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。
据北极星氢能网不完全统计,2026年1月至3月,国外公开报道的较重大氢能相关事故共计7起,造成至少1人死亡、十余人受伤,并导致一次载人月球任务测试推迟。事故类型涵盖氢气爆炸、泄漏、运输车辆爆燃及工
2026年开年仅三个月,氢能产业便迎来一轮密集的资本“抢筹”行情。据北极星氢能网不完全统计,1月至3月期间,国内氢能领域发生超15起股权融资及战略投资事件,涉及制氢装备、燃料电池、液氢系统、氢内燃
据北极星氢能网不完全统计,3月,共计9家氢能企业完成融资,详情如下:质子汽车科技有限公司(简称“质子汽车”)宣布完成数亿元B轮融资。投资方包括盛世聚鑫、国鑫创投、河北产投、绿色时代、优达尚融
步入2026年,氢能作为新能源核心赛道热度不减。从1月到3月中旬,全国范围内超10家氢能相关企业相继注册成立,既有国家电投、陕西氢能等国资平台加码布局,也有阳光氢能、国富氢能、明天氢能等行业龙头延
2025年,《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》为产业定调。现今,全国已有超430家运营商完成注册;广东、江苏、上海、山东、四川等地政策细则密集落地——虚拟电厂无疑站上了能源领域备受关注的风口。
3月31日,由全国汽车标准化技术委员会发动机分技术委员会主办、襄阳达安汽车检测中心承办的国家标准《车用氢气发动机安全要求》工作组第一次会议在襄阳召开。国家标准《车用氢气发动机安全要求》是我国
2026年3月27日,由崂山实验室牵头开展的热耦合海水制氢二期项目正式启动。启动会由海洋战略资源研究部部长唐波院士主持,日照市政府、中国广核集团、山东师范大学等单位负责同志及项目组成员参加会议。前
2026年正值“十五五”开局之年,也是绿色转型深化的关键节点。2026中国环境技术大会将于4月13-15日在上海新国际博览中心重磅启幕,以“创新转型融合,建设美丽中国”为核心主题,汇聚全球环保领域顶尖力量
实干笃行奋楫争先推动河南能源高质量发展再上新台阶河南省发展改革委党组成员,省能源局党组书记、局长夏兴党的二十届四中全会作出了建设能源强国的战略擘画,提出了“十五五”初步建成新型能源体系的
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。绿电制氢、煤电掺烧、氢能发电等形式的电氢协同,既能促进可再生能源消纳、提升电力系统灵活性,又能
在全球气候治理深化推进的背景下,我国2035年国家自主贡献(NDC)目标首次提出了绝对量减排要求。全国碳市场作为控制温室气体排放的重要市场工具,正面临着从“强度控制”向“总量控制”转型的关键时期。
储能这件事,现在很火。几天前,《储能产业研究白皮书2026》出炉,头条君火速围观:截至2025年年底,全球已投运的电力储能项目累计装机达496.2吉瓦,同比增长33.3%。中国啥情况?数据直接给到“夯”。截至2025
北极星氢能网获悉,4月3日,国泰海通官网发布《国泰海通证券关于终止浙江蓝能氢能科技股份有限公司首次公开发行股票并上市辅导工作的报告》显示:浙江蓝能基于自身战略发展及未来资本运作的规划考量,
3月25日至27日,2026中国氢能展暨国际氢能大会举办。500余家展商齐聚北京,60余项代表行业最高水平的氢能创新技术、新产品与解决方案进行全球或国内首发。这场行业盛会,再次将氢能推至能源产业发展的聚光
2026年是“十五五”开局之年。《政府工作报告》明确了2026年经济社会发展的总体要求、政策取向,部署安排了全年的重点工作任务。能源是经济社会发展的重要物质基础,全国两会期间,能源议题引发业内广泛
北极星氢能网获悉,3月16日,工业和信息化部、财政部、国家发展改革委印发《关于开展氢能综合应用试点工作的通知》,总体要求指出,三部门通过“揭榜挂帅”方式,遴选产业基础好、应用场景丰富、氢能资
2026年3月13日《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》正式发布,纲要共18篇,文中重点梳理了其中能源电力与绿色低碳转型相关核心内容,整体围绕构建清洁低碳安全高效的新型能源体系、
