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氢气管网在中短距离运输优胜“容器”
作者:官方 来源:氢启未来网 所属栏目:市场动态 发布时间:2023-04-06 10:42
[ 导读 ]随着世界逐步走向净零目标,管道运输在短中程氢能运输方面将“远胜于船舶”,新的Rystad能源研究认为,目前已经存在超过4300公里...

随着世界逐步走向净零目标,管道运输在短中程氢能运输方面将“远胜于船舶”,新的Rystad能源研究认为,目前已经存在超过4300公里的氢气运输路线,其中90%以上位于欧洲和北美洲,Rystad能源估计,全球计划建设的管道项目约有91个,总长约3.03万公里,预计到2035年左右将陆续投入运营。

对于氢气的运输(即氢气或其衍生物的运输),最终将使用氢气管道在陆地上进行分配,这使得通过管道运输气体成为天然气运输的关键运输模式。

氢气管道已经用于工业供应(例如在石化工厂)。随着供应量的增加并从丰富的可再生能源区域转移到需求中心,更长的传输线路将成为必要的,这些管道需要更大的直径和更高的压力以实现成本效益并因此需要更高的钢种。

全球范围内,欧洲正率先努力生产和进口绿氢,现在关注建设必要的基础设施并将其送到需求中心。

根据Rystad能源研究,西班牙、法国和德国等国家已经承诺或考虑跨国管道以促进能源流动,而英国由于其庞大的天然气网络,正在处于转向从天然气到氢气的完美位置。

国外氢能高级分析师Lein Mann Bergsmark表示:“氢气管道项目稳步增加是能源转型正在加速的早期迹象。欧洲由于其庞大的天然气网络处于良好的位置,可以进行这种跳跃。从天然气到氢气的基础设施转换是可行且成本效益高的,但最大的障碍不是财务,而是氢气本身的物理特性,它与石油和天然气大不相同。”

欧洲的氢气管网将整个地区连接在一起

氢能是欧盟在2020年制定的氢气战略中列出的碳减排关键支柱,其部署得到了“Fit for 55”的推动。

氢能还在欧盟的“Fit for 55”计划中发挥着关键作用,以逐步淘汰俄罗斯的化石燃料进口,该计划旨在2030年生产100万吨可再生氢,并在同一时间范围内进口另外100万吨。

考虑到欧盟提出的绿氢项目,目前拥有的本地供应量为7.9Mt,到2030年,启动时仅有2.1Mt(仅从目标中的2.1Mt),周边供应量为1Mt(主要是英国和挪威),另外1Mt在中东,此外,还有3.4Mt在非洲,这些项目可能向欧洲提供最大量的氢气,通过船运或管道。为了规划这些氢气在欧盟内部的分配,欧洲氢气干线倡议是一个由31个欧洲天然气传输系统运营商组成的团体,已经为未来的氢气管道基础设施发布了一份愿景文件。这是基于国家分析了现有天然气基础设施的可用性,未来天然气市场的发展和未来氢气市场的发展。

根据欧洲氢气干线2030年氢气基础设施图,目前涉及的28个欧洲国家2030年总长度为28000km,到2040年则为53000km,目前到2030年目标的83%。到2030年,将有23365km专门的氢气管道,这占2030年目标的83%。欧洲氢气管道的推出将是逐渐的,传输或分配管道的启动时间将取决于需求的情况。

法国,西班牙和德国

欧洲在全球范围内领先,有计划的在陆地和海上建造管道。最近宣布的H2Med巴塞罗那-马赛海底氢气管道预计成本约为21亿美元,该管道的一段长450km,最近宣布将延长到德国。

四个网格运营商:西班牙的Enagas、葡萄牙的REN、法国的GRT和泰拉克(GRT和特雷加)目前正在进行技术研究、可能的管道布置和成本评估。德国的首个海上氢气管道项目AquaDuctus将从北海海上风力发电装置运输绿色氢气到德国。

管道长达400km,据其项目合作伙伴RWE说,与高压直流输电系统运输能量相比,运输400km以上距离的大量能量,管道是最经济的选择,而不是通过在陆地上运输电力,因此,在陆地上运输电力的备选方案被排除在外。

