发言人、运行监测协调局局长陶青,部信息通信发展司司长谢存出席发布会,介绍相关情况并回答记者提问。上半年工业和信息化事业发展态势良好新型工业化加快推进工业和信息化部总
砥砺奋进的十年系列报道之三——创新驱动十年间,国家电投锚定高水平科技自立自强,持续深化科技创新体制改革,研发投入强度从0.91%跃升至3.5%,累计建成一支1.3万人的科技研发队伍,形成央企领先的创新力量。十年间,肩负“国之大者”,锻造“国之重器”,作为同时牵头两个国家科技重大专项的能源央企
北极星氢能网获悉,7月15日,安徽省第三批氢能环卫车批量投运交付仪式在六安市金安区举行。本批共交付8辆18吨氢能环卫洗扫车,开创了安徽省氢能环卫批量化运营的新局面。运营车辆为18吨燃料电池洗扫车,由明天氢能联合中联重科盈峰环境联合开发,搭载明天氢能公司101kW高性能燃料电池系统,百公里氢耗
北极星氢能网获悉,近日,由北方稀土贮氢公司主导开发的氢能电动两轮车正式上线。记者走进该公司,率先一睹这款新车的独特风采。在北方稀土贮氢公司办公楼门前,一排排氢能电动两轮车整齐列队。蓝绿相间的车体色彩明快亮眼,车筐里的橙色头盔尤为醒目,车身一侧的包钢集团标志格外引人注目。车头嵌入的
北极星氢能网获悉,近日,绿氨技术创新企业中科亿氨新能源科技(常州)有限公司(简称“中科亿氨”)宣布完成数千万元种子轮融资,由中科创星投资。此次融资资金将主要用于技术研发、设备采购、市场推广和团队扩充。据悉,中科亿氨成立于2025年2月,以“做绿氨行业引领者,用世界领先科技,创造洁净环
北极星氢能网获悉,7月16日,国华投资国华(如东)新能源有限公司国华如东光氢储一体化制氢项目EPC总承包公开招标:本项目位于江苏省南通市如东洋口港经济开发区豫东垦区老海堤东侧、内部农路南侧。制氢规模为1500Nm³/h,制氢站与集中式光伏就近布置,采用集中式光伏所发绿色电力进行制氢,提升绿氢制
7月9日,市场监管总局、工业和信息化部发布了关于印发《计量支撑产业新质生产力发展行动方案(2025—2030年)》的通知,其中提到,面向太阳能、风能、核能、氢能、海洋能、生物质能、地热能等领域,围绕关键核心技术装备自主化发展、能源生产储运基础设施建设、储能系统及相关装备研究及产业化等方向计
当前,能源产业生态正经历从“供给侧资源主导”向“需求侧价值创造”的范式跃迁。现代能源服务业通过构建“用户需求-能效服务-价值共享”的新型商业闭环,催生出涵盖规划咨询、系统集成、智慧运维的全周期解决方案。为把握产业变革机遇,北极星电力网拟于2025年8月7-8日在上海举办2025第七届综合能源服
北极星售电网获悉,7月16日,江苏南通市政府办公室关于印发南通市加快推进生产性服务业高质量发展行动方案(2025—2027年)的通知。文件明确,探索低碳节能服务发展路径。积极引进国内外权威认证组织在通设立分支(合作)机构,提供“一站式”涉碳类认证和咨询服务,推动重点产品碳足迹的国际衔接互认
国华投资国华(赤城)风电有限公司氢气运输服务公开招标项目中标候选人公示国华投资河北分公司赤城制氢厂位于河北省张家口市赤城县经济开发区,该项目用自有新能源电源开展电解水制氢,项目总氢气产能为4000Nm/h,一期建设2000Nm/h(折合4272kg/d),二期预留用地(规模2000Nm/h)。产品氢纯度为99.999
据不完全统计,2025年1-6月,除已上市氢能企业增发募资外,氢能产业链共计超过20家企业获得融资,与去年同期相比数量有所减少,具体包括:考克利尔氢能、卡文新能源、云韬氢能、骊能新能源、新工绿氢、未势能源、氢合科技、科安创能、艾氢技术、锦美氢源、镁源动力、天芮科技、青鳐科技、聚智合众、协
