2024年度中國氫儲(chǔ)運(yùn)中長期布局圖景和技術(shù)展望報(bào)告

2024.10目錄執(zhí)行摘要 5氫儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展背景 7中遠(yuǎn)期氫儲(chǔ)運(yùn)需求規(guī)模分析 8氫能供需規(guī)模預(yù)測 8全國氫能供需規(guī)模 8分省氫能供需規(guī)模預(yù)測 運(yùn)輸場景及規(guī)模預(yù)測 12存儲(chǔ)場景及規(guī)模預(yù)測 13氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)比較分析 14運(yùn)氫技術(shù)比 術(shù)特性和適用場景 術(shù)經(jīng)濟(jì)性 15儲(chǔ)氫技術(shù)比 術(shù)特性和適用場景 術(shù)經(jīng)濟(jì)性 18綜合場景需求、技術(shù)特性和成本經(jīng)濟(jì)性的中遠(yuǎn)期儲(chǔ)運(yùn)氫模式 20大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)管網(wǎng)模式 20體應(yīng)用場儲(chǔ)運(yùn)方案 21工業(yè)園儲(chǔ)運(yùn)氫方案 22交通加氫站儲(chǔ)運(yùn)氫方案 23政策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議 24參考文獻(xiàn) 25執(zhí)行摘要在2060206020603500萬噸/年增長至2060年的9000萬噸/7250-76004050-41501540100從不同儲(chǔ)運(yùn)需求類型的技術(shù)選擇上看，短距和長距運(yùn)氫、短時(shí)和長時(shí)儲(chǔ)氫均適用不同技術(shù)路線：運(yùn)氫僅單次轉(zhuǎn)化200km運(yùn)距以下更具優(yōu)僅單次轉(zhuǎn)化（（（為了推動(dòng)氫能儲(chǔ)運(yùn)體系布局，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，助力技術(shù)研發(fā)突破，報(bào)告提出了以下政策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議：1.氫儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展背景在能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，我國正在加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。在我國未來的低碳能源體系中，氫作為一種用途廣泛的二次能源，將在化工、鋼鐵、交通、電力等眾多行業(yè)的深度減排中發(fā)揮關(guān)鍵作用。根據(jù)預(yù)測，到2060年，我國氫需求量將在當(dāng)前3500萬噸/年的基礎(chǔ)上增長2–3倍，達(dá)到近億噸/年，在整體能源體系中的占比達(dá)到15-20%。氫能供應(yīng)將采用低碳清潔的技術(shù)路徑，其中，通過可再生電力電解水制取的綠氫可以實(shí)現(xiàn)近零排放，是遠(yuǎn)期最主要的氫能來源，占比達(dá)到總量的70%以上。1到2060年，隨著氫產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大化和低碳化，受到可再生資源的時(shí)空分布特征影響逐漸加深，空間、時(shí)間尺度的雙重錯(cuò)配將成為影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題。在空間上，隨著綠氫規(guī)模與比例的提升，供給側(cè)將逐漸向可再生資源豐富的西北地區(qū)集中，然而主要?dú)淠苄枨髤s集中在東南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的工業(yè)、交通等領(lǐng)域，形成了“西北制氫、東南用氫”的空間錯(cuò)配格局。在時(shí)間上，綠氫生產(chǎn)受到可再生資源不穩(wěn)定性的影響，短期內(nèi)具備間歇性、波動(dòng)性，長期存在季節(jié)性的差異，難以滿足需求側(cè)對(duì)于氫能長期穩(wěn)定供應(yīng)的需求，導(dǎo)致時(shí)間錯(cuò)配問題。為解決時(shí)空錯(cuò)配問題，發(fā)展氫能的存儲(chǔ)與運(yùn)輸環(huán)節(jié)至關(guān)重要。氫能運(yùn)輸、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)分別在空間、時(shí)間上連接了供給側(cè)與需求側(cè)，通過儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)、高效運(yùn)營，可以為解決時(shí)空錯(cuò)配問題提供重要的調(diào)節(jié)與緩沖空間。建立安全、高效、經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)運(yùn)體系對(duì)氫產(chǎn)業(yè)的整合發(fā)展具有直接且深遠(yuǎn)的影響。然而在當(dāng)前，氫儲(chǔ)運(yùn)體系仍處于發(fā)展初期，距離2060年的需求規(guī)模還具有較大差距。首先，我國氫能儲(chǔ)運(yùn)的未來格局與布局方式尚不明確。由于氫能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型剛剛起步，未來的發(fā)展時(shí)間長、影響因素多，氫能儲(chǔ)運(yùn)的整體格局仍然存在較大不確定性，目前尚未具有對(duì)于遠(yuǎn)期氫能儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模及場景的全面預(yù)測，導(dǎo)致儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏遠(yuǎn)期目標(biāo)指導(dǎo)。其次，當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的需求相對(duì)較少。目前氫的主要來源仍是靈活性高的化石能源，可以即用即生產(chǎn)，就近消納，儲(chǔ)運(yùn)需求低。盡管綠氫產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)已開始規(guī)?；w體量仍然較小，綠氫制取-儲(chǔ)運(yùn)-利用的產(chǎn)業(yè)鏈條也尚未完全打通，商業(yè)模式尚未建立。