氢气运输

运氢的方式主要有三种：气氢拖车运输（tube trailer）、气氢管道运输（pipeline）和液氢罐车运输（liquid truck）。

氢能供应链中运氢环节主要包括制氢厂的运输准备环节（氢气压缩／液化、存储及加注）和车辆／管道运输过程所涉及的设备。

根据运输中氢气所处状态，氢气运输分为气态氢气运输、液态氢气运输、有机液体氢气运输和固态氢气运输。

1．气态氢气运输

气态氢气的运输通常是将氢气经加压至一定压力后，然后利用集装格、长管拖车和管道等工具输送。集装格由多个水容积为40 L的高压氢气钢瓶组成，充装压力通常为15 MPa。集装格运输灵活，对于需求量较小的用户，这是非常理想的运输方式。长管拖车由车头和拖车组成，管束作为储氢容器，目前常用的管束一般由9个直径约为0．5 m，长约10 m的钢瓶组成，其设计的工作压力为20 MPa，约可储存氢气3500标准m3。长管拖车技术成熟，规范完善，因此国外较多加氢站采用长管拖车运输氢气。

气态氢气运输方面，国内主要为长管拖车运输，按照中华人民共和国交通运输行业标准《JT／T 617．1－2018危险货物道路运输规则》。长管拖车运输使用长管拖车，运输储存压力为20MPa。因成本因素限制，该方式适用于短距离氢气运输，经济运输半径为200km左右。

长管拖车运输设备产业在国内已经成熟，石家庄安瑞科、浙江蓝能、双瑞特装、鲁西化工等公司都生产长管拖车。长管拖车在制氢厂一般通过压缩机充装，平均每辆加注时间约8小时，而河北海珀尔采用的高压储罐平衡充装大大缩短了车辆加注时间，仅1．5小时便可快速安全完成加注。此外针对小规模用氢客户，可采用15MPa压力的氢气钢瓶和氢气集装格运输。

2．气氢管道运输

低压管道运输适用于大规模点对点运输。由于氢气与某些金属存在氢脆现象，管道材料有特殊要求，因此投入成本高、造价贵。

目前，国外低压气氢管道运输处于小规模发展阶段。除纯氢管道运输外，还可以在天然气管网中掺混氢气（氢气含量≤20％），运输结束后对混合气体进行氢气提纯，具有良好的经济性与安全性。

管道输送方式以高压气态或液态氢的管道输送为主。管道“掺氢”和“氢油同运”技术是实现长距离、大规模输氢的重要环节。全球管道输氢起步已有80余年，美国、欧洲已分别建成2400km、1500km的输氢管道。

在我国，大规模的低压管道运输还没有形成。2016年，中石化管道局在河南省济源市工业园区－洛阳市吉利区建成了氢气管道，该氢气管道材质为245NS无缝钢管，管径508mm，设计压力4MPa，年输氢量10．04万吨，全长25公里，是我国目前管径最大、压力最高、输量最高的氢气管道。

氢气管道的造价约为天然气管道造价的2倍以上，且氢气密度远小于天然气，导致氢气的输送成本也比天然气高。若能对现有天然气管道进行改造，输送纯氢对未来氢能的发展也有帮助。

不过此法适合点对点、规模大的氢气运输，现阶段加氢站对氢气的需求暂时达不到这等规模。

3．液氢罐车运输

液氢罐车运输使用槽罐车。液氢的单车运氢能力是气氢的10倍以上，运输效率提高，综合成本降低。但是该运输方式增加了氢气液化深冷过程，对设备、工艺、能源的要求更高；还有一项技术难点是氢液化的能耗较大，工程中实际耗费的能量占到了总氢能的30％。

液氢储存罐是液化氢储存的关键。要求液化氢储罐具有良好的绝热性和高真空度。液化相同的氢气比氢气压缩的耗电量高11倍甚至更多，所以前期投入成本较高。根据国金证券研究所测算，液化过程的设备投资和电耗成本占运氢成本的70％－80％。但液氢罐车运输的成本会随着规模的增大而大幅降低，但随运输距离变长而成本升高的幅度不大。综合来看，液氢罐车运输的成本可以有效降低。

液氢罐车运输在国外应用较为广泛，国内目前仅用于航天及军事领域，但相关企业已着手研发相应的液氢储罐、液氢槽车，如中集圣达因、国富氢能等公司已开发出国产液氢储运产品。相关部门正在研究制订液氢民用标准，未来液氢运输将成为我国氢能发展的大动脉。

图7．三种运氢方式的规模与成本和能耗比较，来源：香橙会研究院

总体而言，气态及液态氢气运输为目前国际上的主要运输方式。我国主要采用气氢拖车运输，适用于小规模短距离运输；液氢罐车运输适用于长距离运输，多用于航天及军事领域。随着氢能产业不断发展，氢气运输技术的进一步提高，气氢管道运输、液氢罐车运输等高效率低成本的运氢方式将会成为氢能产业运输发展的方向。

加氢站

基础设施加氢站是利用氢能和促进氢能发展的重要环节，是为燃料电池车充装燃料电池的场所。不同来源的氢气经氢气压缩机增压后，储存在高压储氢罐内，再通过氢气加注机为氢燃料电池车加注氢气。在商业运行模式下，乘用车氢气加注时间一般控制在3－5分钟。

根据氢气来源不同，加氢站分为站外制氢加氢站和站内制氢加氢站两种。外供氢加氢站通过长管拖车、液氢槽车或者管道输运氢气至加氢站后，在站内进行压缩、存储、加注等操作。站内制氢加氢站是在加氢站内配备了制氢系统，制取的氢气经纯化、压缩后进行存储、加注。站内制氢包括电解水制氢、天然气重整制氢等方式，可以省去较高的氢气运输费用，但是增加了加氢站系统复杂程度和运营水平。

根据加氢站内氢气储存状态不同，加氢站有气氢加氢站和液氢加氢站两种。目前全球400多座加氢站中，30％以上为液氢储运加氢站，主要分布在美国和日本。相比气氢储运加氢站，液氢储运加氢站占地面积小，同时液氢储存量更大，适宜大规模加氢需求。

目前我国加氢站建设还属于发展初期，截至2020年4月底，我国累计建成71座加氢站，且加氢量在500kg／天以下的试验和示范项目居多，运输距离基本在200公里以内，现阶段国内运营的加氢站基本都为站外制氢加氢站。