4月16日，中国石油对外发布消息，用现有天然气管道长距离输送氢气的技术获得了突破。这为我国今后实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供技术支撑。

目前这条天然气管道中的氢气比例已逐步达到24%，也就是说每输送100立方米掺氢天然气，其中就包括了24立方米的氢气。经过了100天的测试运行，这条397公里长的天然气管线，整体运行安全稳定。

专家表示，截止到2022年底我国油气管道的总里程达到18.5万公里。以目前我国天然气消费量计算，当掺氢比达到20%时，可运输1000多万吨氢气，约合5600多亿度绿电，氢气成本也会大幅度下降。

1、为什么要“西氢东送”

氢气作为能源优点很多。我国为什么要从西部往东部运输呢？为什么不就地生产，避免长途运输呢？

目前我国东部地区也是有氢气资源的，但是这些氢气大都是石化企业的工业副产氢气，也就是工业生产中附带生产出来的氢气，虽然在使用的时候是无污染的，但是在生产氢气的时候是会产生一定的碳排放，因此这些氢气也被业内叫做灰氢。

中国石油大学（北京）教授孙仁金表示，我们国内的氢基本上99%都是灰氢，也就是说从天然气、从化石能源发展的氢，那这个氢其实它是碳排放还是比较严重的，而且这个成本也比较高。

如用光伏或者风电设备取得的电，对水进行电解生产出来的氢，就是没有任何污染的绿色氢气。而想要做到这一点，我国西部地区无疑是首选，在那里风、光资源丰富，可再生能源发电发展迅速，因此选择在西部发展绿氢产能，具有得天独厚的优势。

2、管道输送是大规模长距离输氢的必然

目前，汽车运输仍是我国长距离氢气运输的主流方式。这种方式成本较高、效率较低，而且运输距离有限，是造成终端用氢成本高的主要原因之一。

以镁合金为介质的固态储运氢技术创新，当然很有价值，但如果要实现大规模、长距离的输送，必须要像天然气一样用管道输送，才能具有经济性。

输氢管道运量大、能耗低、边际成本低，是实现规模化氢输运的重要方式，将成为氢能产业可持续发展的必然趋势。中石化的“西氢东送”纯氢管道和中石油的掺氢管道，都是助力氢能产业大规模发展的基础建设保障。

目前中石油这条天然气管道中的氢气比例已逐步达到24%，也就是说每输送100立方米掺氢天然气，其中就包括了24立方米的氢气。经过了100天的测试运行，这条397公里长的天然气管线，整体运行安全稳定。

专家表示，截止到2022年底我国油气管道的总里程达到18.5万公里。以目前我国天然气消费量计算，当掺氢比达到20%时，可运输1000多万吨氢气，约合5600多亿度绿电，氢气成本也会大幅度下降。

3、管道输氢的难点是什么

由于氢气密度小、扩散系数大、易对材料力学性能产生劣化，所以目前国际上对于如何而高效运输氢气，都处于技术研究和攻关阶段。

当然，利用管道输送氢气历史已经很久了，早在1938年，德国就建成了世界上第一条氢气长输管道，全长215公里，主要用于化工厂氢资源匹配利用，但成本也非常高，只是小规模和特殊场景使用。

如果要扩大应用场景，就需要在管道输送技术上不断突破。

氢进入金属材料内部易导致材料力学性能下降，管输工况下，由于内外应力综合影响，易出现氢鼓泡、氢致裂纹、延性降低等损伤，大大增加管材失效可能性。这就是所谓“氢脆”现象。

具体来说，就是金属材料在高压氢环境中服役时，氢分子能够分解成氢原子渗透入金属材料内部，造成材料的性能劣化（即“氢脆”）。氢脆表现为“H2吸附到金属表面 → 分解成H原子 → 渗透进金属内部 → 在金属内部扩散 → 聚集 → 引发氢致裂纹等”。当管道中存在足够的氢含量、对氢敏感的金相组织、应力集中这3个条件时，易导致管道氢脆开裂。

国际上虽已建成一定规模输氢管道并正常运营，且这些管道基本采用低等级钢材，氢损伤管材问题并不是很突出，但由于运行压力较低、设计偏保守，管道综合输送效率普遍不高。

研究开发高强度或耐氢脆管材，加快实现氢气管输系统降本增效，是满足当前规模化氢储运需求的重要途径，国内外在这方面已开展大量研究，包括氢致金属材料损伤机理、氢与管材相容性、氢对焊缝性能影响、焊接工艺，以及新型非金属管材开发等。

4、天然气管网掺氢国内外经验

天然气掺氢技术既能实现氢能的大规模储存，又能高效低成本输送氢气，是降低天然气利用过程碳排放强度、保障燃气供应安全的有效途径。在“双碳”目标下，天然气作为低碳化石能源，其需求仍在逐步增加。“天然气管道建设将会大力发展，为氢能的储运提供发展空间的可能性”成为业内人士共识。

学者黄明表示，运用天然气管道混输氢气会产生氢脆反应，而氢脆现象对于聚乙烯管较为友好。但是聚乙烯管却存在着氢气渗透的现象，并且其渗透率是天然气的5倍，然而该渗透损失量相对于年输送量微乎其微。

在德国的 Falkenhagen，一个具有 2MW 电转氢能力的示范电厂于 2013 年完全服役，制取的氢气被直接送入天然气管线。法国环境与能源控制署（ADEME）赞助的“GRHYD”项目则将可再生能源制得的氢气掺入天然气中供加氢站和居民使用，掺氢体积分数最高将达到 20%。

国内天然气管网掺氢的范例极少。2019年9月30日，国家电投年度重点项目——朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程圆满完工。该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目，填补了国内天然气管道掺氢规范和标准空白。

2019年8月23日，朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程破土动工，利用燕山湖发电公司现有10Nm3/h碱液电解制氢站新建氢气充装系统，氢气经压缩瓶储后通过集装箱式货车运至掺氢地点；厂外在朝阳朝花药业公司建设天然气掺氢设施，实现天然气掺氢示范。

该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目，通过验证电力制氢和氢气流量随动定比掺混、天然气管道材料与氢气相容性分析、掺氢天然气多元化应用等技术的成熟性、可靠性和稳定性，达到全面验证示范氢气“制取－储运－掺混－综合利用”产业链关键技术的目的，打破国外技术垄断，填补国内天然气管道掺氢规范和标准的空白，促进相关产业体系升级。

中国石油表示，目前，这条天然气管道中的氢气比例已逐步达到 24%，也就是说每输送 100 立方米掺氢天然气，其中就包括了 24 立方米的氢气。经过了 100 天的测试运行，这条 397 公里长的天然气管线整体运行安全稳定。

中国是世界第一产氢大国，也是氢能的第一消费大国。如果能把氢能产业经济发展起来，不仅对能源转型有巨大意义，还将造就一个十万亿规模的氢产业链市场。