最后，氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)成熟度低，成本較高，仍不具備大規(guī)模商業(yè)化條件。受到氫氣的物理化學(xué)特性影響，氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)難度高。氫氣密度低、重量輕、液化溫度低，氣態(tài)運(yùn)輸需要大規(guī)模提高密度增加儲(chǔ)運(yùn)效率，液態(tài)運(yùn)輸也面臨液化過程耗能高、儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)易蒸發(fā)損失等問題。此外，氫能原子半徑小易逃逸，性質(zhì)活躍易爆炸、易與金屬反應(yīng)，對(duì)于儲(chǔ)氫容器的材料要求很高。多種具有潛力的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)仍處于市場化初期，目前尚未出現(xiàn)完全成熟、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的規(guī)?；瘍?chǔ)運(yùn)氫技術(shù)。為解決以上問題，我們開展了儲(chǔ)運(yùn)中長期布局圖景與技術(shù)研究，明確了碳中和情景下氫儲(chǔ)運(yùn)的總體規(guī)模和需求，討論了儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的適用場景及經(jīng)濟(jì)性，希望可以通過對(duì)遠(yuǎn)期儲(chǔ)運(yùn)需求的合理評(píng)估，為儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)的規(guī)劃布局提供有效參考，為政策制定和投資選擇提供科學(xué)依據(jù)，從而支持氫能產(chǎn)業(yè)鏈的高效、可持續(xù)發(fā)展。2.中遠(yuǎn)期氫儲(chǔ)運(yùn)需求規(guī)模分析為預(yù)測氫能儲(chǔ)運(yùn)的核心規(guī)模和場景，我們首先預(yù)測了碳中和情景下全國氫能供需規(guī)模，細(xì)化得出分省、分行業(yè)的氫能供給及需求規(guī)模，然后基于供需的空間、行業(yè)分布分析得出省際地理錯(cuò)配格局及應(yīng)用場景限制（如圖表1所示）。為排除產(chǎn)業(yè)發(fā)展不確定性的影響，我們基于工業(yè)產(chǎn)能是否向自然稟賦優(yōu)越、氫資源富集的地區(qū)轉(zhuǎn)移設(shè)置了兩個(gè)情景，分別代表氫能地理錯(cuò)配程度最高和最低的情況，并對(duì)比了兩種情景下的儲(chǔ)運(yùn)場景與規(guī)模差異。2.中遠(yuǎn)期氫儲(chǔ)運(yùn)需求規(guī)模分析圖表1 儲(chǔ)運(yùn)需求預(yù)測方法運(yùn)氫需求儲(chǔ)氫需求省間運(yùn)氫需求儲(chǔ)氫需求省間長途運(yùn)輸 省內(nèi)長途運(yùn)輸 省內(nèi)短途運(yùn)輸短時(shí)儲(chǔ)氫 長時(shí)儲(chǔ)氫應(yīng)用場景限制省間氫能供需差異（由資源分布決定）（考慮工業(yè)產(chǎn)能轉(zhuǎn)移不確定性）2060年氫能總體規(guī)模、來源及行業(yè)分布2060年氫能總體規(guī)模、來源及行業(yè)分布全國氫能供需規(guī)模100”發(fā)展路線圖》報(bào)告為基礎(chǔ)，按行業(yè)和部門細(xì)化估算了2060年我國氫能供需規(guī)模?；谛枨罄瓌?dòng)供給的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，我發(fā)展趨勢和零碳轉(zhuǎn)型要求，預(yù)測了2060年的需氫行業(yè)規(guī)模，結(jié)合氫能相關(guān)技術(shù)在全部產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)中的滲透率，預(yù)測了2060年各行業(yè)氫能需求總規(guī)模。其中，航空、船運(yùn)行業(yè)僅包括直接應(yīng)用氫能的技術(shù)路線。對(duì)于使用甲醇、合成氨等氫基燃料的技術(shù)路線，其氫能需求量歸入對(duì)應(yīng)工業(yè)部門統(tǒng)計(jì)。具體需氫行業(yè)及估算方式如圖表2所示。圖表2 氫能需求行業(yè)及需求量估算方式工業(yè)鋼鐵20603煉化3合成氨4甲醇5水泥重型道路交通2060500萬輛。交通輕型道路交通8400萬輛。船運(yùn)9航空10電力季節(jié)性調(diào)峰2060在確定氫能需求總規(guī)模后，我們預(yù)測了可滿足這一需求的零或近零排放氫能供給技術(shù)路線及規(guī)模。遠(yuǎn)期氫能供給來源及估算方式如圖表3所示。圖表3 氫能供給來源及供給量估算方式可再生電力電解水制氫基于可再生能源資源的分布條件，假設(shè)最多利用可再生能源發(fā)電量的20%用于制氫。工業(yè)副產(chǎn)氫隨著工業(yè)生產(chǎn)路線的轉(zhuǎn)型，工業(yè)副產(chǎn)氫的規(guī)模將逐步縮小。根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，預(yù)測至2060年仍有少量工業(yè)副產(chǎn)氫來源于烯烴裂解、氯堿與焦?fàn)t煤氣?；茉粗茪浼犹疾都G氫和工業(yè)副產(chǎn)氫外，剩余氫能需求仍有部分缺口，不得不采用化石能源制氫的方式予以滿足。根據(jù)以上方法估算得出的2060年氫能來源和需求預(yù)測如圖表4所示。全國總用氫需求約為9000萬噸，其中以工業(yè)、交通需求為主，占比分別約為總需求的47%，其余還有少量電力季節(jié)性調(diào)峰的用氫需求11。工業(yè)部門中約72%的用氫需求來自化工行業(yè)，主要是作為重要的化工原料參與合成氨、甲醇、煉化等化學(xué)品的生產(chǎn)，約28%的需求來自于采用氫冶金技術(shù)路線的鋼鐵生產(chǎn)。交通部門中最主要的用氫需求來自于使用燃料電池汽車的道路交通，其中超過70%為重型道路交通，其主要應(yīng)用場景為使用氫能重卡進(jìn)行貨物運(yùn)輸，還有約14%為輕型道路交通，主要應(yīng)用場景為氫燃料電池小客車，其余少量需求來自以氫能作為燃料的航空12與船運(yùn)13技術(shù)路線。為滿足用氫需求，70%以上的氫能來自于可再生電力電解水制氫，這一比例是受到自然資源稟賦與保障全社會(huì)用電需求的限制。此外約20%的氫能需求無法通過可再生能源滿足，需通過化石能源制氫，并附加CCUS設(shè)施保障氫能的近零排放，還有少量氫能來源于工業(yè)副產(chǎn)氫。圖表4 2060年全國氫能供需規(guī)模預(yù)測（萬噸）~500~500~2,000~6,500