各地氢能发展虽然已取得一定进展,但仍面临一些问题和挑战,涉及基础设施、成本、技术等多个方面,这些方面往往相互交织,有时互为因果。来源:电联新媒作者:郑平近年来,国内多地将发展氢能作为促进产业发展和实现碳达峰、碳中和目标的重要抓手,推出不同层面的氢能发展规划,并投入大量资源推动具体
北极星氢能网获悉,6月7日下午,投资5亿元的江苏恒氢民用大型液氢储存装置生产项目在靖江经济技术开发区开工。该项目利用开发区低效用地50亩,新建厂房2.4万平方米,引进先进制造装备,致力于打造年产100套民用大型液氢储运装备的智能化基地。产品的卧式设计和稳定的绝热系统将保障液氢储存和运行过程
“十五五”是我国经济迈向高质量发展的关键阶段,也是全球能源格局深刻调整的重要时期。在当前和今后一段时间,我国能源电力将持续处于清洁低碳、安全高效转型的大趋势大环境中,如何更加有效地发挥电力在国民经济中的基础和先导作用,促进国家重大发展战略和目标的实现,更好地满足人民群众日益增长的
北极星氢能网获悉,5月26日,山西省科技厅对《关于“切实加大新能源的政策支持力度尽快出台全省支持氢能源应用市场的政策”的建议》进行答复,其中指出下一步工作将着力提升企业创新主体地位;持续提升基础研究、应用基础研究能力;加速氢能科技成果转化。关于省十四届人大三次会议第1827号建议的答复
北极星氢能网获悉,2025年5月21日,氢成绿动新能源(武汉)有限公司与湖南国磁动力科技有限公司在武汉举行战略合作签约仪式,双方将在液氢储运及氢能发电技术领域展开深度合作。华中科技大学能源与动力工程学院成晓北教授出席见证。根据协议,双方将共建液氢-氢能发电联合实验室,重点攻关氢内燃机低温
北极星氢能网获悉,近日,长庆油田第二口“氢代油”钻井先导试验在靖32-40井圆满完成。这次现场试验首次实现钻井过程100%“氢代油”作业,氢能设备连续稳定运行200余小时。在国家“双碳”战略引领下,长庆油田积极探索“油气热电氢”融合发展新模式。2024年12月,长庆油田在国内率先开展“氢代油”钻井
“十五五”是我国经济迈向高质量发展的关键阶段,也是全球能源格局深刻调整的重要时期。在当前和今后一段时间,我国能源电力将持续处于清洁低碳、安全高效转型的大趋势大环境中,如何更加有效地发挥电力在国民经济中的基础和先导作用,促进国家重大发展战略和目标的实现,更好地满足人民群众日益增长的
北极星氢能网获悉,2025年4月,上海青鳐新能源科技有限公司(以下简称“青鳐科技”)正式宣布完成超千万元的天使轮融资,本轮融资由星辰基金领投,当看同创基金、厦门弘溢合力及知名投资人刘浩宇先生等跟投,鲲华科技王亚波董事长出席见证。青鳐科技专注于为氢气储、运、加装备提供专业的阀门及系统解
电氢协同的价值是通过电能与氢能的深度耦合,构建电为主体、氢为纽带的新型能源体系,促进新能源消纳,支撑电力系统灵活性日益增长的需求,以及对需要进一步深度脱碳的各用能体系的渗透。——国网上海综合能源服务有限公司副总经理张春雁4月23日,由北极星电力网联合北京碳中和学会共同主办的“2025第
砥砺奋进的十年系列报道之三——创新驱动十年间,国家电投锚定高水平科技自立自强,持续深化科技创新体制改革,研发投入强度从0.91%跃升至3.5%,累计建成一支1.3万人的科技研发队伍,形成央企领先的创新力量。十年间,肩负“国之大者”,锻造“国之重器”,作为同时牵头两个国家科技重大专项的能源央企