希腊

西马其顿管道是今年早些时候希腊开始建设的一条新的天然气管道,旨在高压下安全地以100%氢气运输,在将来通过强度高的钢管,具有大直径,希腊天然气输送系统运营商DESFA将运营这条163-km的管道,该管道是欧洲氢气干线倡议的一部分。

正在建设的新的专用氢气管道将用于现有天然气网络的重建。根据欧洲氢气干线的估计,到2040年,60%的管道可以再利用,而根据目前正在实施的管道项目,目前只占40%。

新建管道是必要的,但在交通流动、建设管理和环境保护方面可能面临一系列挑战,尤其是如果管道长距离穿越居民区。

例如,英国Cadent公司在英国的125km HyNet北西管道可能会阻碍项目的发展。HyNet将生产、储存和分配氢气,并在西北地区捕获和储存碳。管道是英国的首个100%氢气管道,将从斯坦洛制造工厂分配生产的氢气,将氢气分配给该地区的几个工业气体客户。但是,该国氢气管道的监管模式还没有商定,管道路线上的沃里克郡当局声称将扰乱当地的一个住宅开发。

利用管道从经济角度看是一种有吸引力的选择,可以迅速追上新建管道,与建造新管道相比。欧洲有广泛的天然气网络,这些管道利用氢气作为天然气下降的替代品,将为系统注入新的生命。经过修改后,利用的钢管天然气管道可以容纳100%的氢气。然而,当氢气与天然气混合时,它的百分比限制在直接或间接加热的终端用途中,约为20%。 

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天然气管道的再利用

相关研究估计利用现有天然气网络用于氢气运输比建造新管道更加经济有效,两者在运营开支方面的差别不大,氢气传输网络基于再利用的天然气管道和全部由新建管道构成的氢气传输网络之间的差别很有限。

考虑到运输方面的资本支出一般都比运营成本更重,这也可能是运输氢气而不是天然气差异有限的一个原因。

再利用天然气管道的可行性在于克服与管道传输相关的技术问题,其中包括钢管氢脆、焊缝氢渗透和泄漏。

氢在金属表面的解离,溶解在金属格子里,改变金属机械性能,使其发生氢辅助疲劳和断裂,这一过程称为氢腐蚀,对现有的钢管天然气管道提出了很大的挑战。

氢的小分子能渗透材料,造成泄漏,因此要克服氢气运输的挑战,可以用涂层、袖套、外壳等材料具备足够的氢脆渗透性,但目前在传输管道方面的商业规模上尚未测试。

有一个使用加强热塑性管(RTP)作为配送管道来运输氢的强大潜力,因为RTP可以制成长度比钢管大得多的管道,RTP管道的安装成本比钢管管道要低大约20%。

在英国,62.5%的现有气体配送网络已经升级,PE已被插入铁管中,大多数这些网络都被认为适合未来的氢气使用。

由于安全考虑,铁管道分配网络中的大块将逐渐升级,作为英国铁气主干线更新计划的一部分,预计到2032年90%的遗留气体分配网络将使用聚乙烯,这意味着偶然地英国在适当时候可以通过管道快速分配氢气。

最近欧洲开放网络欧洲的研究,加上斯图加特大学的研究,得出结论:德国天然气网络中现有的钢管道是“氢气准备好”的,它们已经可以容纳高达100%的氢气。

他们发现,这些管道“与天然气相比,在其基本适用性方面没有任何差异”,这适用于德国和欧洲某些其他地方使用的所有钢级。

作为研究的一部分,对德国管道中使用的钢材进行了全面的测量方法,与以前的研究不同,考虑到氢压的影响等额外的变量。

然而,与管道制造商的讨论表明,一些人认为研究小组的结论过于乐观。氢脆可能会根据钢材的冶金和机械性能以及管道的现有状态影响管道,经过多年的服务。

因此,Rystad能源期望更大的波动性,在现有管道适用性方面承载氢气。虽然这个结论只涵盖了管道,而不是压缩机、阀门或其他组件,但最多的氢气管道可以制成相对较少的努力,相比之前的认识。

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