~9,000

00~1,200鋼鐵甲醇~9003,0通~4,200~4,250~550~150~450輕型道路交通~600工業(yè)副產(chǎn)氫 化石能源制+碳捕集技術(shù) 綠氫 電力 工業(yè) 交通分省氫能供需規(guī)模預(yù)測為進(jìn)一步明確氫能的地理、行業(yè)分布格局，我們基于全國供需規(guī)模預(yù)測，進(jìn)一步細(xì)化得到各省氫能供給來源規(guī)模、需求行業(yè)規(guī)模。拆解方式如圖表5所示。其中，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移作為影響產(chǎn)業(yè)分布的重要因素，在很大程度上決定了氫能需求的地理分布。然而，影響產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的因素非常多樣，難以準(zhǔn)確評(píng)估和預(yù)測。因此，本研究首先考慮了無5分省氫能供需規(guī)模預(yù)測方法供給側(cè)可再生氫各省的氫能供給能力受到其可再生資源量限制，空間分布較為確定。假設(shè)各省最多利用可再生能源發(fā)電量的20%用于制氫。其他來源氫氣靈活性較高，根據(jù)利用可再生氫后剩余的氫能需求缺口分配到各省。交通、電力行業(yè)氫能需求分布受到基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的制約，空間分布較為確定。需求側(cè)工業(yè)行業(yè)工業(yè)行業(yè)分布受到原料來源、產(chǎn)業(yè)鏈集群分布、需求分布等多種因素影響。氫能替代化石能源利用后，需氫工業(yè)不再受到化石能源分布制約，可能向氫能資源更豐富的地區(qū)遷移，但影響程度與形式存在不確定性。為覆蓋更多可能性，研究通過調(diào)整工業(yè)需氫規(guī)模的省間分布設(shè)置了無搬遷、大規(guī)模搬遷兩個(gè)情景。需注意的是，兩個(gè)情景僅反映工業(yè)搬遷對(duì)氫能跨省運(yùn)輸需求影響的上下限，不反映對(duì)于未來工業(yè)搬遷方式的實(shí)際預(yù)測。工業(yè)無搬遷情景在這一情景下，忽略了影響工業(yè)轉(zhuǎn)移的眾多因素，假設(shè)需氫工業(yè)不發(fā)生規(guī)模性、趨勢性的轉(zhuǎn)移，而是仍按照當(dāng)前產(chǎn)業(yè)格局分布。工業(yè)無搬遷情景下，2060年各省氫能供需差異及分行業(yè)需求量如圖表6所示。這一情景中，綠氫供給分布取決于資源條件，氫能需求取決于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)分布布局，二者不可協(xié)調(diào)，導(dǎo)致省間供需地理錯(cuò)配，因此產(chǎn)生了跨省運(yùn)輸需求。我國氫能地理錯(cuò)配存在明顯的東西部差異，西部供給多于需求，東部需求多于供給，需要大規(guī)模西氫東送以實(shí)現(xiàn)各省的供需平衡?？缡∵\(yùn)輸總量為約1540萬噸/年，占總氫能規(guī)模的17%。62060年各省氫能供需差異及分行業(yè)需求量（無搬遷情景）氫能供需差異（萬噸）5440-220氫能需求量（萬噸）總需求量工業(yè)工業(yè)大規(guī)模搬遷情景以綠氫資源為最核心的考慮要素大規(guī)模搬遷，自發(fā)緩解供需地理錯(cuò)配問題。工業(yè)大規(guī)模搬遷情景下，2060年各省氫能供需差異及分行業(yè)需求量如圖表7所示。這一情景中，由于需氫工業(yè)大規(guī)模向西北地區(qū)轉(zhuǎn)移，氫能整體需求量為主的省內(nèi)需求，不再需要跨省運(yùn)輸。但各省內(nèi)部仍存在供給和用氫需求的錯(cuò)配，需要通過省內(nèi)運(yùn)輸解決。72060年各省氫能供需差異及分行業(yè)需求量（大規(guī)模搬遷情景）氫能供需差異（萬噸）5440-220氫能需求量（萬噸）總需求量工業(yè)交通電力考慮到主流的道路運(yùn)輸方式每日運(yùn)輸?shù)臉O限距離為600公里，我們以此距離為界，將氫能運(yùn)輸需求劃分為短距離和長距離兩種場景，其中，長距離運(yùn)氫場景有省間長距離運(yùn)輸、省內(nèi)長距離運(yùn)輸兩種情況。圖表8展示了運(yùn)輸場景的劃分方式和影響各運(yùn)輸場景規(guī)模的主要因素。8運(yùn)輸場景劃分及規(guī)模影響因素）氫需求省間運(yùn)輸規(guī)模取決于省間供需錯(cuò)配量。省內(nèi)的產(chǎn)氫地和用氫地。省內(nèi)運(yùn)輸規(guī)模受到用氫行業(yè)特性的影響：運(yùn)輸。由于下游可接受氫價(jià)較高，對(duì)運(yùn)氫環(huán)節(jié)的成本更加寬容，可以接受更高比例的長距離運(yùn)氫。工業(yè)：大部分用氫工業(yè)以集群形式分布在工業(yè)園區(qū)內(nèi)，在部分地區(qū)具有就地制氫條件無需運(yùn)輸，其余部分依賴運(yùn)輸。