发展氢能产业,储运是道绕不过的坎儿。
近年来,国内氢能产业链突破显著。上游制氢侧,随着国内众多大型制氢项目规模化开展,制氢端成本逐年下降;下游应用侧,在政策扶持与引导下,氢能应用场景正缓慢扩展,多点开花。
然而,在氢能产业链中承担着“承上启下”关键枢纽作用的储运环节,氢脆问题、经济性差等痛点依旧突出。相关统计数据显示,当前,我国储运成本在氢气总成本占比接近30%,部分情况下甚至更高。
氢储运,已成为氢能产业突破发展瓶颈、实现全面跃升的“最后一公里”。能否攻克这一关键环节,直接决定了氢能产业能否实现规模化、产业化发展。
近几年,陈学东、彭苏萍、丁文江、唐叔贤四位院士,分别在公开场合围绕氢储运的核心问题发表重要观点,为产业发展方向提供了清晰指引。碳索氢能网将他们的核心观点整理如下:(注:顺序不分先后,据公开信息整理)
陈学东院士:氢脆被过度扩大
陈学东院士在 2024 中关村论坛年会上明确指出,储运是氢能产业链最重要环节,关系到氢能使用的安全性和经济性,日益成为瓶颈问题。在 2024 年《前瞻科技》杂志发表的文章中,他进一步剖析了氢能储运技术面临的四大核心挑战:
一、目前,氢能产业规模化发展正面临供氢成本高的突出瓶颈,过分强调可再生能源制备绿氢作为氢源,不利于在氢能商业化前期打通产业链、推动技术迭代;二、部分学者研究常温高压氢脆的试验环境与实际偏差过大,使得金属常温氢脆影响被过度扩大化,不利于氢能储运压力容器与管道等技术装备发展;三、部分地方政府和企业为抢占先机,盲目投入氢能储运项目建设,技术经济性论证不充分,不利于项目推进和应用生态形成。;四、氢能储运装备核心基础零部件存在“短板”。如70 MPa站用供氢管阀件、70 MPa加氢软管、70 MPa大流量加氢机等,尚不能自主可控。
针对上述问题,陈学东院士提出四项针对性对策:
(1)建议国家和地方发展和改革委员会、能源局等主管部门加强政策引导,现阶段不必强求可再生能源制备绿氢作为氢源,而应利用工业副产氢尽快打通氢能产业链,推动全产业链技术迭代,待氢能规模化应用后再逐步提升绿氢供应量;(2)建议工业和信息化部、国家标准化管理委员会等主管部门支持由行业优势单位牵头组织,研究常温高压氢环境下金属服役行为,提出氢能储运装备设计建造与维护准则,避免盲目“恐氢”;(3)建议国家发展和改革委员会、国家能源局等主管部门加强氢能储运项目建设统筹,针对氢能在交通、工业、发电、储能等领域多元化应用,加强氢能储运技术经济性论证,审慎发展大规模长距离输氢或采用氨氢路线储运氢能;(4)建议国家能源局、工业和信息化部等主管部门支持加强涉氢设备核心零部件技术攻关,促进氢能储运装备的安全自主可控。
彭苏萍院士:向“泛氢”能源方向发展
彭苏萍院士早在 2020 年中石化氢能发展战略研讨会上就指出,我国氢源丰富且制氢技术可支撑中远期发展,但氢能基础设施(尤其是储存与输送设施)发展滞后,现有储运方式的成本与碳排放对运输距离、供应量敏感,亟待开展大规模制氢、储氢和输配工程示范。
为突破纯氢储运的局限性,彭苏萍院士创新性地提出“泛氢” 概念。在 2025 年 7 月零碳产业昌平绿色投资大会上,他强调,目前主要的商品氢基本都采用压缩氢气的方式进行储存和运输,但由于氢能不利于存储,且液化成本高,限制了氢能远距离输送,因此,氢能产业向绿氨、绿色甲醇等“泛氢”能源方向发展。
他认为,“氢(泛氢)能源可作为各能源之间的桥梁,与化石能源和可再生能源实现联动,通过部分替代,压缩化石能源消耗量,提高清洁能源在能源结构中占比,丰富能源多元化供应体系,为能源安全保障机制的优化带来新契机。未来,氢(泛氢)能源将成为全球能源技术革命的重要方向。
丁文江院士:固态储运氢技术安全高效