北极星氢能网获悉,近日,由北方稀土贮氢公司主导开发的氢能电动两轮车正式上线。记者走进该公司,率先一睹这款新车的独特风采。在北方稀土贮氢公司办公楼门前,一排排氢能电动两轮车整齐列队。蓝绿相间的车体色彩明快亮眼,车筐里的橙色头盔尤为醒目,车身一侧的包钢集团标志格外引人注目。车头嵌入的
北极星氢能网获悉,7月16日,国华投资国华(如东)新能源有限公司国华如东光氢储一体化制氢项目EPC总承包公开招标:本项目位于江苏省南通市如东洋口港经济开发区豫东垦区老海堤东侧、内部农路南侧。制氢规模为1500Nm³/h,制氢站与集中式光伏就近布置,采用集中式光伏所发绿色电力进行制氢,提升绿氢制
近日,江苏省发改委发布关于大唐南京发电厂大唐南电二期2×745MW燃气轮机创新发展示范项目1号机组节能报告的审查意见。该项目为扩建项目,建设地点位于南京市栖霞区龙潭街道马渡村大唐南京发电厂内,总占地面积14.50公顷、建筑面积32742m2,与“大唐南电二期燃气轮机创新发展示范补单项目”共用。项目
国华投资国华(如东)新能源有限公司国华如东光氢储一体化制氢项目EPC总承包公开招标项目招标公告第一章公开招标1.招标条件本招标项目名称为:国华投资国华(如东)新能源有限公司国华如东光氢储一体化制氢项目EPC总承包公开招标,项目招标编号为:CEZB250106609,招标人为国华(如东)新能源有限公司
国华投资国华(赤城)风电有限公司氢气运输服务公开招标项目中标候选人公示国华投资河北分公司赤城制氢厂位于河北省张家口市赤城县经济开发区,该项目用自有新能源电源开展电解水制氢,项目总氢气产能为4000Nm/h,一期建设2000Nm/h(折合4272kg/d),二期预留用地(规模2000Nm/h)。产品氢纯度为99.999
1、投资6.56亿元!广西100MW风电项目开工近日,广西壮族自治区南宁市武鸣太平风电项目举行开工仪式。武鸣太平风电项目总投资约6.56亿元,规划总装机容量100MW,将安装16台单机容量6250kW的风电机组。2、1300MW!中石油某海上风电项目中标结果公布7月1日,中国石油某海上风电项目第一阶段前期技术咨询及
北极星储能网获悉,7月10日,科力远披露,公司目前已取得储能项目建设所需批准备案、即将投建的有河北省合计400MW/1000MWh规模、山东省合计400MW/800MW规模、内蒙古合300MW/1200MWh规模、广东100MW/200MWh规模的8个独立储能及共享储能项目。预计将于今年3-4季度逐步释放。另有各类型储能应用场景储备项
北极星氢能网获悉,7月8日,山西吕梁经开区3MW绿电离网制绿氢加氢一体化示范项目成功试车,标志着吕梁经开区在绿氢制取方面实现新突破。首套单槽2MWAEM制氢系统在吕梁经开区成功试车该项目位于吕梁经开区新材料园区,为吕梁经开区国有公司组织实施。其核心为国内企业研发的全国首台单体2MW纯国产化AEM
北极星氢能网获悉,7月10日,中核集装箱式水电解制氢装置中标候选人公示。根据公示,中标候选人第1名为苏州希倍优氢能源科技有限公司,投标报价为221.341万元。中标候选人第2名为南通安思卓新能源有限公司,投标报价为239万元。中标候选人第3名为北京明阳氢能科技有限公司,投标报价为238万元。根据招
日前,有投资者提问河钢股份:在低碳冶炼技术方面取得了重大突破,唐山基地投用了全球首套120万吨氢基竖炉,碳排降低50%,并获得了欧盟碳关税认证。请问是否属实?请介绍相关情况?谢谢董秘回答:尊敬的投资者,您好!2023年5月,公司间接控股股东河钢集团旗下张家口张宣科技公司建成投运120万吨氢冶金
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!