受到下游可接受的氫能成本限制，僅可接受一定比例的長距離運(yùn)氫。電力：可在站內(nèi)完成“電-氫-電”轉(zhuǎn)換，發(fā)揮季節(jié)性調(diào)峰作用，幾乎不需要運(yùn)輸。）滿足氫能適用于全部省份輸距離來計(jì)算得到不同情景下的氫能運(yùn)輸需求如圖9所示。碳中和情景下，年氫能運(yùn)輸需求為7250–7600萬噸，占?xì)淠芸傄?guī)模的八成以上。在兩種情景下，短距離運(yùn)氫都是主要的運(yùn)氫場景，大部分用氫需求都可通過省內(nèi)短距運(yùn)氫或者就地滿足，僅有小部分無法就近調(diào)劑，需要長距離運(yùn)輸。在工業(yè)無搬遷情景下，約五分之一的氫氣需要通過長距離跨省運(yùn)輸。大規(guī)模搬遷情景無搬遷情景圖表9氫能運(yùn)輸需求大規(guī)模搬遷情景無搬遷情景省間長距離~20%省間長距離~20%省內(nèi)短距離~5%

省內(nèi)短距離~93%

省內(nèi)長距離~7%總計(jì)~7600萬噸/年 總計(jì)~7250萬噸/年為緩解氫能在供給側(cè)與需求側(cè)的時(shí)間錯(cuò)配，可以通過多種形態(tài)、多種介質(zhì)將氫能或其轉(zhuǎn)化前后的能量儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為氫能或直接使用。其中既包含在制氫前通過儲(chǔ)能平滑可再生能源波動(dòng)性的方式，也包括在制氫后或用氫節(jié)點(diǎn)將氫能通過氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)氫化物等形式存儲(chǔ)的方式，還包括將氫能轉(zhuǎn)化為合成氨、有機(jī)儲(chǔ)氫物等衍生物后存儲(chǔ)的方式。為便于比較，統(tǒng)一按照需要存儲(chǔ)的氫能質(zhì)量作為存儲(chǔ)規(guī)模單位。根據(jù)需求側(cè)對(duì)于氫能存儲(chǔ)的需求，我們將氫能的存儲(chǔ)場景劃分為短時(shí)存儲(chǔ)和長時(shí)存儲(chǔ)兩類。短時(shí)存儲(chǔ)主要覆蓋周內(nèi)至小時(shí)級(jí)的儲(chǔ)氫需求，這類需求主要用于撫平在可再生能源制氫與運(yùn)氫等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的短時(shí)波動(dòng)，保障對(duì)于下游的連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。長時(shí)存儲(chǔ)主要覆蓋月度及以上的儲(chǔ)氫需求，這類需求用于調(diào)節(jié)可再生能源的季節(jié)性波動(dòng)，保障在可再生資源緊缺月份的氫能穩(wěn)定供應(yīng)，此外還有少量的安全儲(chǔ)備需求。圖表10展示了影響各存儲(chǔ)場景規(guī)模的主要因素。存儲(chǔ)場景劃分及規(guī)模影響因素短時(shí)儲(chǔ)氫短時(shí)儲(chǔ)氫需求規(guī)模主要取決于其在生產(chǎn)鏈上的環(huán)節(jié)與下游企業(yè)的需求：制氫側(cè)：由于可再生能源具有隨機(jī)性、波動(dòng)性，制氫側(cè)配備短時(shí)儲(chǔ)氫以撫平制氫效率的日內(nèi)、日間差異。道路交通：由于車輛加氫需求量存在隨機(jī)性，在加氫站內(nèi)配備短時(shí)儲(chǔ)氫設(shè)施以保障短期的足量供給。工業(yè)：由于工業(yè)用氫具有較高的連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)需求，配備短時(shí)儲(chǔ)氫以撫平上游制氫或運(yùn)氫環(huán)節(jié)的波動(dòng)性。為避免重復(fù)計(jì)算制氫側(cè)與需求側(cè)的儲(chǔ)氫需求，若氫能就地制取利用，則僅計(jì)算其制氫側(cè)儲(chǔ)氫需求，認(rèn)為需求側(cè)不需要再次儲(chǔ)氫；若氫能需要異地運(yùn)輸，則同時(shí)計(jì)算制氫側(cè)、用氫側(cè)的儲(chǔ)氫需求，以緩解運(yùn)氫環(huán)節(jié)帶來的波動(dòng)。長時(shí)儲(chǔ)氫長時(shí)儲(chǔ)氫需求主要來源于可再生能源的季節(jié)性差異，例如風(fēng)電出力高峰為春、冬兩季，光伏出力高峰為夏、秋兩季，水利發(fā)電存在夏季豐水期、冬季枯水期等。由于各省的資源稟賦不同，其發(fā)電曲線的季節(jié)性特征也存在差別。按照各省典型的年度發(fā)力曲線計(jì)算得出該省份的長時(shí)儲(chǔ)氫需求，加總得到全國的長時(shí)儲(chǔ)氫需求。計(jì)算得到不同情景下的氫能存儲(chǔ)需求如圖表11氫能存儲(chǔ)需求無搬遷情景大規(guī)模搬遷情景無搬遷情景大規(guī)模搬遷情景~19%~19%長時(shí)~~長時(shí)~79%~4050萬噸/