丁文江院士在2023年7月的公开采访中表示,氢能是世界公认的清洁能源,在现有的氢能产业链中,储运占到总成本的30%至50%,安全高效的氢能储运技术是决定氢能应用的关键。
从储运形式来看,相较高压气态储氢和低温液态储氢等其他储运形式,镁基固态储氢优势突出:
第一是常温储运。液态氢储运需要零下253摄氏度,属于极低温,而固态储氢运输可实现常温储运。第二,常压储运。储运时的压力约1.2个大气压强,几乎为常压,和气态氢储运相比有着更高的安全性。第三,含氢密度高。每立方米的气态氢重约39千克,每立方米的液态氢重约70千克,而每立方米的固态储氢可达110千克。
2023年4月,全球首辆镁基固态储运氢车首发,该车最大储氢量可达1吨,相当于传统高压气态长管拖车的4倍,而运输的成本仅约三分之一。
与此同时,我国发展固态储运氢技术还具备三大有利条件:
第一,中国的镁资源丰富,占整个世界镁资源的50%左右,金属镁产量约占世界的90%。中国可以充分地利用优势资源,将固态储运氢发展成有核心竞争力的产业;第二,当前中国的氢能发展已进入科研和产业领域的视野,很多人都在讨论和研究光伏制氢、风电制氢等氢能发展技术。在这样的背景下,固态储氢技术就有可能成为中国有自主地位的一项氢能源技术;第三,从固态储运氢技术本身来看,我们在世界竞争中已具有优势。这辆吨级镁基固态储运氢车及其相应的技术世界领先,未来要考虑的是它的产业化和商品化,届时将有望在世界范围内占据一席之地。
唐叔贤院士:管道输送最经济理想
唐叔贤院士在2025年4月的公开采访中表示,氢气储运过程中,安全性和经济性是业界关注的焦点,也是其发展的现存瓶颈。
安全性方面,国内主流看法认为,管道运输高比例氢气危险系数较高。但与这种看法相反,在管道中运输高比例氢气的情况十分常见。例如,中国香港地区纵横交错的输气管道中含有49%的氢气。通过管道运输含氢混合气体不仅安全可靠,在业界也已实现常态化。
公众对氢气安全性的担忧主要源于对其爆炸风险的认知。需明确的是,氢气的爆炸下限与天然气相近,而公众已普遍适应天然气的安全使用模式。从物理特性分析,氢气分子质量较小且扩散速率显著高于天然气。当发生泄漏时,氢气将快速垂直向上扩散,在开放空间环境中难以形成局部聚集,相较于传统燃气更具扩散优势。这一特性使得氢气在通风良好的场景下具有更高的本质安全性。在工程技术层面,通过优化输氢管道接口材料与结构设计,可有效抑制氢气泄漏风险。
未来,我国应加大力度推动新材料的开发以改善氢气储运的安全性,减少管道的氢腐蚀。同时,通过优化管壁材料,避免氢气在管道流动过程中将铁锈带出,影响氢气纯度。
经济性方面,唐叔贤院士建议加大力度投入研发新型高分子材料的储氢钢瓶,增加储氢瓶的储氢量。但短期内,氢气通过管道输送仍是最经济理想的运输方式,与当前运输氢气的主流方式——长管拖车相比,成本大幅降低。
针对长距离输氢管道的发展问题,唐叔贤院士深入剖析了其面临的三大主要挑战:一是上游制氢端能否提供足够的氢源,这关系到输氢管道利用率和输氢成本的分摊问题。二是下游的用氢市场需求能否匹配管道的设计输氢量。只有将氢气制取、消纳的上下游打通,管道输氢的经济性、便捷性才能得以体现。三是我国纯氢管道建设尚存在技术方面的瓶颈。
当前,在输送纯氢或天然气掺氢的管道研究方面,我国现有的长距离纯氢管道较少,主要集中于化工企业厂区内部,在该领域的发展较美国和欧洲有一定差距。但近年来,我国追赶的脚步逐渐加快。一方面,我国于近期规划核准了多条长距离输氢管道建设项目。另一方面,我国也在积极推动长距离输氢管道的施工、设计、焊接等环节的国家标准研究制定工作。
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