今年全国两会,政府工作报告中的一个数字,再次向世界传递出中国绿色发展的坚定决心——“十五五”时期,单位国内生产总值二氧化碳排放累计降低17%。这是一个承载着延续与突破的数字,它衔接了“十四五
支持强化氢能管网建设和场景突破——访全国人大代表、中原石油勘探局有限公司董事、党委书记张庆生“十五五”规划建议在前瞻布局未来产业部分,提出推动包括氢能在内的行业,成为新的经济增长点。对此
3月5日,内蒙古自治区人民政府关于印发《内蒙古自治区国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》的通知,通知指出,持续提高新能源供给比重,推动新增用电量主要由新增新能源发电满足。加快沙戈荒大型
北极星电力网获悉,近日,内蒙古自治区人民政府印发《内蒙古自治区国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》的通知,其中涉及能源电力相关内容如下:大力发展现代能源经济 建设国家重要能源和战略资
北极星氢能网获悉,国家氢能储运装备质量检验检测中心(广东)于近日正式获批筹建,由广东省特种设备检测研究院承担筹建工作。中心落户于氢能产业集聚区佛山,将建设成为“技术装备一流、环境设施一流
据北极星氢能网不完全统计,2026年1月至3月,国外公开报道的较重大氢能相关事故共计7起,造成至少1人死亡、十余人受伤,并导致一次载人月球任务测试推迟。事故类型涵盖氢气爆炸、泄漏、运输车辆爆燃及工
3月31日,由全国汽车标准化技术委员会发动机分技术委员会主办、襄阳达安汽车检测中心承办的国家标准《车用氢气发动机安全要求》工作组第一次会议在襄阳召开。国家标准《车用氢气发动机安全要求》是我国
为深入贯彻集团公司《关于加强火电机组非计划停运管理的指导意见》,严格落实机组控降非停“6+1”综合治理措施,全力保障机组安全稳定运行,近期,国能龙岩发电公司正式印发《2026年度机组防非停专项治理
储能这件事,现在很火。几天前,《储能产业研究白皮书2026》出炉,头条君火速围观:截至2025年年底,全球已投运的电力储能项目累计装机达496.2吉瓦,同比增长33.3%。中国啥情况?数据直接给到“夯”。截至2025
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。绿电制氢、煤电掺烧、氢能发电等形式的电氢协同,既能促进可再生能源消纳、提升电力系统灵活性,又能
北极星氢能网获悉,4月3日,国泰海通官网发布《国泰海通证券关于终止浙江蓝能氢能科技股份有限公司首次公开发行股票并上市辅导工作的报告》显示:浙江蓝能基于自身战略发展及未来资本运作的规划考量,
北极星氢能网获悉,4月2日,沈阳燃气集团有限公司与浙江正泰新能源开发有限公司在杭州正式签署法库风电绿氢耦合天然气项目合作框架协议。这标志着沈阳市在绿氢规模化应用领域取得突破性进展,也为东北
北极星电力市场网获悉,3月26日,山东省淄博市人民政府发布关于印发淄博市2026年国民经济和社会发展计划的通知,其中提到,2025年,能源转型步伐加快。坚持先立后破、上大压小,纳入省规划的12台69万千瓦高
3月25日至27日,2026中国氢能展暨国际氢能大会举办。500余家展商齐聚北京,60余项代表行业最高水平的氢能创新技术、新产品与解决方案进行全球或国内首发。这场行业盛会,再次将氢能推至能源产业发展的聚光
3月25日,河南省首座“直供+加氢”一体化加能站正式投用。该项目由中原油田、河南中原石油分公司、中石化石油机械股份有限公司联合打造,也是中国石化在河南省建设的首座“直供+加氢”一体化加能站。据
3月初,2026年全国两会在北京召开。“十五五”规划纲要草案是代表委员们审查和讨论的重点内容。在部署加力建设新型能源基础设施部分,规划草案提出:深入实施能源安全新战略,加快构建清洁低碳安全高效
| 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!
扫码下载APP
扫码关注公众号