總計(jì)~4150萬噸/年氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)比較分析在明確了未來氫能儲(chǔ)運(yùn)的需求和總體布局的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)性分析各類儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的特點(diǎn)、適用性和成本經(jīng)濟(jì)性有助于不同利益相關(guān)方進(jìn)行技術(shù)路線的規(guī)劃布局和選擇，因此，我們梳理了不同氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線的主要特點(diǎn)，并分析得出其占優(yōu)勢的使用場景。同時(shí)，我們依據(jù)各技術(shù)的當(dāng)前成本水平和未來降本空間，并結(jié)合其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢等影響因素和假設(shè)，分析了不同氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線的未來的成本經(jīng)濟(jì)性。希望通過呈現(xiàn)以上更多維度的技術(shù)對(duì)比，為讀者理解不同的氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在實(shí)際使用場景中的優(yōu)劣勢提供一個(gè)更綜合的視角。（如航天航空用液氫）或者仍處于實(shí)驗(yàn)示范發(fā)展階段。因此，本研究中技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比部分是以當(dāng)前各技術(shù)路線發(fā)展情況和理論降本空間進(jìn)行合理外推，對(duì)2060年碳中和情景下各氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線成本水平的預(yù)測。技術(shù)特性和適用場景站在供氫或用氫企業(yè)的角度，我們盡可能將能夠?qū)崿F(xiàn)或者等同于實(shí)現(xiàn)氫能跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)乃锌蛇x技術(shù)都進(jìn)行羅列14。如圖表12，我們按照當(dāng)前技術(shù)成熟度由高到低對(duì)不同技術(shù)進(jìn)行從上到下排列。圖表12 運(yùn)氫技術(shù)路線比較運(yùn)氫技術(shù)技術(shù)描述適用規(guī)模適用場景技術(shù)成熟度氣氫運(yùn)輸縫鋼膽氣瓶，并搭0/）存入無1運(yùn)輸量在運(yùn)輸場景活的短距離點(diǎn)到點(diǎn)液氫運(yùn)輸態(tài)儲(chǔ)氫罐，并2輸4可容納約距離大規(guī)模運(yùn)輸場景且中長/罐車進(jìn)/氣56容納場景可直接利用更佳且終端輸電制氫進(jìn)行包括為制氫所額外建設(shè)的特高壓及輸相替代，規(guī)?；脷湫枨蠓€(wěn)定、連續(xù)、大管道輸氫進(jìn)行運(yùn)輸，類010道行干線、支線和節(jié)點(diǎn)控制設(shè)施建設(shè)氫量可達(dá)幾十萬需求穩(wěn)定、連續(xù)、大量且液體運(yùn)輸氫氣產(chǎn)生可逆反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫和放氫，5可容納約距離大規(guī)模運(yùn)輸場景且中長化熱性金反應(yīng)形成固態(tài)物，存于具備強(qiáng)運(yùn)輸氫（以鎂基2）距離大規(guī)模運(yùn)輸場景且中長首先，氣氫長管拖車和液氫槽車運(yùn)輸發(fā)展早且技術(shù)相對(duì)成熟，目前占全國市場份額約90%15。這兩種技術(shù)都較為靈活，適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸場景，且關(guān)鍵技術(shù)成熟，商業(yè)化節(jié)奏較快。未來氣氫長管拖車運(yùn)輸?shù)闹饕l(fā)展方向?yàn)樵O(shè)計(jì)生產(chǎn)壓力更高且更安全的儲(chǔ)氫氣瓶，而國內(nèi)液氫運(yùn)輸技術(shù)則主要還需提升單位能耗管理水平和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自主性。然后，輸氫管道和輸電制氫技術(shù)也具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α．?dāng)前，管道輸氫已有初步發(fā)展，在運(yùn)行的管道已有百公里左右16，總體市場份額約為10%；而輸電制氫技術(shù)雖然沒有被計(jì)入運(yùn)氫市場規(guī)模，但也已經(jīng)廣泛存在于實(shí)際綠氫生產(chǎn)項(xiàng)目中。這兩類技術(shù)雖然前期建設(shè)成本高，但體量較大，穩(wěn)定可靠，在超長距離的運(yùn)氫場景中優(yōu)勢突出。隨著輸氫管道的氫氣純度和壓力逐步提高，尋找氣密性更好的管道材料和圖層材料成為未來該技術(shù)路線的主要研究探索方向，而跨區(qū)域輸電本身技術(shù)難度不高，但未來在電網(wǎng)可再生電力比例進(jìn)一步提高、建設(shè)空間和供應(yīng)能力趨于飽和的背景下，主要挑戰(zhàn)可能來自路線規(guī)劃、需求靈活性提升及與供電網(wǎng)絡(luò)的合作模式探索等。最后，還有一類技術(shù)是以運(yùn)輸儲(chǔ)氫載體來同等實(shí)現(xiàn)氫能跨區(qū)域調(diào)配的效果。比如，以運(yùn)輸合成氨、甲醇、其他有機(jī)液態(tài)有機(jī)物或者固態(tài)氫合金為儲(chǔ)氫載體的技術(shù)路線在物流運(yùn)輸行業(yè)（尤其是合成氨和甲醇）是普遍且成熟的，但由于終端需求產(chǎn)品為氫，因此可能涉及“氫-化合物-氫”兩次轉(zhuǎn)化。氫與甲醇和合成氨相互轉(zhuǎn)化在化工行業(yè)已經(jīng)屬于成熟技術(shù)，因此對(duì)于這兩類技術(shù)而言，主要未來需要解決的問題在于轉(zhuǎn)化能耗的優(yōu)化提升。而液體有機(jī)物和固態(tài)氫化物兩種是新型載氫運(yùn)輸技術(shù)，這兩類技術(shù)仍處于研發(fā)階段，從轉(zhuǎn)化能耗優(yōu)化、儲(chǔ)氫載體選擇到加脫氫催化劑的成本管理等，都是需要持續(xù)關(guān)注和突破的問題。技術(shù)經(jīng)濟(jì)性為了更加直觀地比較不同運(yùn)氫技術(shù)路線的經(jīng)濟(jì)性，在圖表13中我們分別將適用于600km以內(nèi)和600–2500km兩種運(yùn)氫需求場景的各類技術(shù)進(jìn)行了比較（成熟度最低的技術(shù)路線尚處于試驗(yàn)階段，商業(yè)化路徑不明確，難以進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性預(yù)測分析，暫未加入經(jīng)濟(jì)性比較分析）。短距離運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較(600km以內(nèi))長距離運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較(600–2500km)圖表13運(yùn)氫技術(shù)路線經(jīng)濟(jì)性對(duì)比短距離運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較(600km以內(nèi))長距離運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較(600–2500km)元/kgH元/kgH252015105050100150

200250

300350400450

500550

600

2520155

800100012001400160018002000220024002600氣氫罐車 液氫槽車 管道運(yùn)輸甲醇兩次轉(zhuǎn)換 合成氨兩次轉(zhuǎn)換 輸電 合成氨單次轉(zhuǎn)換 甲醇單次轉(zhuǎn)換其中氣氫罐車、液氫槽車和管道運(yùn)輸三種運(yùn)輸方式在圖中的成本曲線體現(xiàn)為著色區(qū)域，主要是由于氫氣瓶內(nèi)氣壓、液氫工廠規(guī)模和輸氫管道管徑的大小不同對(duì)成本曲線有所影響，圖中著色區(qū)域的上下邊緣線分別對(duì)應(yīng)著各自最小和最大的規(guī)格參數(shù)。在600km以內(nèi)的短距離運(yùn)氫場景中，可選技術(shù)路線相對(duì)較多，除氫衍生品轉(zhuǎn)化運(yùn)輸（終端用途有限制）外，相對(duì)重資產(chǎn)投入的管道和輸電技術(shù)路線展現(xiàn)出較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，而相對(duì)輕資產(chǎn)投入的氣氫和液氫運(yùn)輸也是可考慮的技術(shù)選擇，在200km運(yùn)距以內(nèi)氣氫相對(duì)液氫經(jīng)濟(jì)性更佳，而超過200km運(yùn)距液氫的相對(duì)經(jīng)濟(jì)性就會(huì)提升，優(yōu)于部分低壓氣氫運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)選擇。具體而言，首先成本最低的兩種運(yùn)輸方式分別為甲醇及合成氨的單次轉(zhuǎn)化，氫在生產(chǎn)地轉(zhuǎn)化為甲醇、合成氨等后運(yùn)輸至需求側(cè)直接使用，由于甲醇和氨等液體運(yùn)輸成本較為低廉，該技術(shù)路線的成本主要來自“氫-氨/甲醇”的轉(zhuǎn)化過程。該運(yùn)輸方式僅適用于交通、工業(yè)等下游直接使用甲醇和合成氨的場景，如果還需轉(zhuǎn)化回氫再利用，考慮二次轉(zhuǎn)化的成本及轉(zhuǎn)化效率損耗，成本將陡然增加并超過其他運(yùn)輸方式。其次，管道運(yùn)輸和輸電方案成本優(yōu)勢也很明顯，雖然管道和輸電方案前期投資巨大，但由于這兩種技術(shù)路線運(yùn)輸體量大且壽命長，所以單位綜合運(yùn)輸成本更低。最后，僅適用于短距離運(yùn)輸?shù)臍鈿涔捃嚭鸵簹洳圮嚲C合成本不算最優(yōu)，但考慮到前期投入較低和靈活性較高的特點(diǎn)，也是短距離運(yùn)氫場景中十分有競爭力的技術(shù)選擇，且為當(dāng)前的主要技術(shù)選擇。在技術(shù)路線內(nèi)部，氣氫和液氫的運(yùn)輸成本則分別隨著儲(chǔ)氣罐氣壓和液化工廠規(guī)模增加而下降。值得注意的是，由于相對(duì)氣氫而言，液氫運(yùn)輸密度高、體量大，但需要在足夠運(yùn)距才能分?jǐn)傒^高的液化成本，在200km以上的距離，液氫運(yùn)輸成本更占優(yōu)勢，200公里以下，仍然是氣氫的成本相對(duì)更低。在600–2500km的長距離運(yùn)氫場景中，可適用的技術(shù)選擇較有限，氨醇等氫衍生品單次轉(zhuǎn)化的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性仍然最佳，輸電制氫的成本與管道運(yùn)輸成本經(jīng)濟(jì)性重合度較高。具體而言，與短距離運(yùn)輸類似，將氫向甲醇和合成氨進(jìn)行單次轉(zhuǎn)化仍然是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式選擇，但若涉及二次轉(zhuǎn)化回氫再利用，成本將快速增加。不同的是，由于合成氨和甲醇的運(yùn)輸成本部分較低，在2000km以上的超長運(yùn)距中，即使在消費(fèi)側(cè)需要將合成氨和甲醇轉(zhuǎn)化回氫氣，其總成本相對(duì)小管徑管道輸氫也具備一定的優(yōu)勢。另外，在管道運(yùn)氫和輸電制氫兩種重資產(chǎn)投入技術(shù)的對(duì)比中，管道管徑大小對(duì)管道輸氫經(jīng)濟(jì)性影響較大，雖然總體而言輸電制氫在超長距離的場景中邊際成本增加幅度更慢，經(jīng)濟(jì)性勝過小管徑管道輸氫，但相比滿負(fù)荷運(yùn)行的1016mm管徑管道輸氫仍然更貴i。技術(shù)特性和適用場景對(duì)于要求穩(wěn)定供給的制氫或用氫企業(yè)而言，氫能的跨周期存儲(chǔ)是需要解決的重要技術(shù)問題。氫能存儲(chǔ)常常與運(yùn)輸一起討論，尤其在很多移動(dòng)式儲(chǔ)運(yùn)氫場景中儲(chǔ)運(yùn)是難以拆分的，如氣氫和液氫的道路運(yùn)輸?shù)?，但這部分為了運(yùn)輸而配備的儲(chǔ)氫成本我們?cè)谏弦还?jié)運(yùn)氫技術(shù)對(duì)比中已經(jīng)包含討論。在這一節(jié)我們將主要聚焦固定式儲(chǔ)氫的應(yīng)用場景中的相關(guān)技術(shù)，排除了運(yùn)氫場景中儲(chǔ)氫裝置和氫能交通工具所搭載的小型移動(dòng)儲(chǔ)氫裝置。在儲(chǔ)氫領(lǐng)域，我們同樣盡可能將能夠?qū)崿F(xiàn)或者等同于實(shí)現(xiàn)氫能跨周期固定式存儲(chǔ)的所有可選技術(shù)按照技術(shù)成熟度從高到低進(jìn)行羅列，如圖表14。圖表14 固定式儲(chǔ)氫技術(shù)路線比較儲(chǔ)氫技術(shù)技術(shù)描述適用規(guī)模適用場景成氣氫儲(chǔ)存（如罐/50單個(gè)容器最多可儲(chǔ)氫約1噸適用于終端用氫壓力水平各異，氫氣存取周期短、靈活性強(qiáng)的場景液氫儲(chǔ)存（儲(chǔ)罐或大型球罐等單個(gè)容器最多可儲(chǔ)氫約200噸適用于用氫體量較大，且氫氣存取周期短、靈活性強(qiáng)的場景合成氨儲(chǔ)氫容器設(shè)計(jì)壓力為2MPa33單個(gè)容器最多可儲(chǔ)氫上萬噸接利用更佳有機(jī)儲(chǔ)氫物單個(gè)容器最多可儲(chǔ)氫約0.5萬噸接利用更佳地質(zhì)儲(chǔ)氫單個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)千至數(shù)萬噸度要求較低的場景固態(tài)儲(chǔ)氫通過物理或化學(xué)方式使氫氣與固態(tài)儲(chǔ)氫罐內(nèi)的儲(chǔ)氫材料（金屬合金和碳材料等）結(jié)合實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存單個(gè)容器最多可儲(chǔ)氫約0.1噸適用于儲(chǔ)氫安全要求資源更佳總體而言，上述的各類儲(chǔ)氫技術(shù)可以劃分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)儲(chǔ)氫。首先，當(dāng)前氣態(tài)儲(chǔ)氫為最普遍的儲(chǔ)氫技術(shù)路線，包括地面儲(chǔ)罐以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫等形式，其中高壓儲(chǔ)氫瓶/罐的技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用最普遍，但是國內(nèi)儲(chǔ)氫容器設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵技術(shù)仍處于追趕突破期，國產(chǎn)的碳纖維、閥門等關(guān)鍵材料和零部件上與國際一流水平仍有差距；地質(zhì)儲(chǔ)氫則對(duì)于儲(chǔ)氫地的地理?xiàng)l件有著較為嚴(yán)苛的要求，建設(shè)周期也較長，我國在解決多孔儲(chǔ)層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)的氣體密封性等方面的研究經(jīng)驗(yàn)還相對(duì)欠缺17。其次，液態(tài)儲(chǔ)氫也有少量應(yīng)用，液氫儲(chǔ)存目前主要用于航天工程，成本高昂，距離民用或者一般工商用還有一定距離；以液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫物、合成氨等為載體的儲(chǔ)氫手段也處于研究和示范階段，此類儲(chǔ)氫技術(shù)的難點(diǎn)在于氫與載氫物質(zhì)互相轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程的能耗控制和轉(zhuǎn)化效率，因此為實(shí)現(xiàn)更優(yōu)經(jīng)濟(jì)性，其主要突破方向在于催化劑選擇和加脫氫反應(yīng)控制等。最后，固態(tài)儲(chǔ)氫也已經(jīng)進(jìn)入研究階段，因?yàn)閮?chǔ)氫密度高、安全性強(qiáng)、放氫純度高等特點(diǎn)，在車載儲(chǔ)氫場景中有獨(dú)特優(yōu)勢。目前主要的技術(shù)攻堅(jiān)方向包括加脫氫的反應(yīng)過程中熱管理、載氫材料的儲(chǔ)氫率和循環(huán)性能以及反應(yīng)過程控制系統(tǒng)等。18技術(shù)經(jīng)濟(jì)性為了更加直觀地比較不同固定式儲(chǔ)氫技術(shù)路線的經(jīng)濟(jì)性，在圖表15中我們分別將適用于從數(shù)小時(shí)、日、周、月、季到年等不同儲(chǔ)氫周期需求場景下的各類技術(shù)進(jìn)行了比較（成熟度最低的技術(shù)路線尚處于試驗(yàn)階段，商業(yè)化路徑不明確，難以進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性預(yù)測分析，暫未加入經(jīng)濟(jì)性比較分析）。圖表15不同儲(chǔ)氫周期下固定式儲(chǔ)氫技術(shù)選擇與應(yīng)用場景制氫側(cè) 制氫側(cè) 公路交通工業(yè)電力1815129630小時(shí)

日 周 雙

月 季 半年 年70MPa氣氫儲(chǔ)罐 液氫 鹽穴36MPa氣氫儲(chǔ)罐 合成氨 枯竭氣田5–8MPa氣儲(chǔ)罐 液態(tài)有物 巖洞從儲(chǔ)氫需求的角度來看，目前行業(yè)的儲(chǔ)氫需求普遍集中在“小時(shí)-日-周”和跨“月-季-年”這兩類周期范圍，其中制氫側(cè)、道路交通和工業(yè)生產(chǎn)場景的儲(chǔ)氫需求主要以“小時(shí)-日-周”這類短時(shí)周期為主，電力行業(yè)的儲(chǔ)氫需求主要以跨“月-季-年”這類長時(shí)周期為主。短時(shí)儲(chǔ)氫主要用于解決氫能生產(chǎn)和需求在連續(xù)性上不匹配的問題，制氫側(cè)、公路交通和工業(yè)都是第一類較短儲(chǔ)氫周期的典型需求場景。制氫側(cè)的需求主要源于綠氫生產(chǎn)所依賴的可再生電力資源的日內(nèi)波動(dòng)性，固定式儲(chǔ)氫可用于儲(chǔ)存高峰時(shí)段的多余產(chǎn)量作為緩沖，考慮外運(yùn)氫能力制氫側(cè)的儲(chǔ)氫需求通常也不會(huì)超過一天。而公路交通的儲(chǔ)氫需求更加明確，以加氫站為例，部署站內(nèi)固定式儲(chǔ)氫裝置以應(yīng)對(duì)非連續(xù)的氫氣補(bǔ)給和需求都是最佳選擇，而加氫站的氫氣補(bǔ)給頻次最多也不會(huì)超過數(shù)日。對(duì)于工業(yè)用氫部門，如鋼鐵、甲醇、合成氨等，本地部署固定式緩沖儲(chǔ)氫裝置對(duì)于工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)成本和安全管理都十分關(guān)鍵，因此工業(yè)企業(yè)可考慮留出更大容量和更長周期的儲(chǔ)氫裝置以應(yīng)對(duì)氫氣供給的風(fēng)險(xiǎn)。而電力場景則是第二類長周期儲(chǔ)氫的典型代表。作為為數(shù)不多適用于長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)，儲(chǔ)氫（“電-氫-電”轉(zhuǎn)化）在未來有望作為跨季長時(shí)儲(chǔ)能手段，為電網(wǎng)提供更多靈活性。尤其在未來電網(wǎng)中可再生電力比例進(jìn)一步提高的背景下，平衡可再生電力年內(nèi)波動(dòng)，以保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行將為跨季節(jié)長時(shí)儲(chǔ)能提供巨大的市場空間。對(duì)于“小時(shí)-日-周”級(jí)短時(shí)儲(chǔ)氫而言，氣氫儲(chǔ)罐是最為常用的技術(shù)路線。目前，儲(chǔ)罐的壓力大小是影響其成本的最主要因素，通常壓力越大，單位儲(chǔ)氫成本越高ii。另一方面，理論上儲(chǔ)氫設(shè)備使用頻次越高，單次循環(huán)折舊攤銷越小，綜合成本也就越低，但由于儲(chǔ)氫設(shè)備本身的壽命也是由儲(chǔ)放循環(huán)次數(shù)決定的，過多的循環(huán)次數(shù)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備提前報(bào)廢，加大設(shè)備更新的成本，因此只有在設(shè)備平均每日循環(huán)次數(shù)達(dá)到1次左右時(shí)，單位儲(chǔ)氫成本達(dá)到最低。iii對(duì)于跨“月-季-年”級(jí)長周期儲(chǔ)氫而言，液氫、液氨及其他液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫物以及地質(zhì)儲(chǔ)氫是較為適用的技術(shù)路線。液氫、液氨及其他液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫物這三種技術(shù)路線技術(shù)特性上略有差異，但成本都相對(duì)偏高，經(jīng)濟(jì)性較差，其中液氫的轉(zhuǎn)化成本略低，但儲(chǔ)存難度大、逸散速度快，因此儲(chǔ)存成本較高，液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫物最易儲(chǔ)存，性質(zhì)最穩(wěn)定，因此儲(chǔ)存成本相對(duì)較低，但前期轉(zhuǎn)化所需成本較高。地質(zhì)儲(chǔ)氫由于儲(chǔ)氫規(guī)模大且通常會(huì)借助自然地理環(huán)境作為儲(chǔ)氫設(shè)施，在經(jīng)濟(jì)性上優(yōu)勢較大，但由于地質(zhì)儲(chǔ)氫對(duì)于地理選址要求高且儲(chǔ)放靈活性較差，可實(shí)現(xiàn)的難度相對(duì)較高。技術(shù)特性和成本經(jīng)濟(jì)性在系統(tǒng)性分析了2060年碳中和情景下我國氫氣儲(chǔ)運(yùn)總需求、不同場景的儲(chǔ)運(yùn)特點(diǎn)、各類技術(shù)特性和成本經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)綜合考慮各個(gè)因素，從國家整體輸氫管網(wǎng)和儲(chǔ)氫設(shè)施的規(guī)劃布局、工業(yè)園區(qū)及企業(yè)氫能儲(chǔ)運(yùn)資源配置的角度分別進(jìn)行了探討。如第二章結(jié)果所示，如果需氫工業(yè)不在未來發(fā)生產(chǎn)業(yè)遷移，仍按照當(dāng)前布局發(fā)展，則需要大規(guī)模西氫東送以實(shí)現(xiàn)各省的供需平衡，跨省運(yùn)輸總量約1540萬噸/年，長時(shí)儲(chǔ)氫需求約750萬噸/年。為滿足如此大規(guī)模、長距離、長時(shí)間的氫能儲(chǔ)運(yùn)需求，建設(shè)全國性的儲(chǔ)運(yùn)管網(wǎng)是一個(gè)可選的典型模式。大規(guī)模儲(chǔ)氫管網(wǎng)的主干線路連接氫能供需側(cè)的重要節(jié)點(diǎn)和大規(guī)模儲(chǔ)氫庫，根據(jù)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)氫在管道內(nèi)的流速，從而保障供需平衡，解決時(shí)空錯(cuò)配問題。管網(wǎng)的支線還可以延伸連接至具體的制氫項(xiàng)目和用氫園區(qū)，同時(shí)滿足短距離、短時(shí)的儲(chǔ)運(yùn)需求。通過全國性的大管網(wǎng)調(diào)節(jié)，可以最大程度規(guī)避局部的可再生資源波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)、不同時(shí)間的氫資源互補(bǔ)，提高氫能供應(yīng)的穩(wěn)定性、安全性。相較于通過電網(wǎng)大規(guī)模輸電后在需求側(cè)就地制氫等模式，大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)管網(wǎng)模式在多個(gè)方面具有優(yōu)勢。在成本上，管網(wǎng)中大規(guī)模長距離運(yùn)輸?shù)闹鞲删€路可以采用大管徑的輸氫管道，小規(guī)模短距離的支線則可選擇更小的管徑節(jié)約成本，根據(jù)3.1.2節(jié)的成本預(yù)測，在兩種情況下管網(wǎng)模式的經(jīng)濟(jì)性都處于最優(yōu)。另外，通過儲(chǔ)運(yùn)管網(wǎng)可以在氫能體系內(nèi)部解決錯(cuò)配問題，避免給電網(wǎng)調(diào)節(jié)增加壓力，減小電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)難度與風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以增加一種電力之外的能源遠(yuǎn)距離運(yùn)輸方式，提升能源安全。通過優(yōu)化管網(wǎng)布局，還可以更好地銜接輸氫管道與儲(chǔ)氫庫，形成規(guī)模效應(yīng)，整體降低儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)成本。基于各省氫能供需差異、地理地質(zhì)條件等因素，參考燃?xì)夤芫W(wǎng)、電網(wǎng)規(guī)劃及十四五能源規(guī)劃等布局規(guī)劃19,20,21，我22,23,24,25從內(nèi)蒙古輸送至黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、河北、山西，總輸送規(guī)模約550萬噸。從新疆、甘肅、青海輸送至寧夏、陜西、河南、山東、江蘇，總輸送規(guī)模約500萬噸。從西藏、四川輸送至重慶、湖北、安徽、江西、浙江、福建、上海，總輸送規(guī)模約360萬噸。從云南輸送至貴州、湖北、廣西、廣東、海南，總輸送規(guī)模約130萬噸。氫能儲(chǔ)運(yùn)管網(wǎng)的整體布局和規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)籌考慮近-中-遠(yuǎn)期整體氫能行業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展?fàn)顩r，使管網(wǎng)布局與源-荷兩側(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況相協(xié)調(diào)，有效支撐各階段的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。為此，建議從國家層面和省級(jí)層面盡早推動(dòng)管網(wǎng)布局規(guī)劃，協(xié)調(diào)各類企業(yè)和利益相關(guān)方的資源分配，綜合考慮產(chǎn)業(yè)格局，并從政策資金配套、監(jiān)管框架上提供支持。同時(shí)，由于當(dāng)前管道運(yùn)輸技術(shù)尚未完全成熟，在大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營之前，仍需解決管材的選擇、氫氣的滲透和脆化、安全性和經(jīng)濟(jì)性的平衡等問題。建議從近期開始加大研發(fā)力度，并率先在氫能需求旺盛、具備一定基礎(chǔ)條件的地區(qū)開展試點(diǎn)示范工程，通過實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)，驗(yàn)證技術(shù)可行性與安全性，為未來大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ)。圖表16 氫氣儲(chǔ)運(yùn)管網(wǎng)主要線路示意圖

主要運(yùn)氫線路氫能供需差異（萬噸）5440-220具體應(yīng)用場景氫儲(chǔ)運(yùn)方案隨著氫和綠氫使用比例的不斷提高，未來在以鋼鐵、化工、交通、電力等為代表的主要用氫場景中氫儲(chǔ)運(yùn)的需求也會(huì)隨之大幅提升，因此對(duì)于用氫方業(yè)主和運(yùn)營方而言，如何部署規(guī)劃氫儲(chǔ)運(yùn)方案也是無法回避的問題。本節(jié)以鋼鐵和化工工業(yè)集群、道路交通加氫網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)典型的用氫場景為例，展開分析氫源和所配套儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的可選方案，以及在選擇評(píng)估過程中應(yīng)考量的主要因素。對(duì)于投資方而言，不同的儲(chǔ)運(yùn)方案選項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的前提條件各不相同，需要從項(xiàng)目的實(shí)際情況出發(fā)進(jìn)行決策。當(dāng)然，幾種方案在不同的實(shí)際項(xiàng)目中仍然可能存在不分優(yōu)劣，甚至優(yōu)勢互補(bǔ)的情況，就可考慮綜合部署多種儲(chǔ)運(yùn)方案，形成抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)的儲(chǔ)運(yùn)組合方案。工業(yè)園區(qū)儲(chǔ)運(yùn)氫方案氣/液氫公路運(yùn)輸場內(nèi)儲(chǔ)氫氣/液氫公路運(yùn)輸場內(nèi)儲(chǔ)氫1異地制氫管網(wǎng)公路運(yùn)輸合成氨/用氫場景2合成氨/甲醇場內(nèi)儲(chǔ)氫節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)氫庫就地制氫場內(nèi)制氫輸電電流場內(nèi)制氫 氫流電流以規(guī)模較大的用氫工業(yè)園區(qū)為例，業(yè)主或者運(yùn)營方在前期進(jìn)行氫儲(chǔ)運(yùn)總體系統(tǒng)規(guī)劃的階段，首先應(yīng)關(guān)注是否有條件靠近可再生電力資源企業(yè)，在空間距離上接近風(fēng)光和綠氫資源，可以盡可能減少儲(chǔ)運(yùn)氫的規(guī)模和成本，同時(shí)也能減少對(duì)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的壓力。但由于我國綠氫資源潛力在空間分布上的不均衡，所以并非所有園區(qū)在選址時(shí)都可靠近風(fēng)光和綠氫資源，那么對(duì)于這類園區(qū)而言，其氫儲(chǔ)運(yùn)方案可能將面臨以下選擇。假設(shè)某個(gè)工業(yè)園區(qū)內(nèi)存在鋼鐵和合成氨/石化兩大用氫場景，本地制氫能力也相對(duì)不足需要跨區(qū)域調(diào)配氫氣。在考慮未來幾乎都使用綠氫的條件下，由于工業(yè)對(duì)于連續(xù)穩(wěn)定供氫的高需求，該園區(qū)將一定存在可觀的氫儲(chǔ)運(yùn)需求。結(jié)合前面章節(jié)中所討論的各類儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)，如圖表17，可供業(yè)主和運(yùn)營方選擇的方案大致有三種：一是通過接入本地的輸氫管網(wǎng)，按用量支付氫價(jià)，由于管網(wǎng)供氫具有極高的可靠性，無需再于本地部署過多的儲(chǔ)氫設(shè)施，但這種方案的前提需要建立在大型氫氣管網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)對(duì)于工業(yè)用氫點(diǎn)末端覆蓋的前提下。二是可以從周邊地區(qū)進(jìn)行公路運(yùn)氫，鋼鐵企業(yè)需要直接用氫，因此若氫源較近可采用氣氫運(yùn)輸，較遠(yuǎn)則可考慮液氫運(yùn)輸，場站內(nèi)按需部署儲(chǔ)氫設(shè)施（儲(chǔ)氫罐或地下氫庫）；化工企業(yè)若直接利用氫衍生品，則可以考慮在產(chǎn)氫地先對(duì)氫進(jìn)行加工合成，再對(duì)合成氨、甲醇或其他液態(tài)有機(jī)氫化物進(jìn)行運(yùn)輸，場站內(nèi)可以考慮建設(shè)氫衍生品的液態(tài)儲(chǔ)存裝置。三則是可以考慮新建或擴(kuò)建電力線路（假設(shè)為清潔電網(wǎng)），專門用于園區(qū)內(nèi)就地制氫，由于電網(wǎng)可以保證穩(wěn)定電力供應(yīng)，因此本地儲(chǔ)氫設(shè)施需求也幾乎可以忽略，但注意需要額外部署足夠的本地制氫設(shè)施。不同的氫儲(chǔ)運(yùn)方案選擇也取決于園區(qū)本身需求和配套條件，需根據(jù)具體情況而論。比如生產(chǎn)合成氨或甲醇下游產(chǎn)品的企業(yè)，選擇將氫轉(zhuǎn)化為合成氨或甲醇運(yùn)輸就是最優(yōu)方案；對(duì)于本地正好有管網(wǎng)覆蓋且對(duì)于氫供給的連續(xù)性要求非常高的企業(yè)，接入輸氫管網(wǎng)則為更優(yōu)選擇；而對(duì)于本身有產(chǎn)業(yè)鏈延伸需求且有投資制氫資產(chǎn)能力的用氫企業(yè)而言，借助輸電建設(shè)本地制氫能力則為更佳的戰(zhàn)略決策。交通加氫站儲(chǔ)運(yùn)氫方案圖表18 交通加氫網(wǎng)絡(luò)氫源及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施示意圖分布式制氫/分布式制氫/源（少量）場內(nèi)儲(chǔ)氫公路運(yùn)輸運(yùn)輸用氫場景交通加氫H2H2

加氫站

續(xù)需求假設(shè)某加氫網(wǎng)絡(luò)公司在估算過往氫燃料電池汽車的加氫需求之后，決定在某高速公路服務(wù)區(qū)上建設(shè)一個(gè)加氫站點(diǎn)。在考慮未來幾乎都使用綠氫的條件下，站內(nèi)儲(chǔ)氫以及氫源補(bǔ)給方案需要進(jìn)行規(guī)劃部署。因?yàn)榧託湔居姓緝?nèi)儲(chǔ)氫設(shè)置，所以對(duì)于氫源供給的連續(xù)穩(wěn)定性要求相對(duì)較低，只需滿足定時(shí)補(bǔ)給，少量應(yīng)急的需求即可。結(jié)合前面章節(jié)中所討論的各類儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)，如圖表18，可供該公司選擇的方案大致有兩種：一是通過氣氫長管拖車將附近氫源（分布式制氫、集中式制氫或者儲(chǔ)氫庫）