輸氫管道市場(chǎng)，不僅國(guó)央企在布局。

輸氫管道在短、中、長(zhǎng)不同距離下可以做到相對(duì)較低的輸氫成本，可有效提高氫氣儲(chǔ)運(yùn)效率及經(jīng)濟(jì)性。參考油氣管道市場(chǎng)，輸氫管道市場(chǎng)空間有潛力達(dá)到百億至千億級(jí)別。但目前國(guó)內(nèi)輸氫管道的建設(shè)仍處于探索階段，產(chǎn)業(yè)鏈還未成熟，在產(chǎn)品需求、技術(shù)類型及方向、企業(yè)市場(chǎng)格局等方面尚較為模糊。

能景研究結(jié)合國(guó)內(nèi)輸氫管道項(xiàng)目、參與企業(yè)等，對(duì)輸氫管道類型、產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了簡(jiǎn)單梳理，以供行業(yè)參考。

01輸氫管道有多種應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)裝備種類、技術(shù)參數(shù)等方面存有不同需求

按使用場(chǎng)景來分，輸氫管道可分為管網(wǎng)側(cè)管道與用戶側(cè)管道2大類。

管網(wǎng)側(cè)管道負(fù)責(zé)不同地區(qū)氫氣資源調(diào)配，主要為跨城市乃至跨省市的中長(zhǎng)距離輸氫管道，典型如中石化“西氫東送”項(xiàng)目等。

用戶側(cè)管道負(fù)責(zé)從儲(chǔ)氫站到用戶的氫氣分配，主要為城市或工業(yè)園區(qū)內(nèi)的短距離輸氫管道，典型如浙能集團(tuán)“城燃-氫能制儲(chǔ)摻輸分用一體化示范項(xiàng)目”等，國(guó)電投“天然氣摻氫入戶”項(xiàng)目等。

管網(wǎng)側(cè)管道通�？紤]保障較高運(yùn)力。因此管網(wǎng)側(cè)管道一般管徑較大、輸氫壓力較高，管徑可達(dá)0.3~1.0m，輸氫壓力方面國(guó)內(nèi)建成的項(xiàng)目已達(dá)到4MPa左右，歐美等國(guó)已達(dá)到6MPa以上。

除管道部分外，一條管網(wǎng)側(cè)中長(zhǎng)距離輸氫管道還包括首站、壓氣站、分輸站等站場(chǎng)，核心裝備有壓縮機(jī)、天然氣-氫氣摻混設(shè)備、各類閥件、監(jiān)測(cè)設(shè)備等。

用戶側(cè)管道通常重點(diǎn)考慮保障安全性。因此用戶側(cè)短距離輸氫管道一般管徑較小、壓力較低，管徑在0.3m以下，輸氫壓力方面工業(yè)園區(qū)供氣一般低于4 MPa，進(jìn)戶燃?xì)鈩t低于0.01MPa。

除管道部分外，用戶側(cè)輸氫還包含天然氣摻氫混氣站、調(diào)壓站、民用終端等環(huán)節(jié)，核心設(shè)備有高精度摻氫系統(tǒng)設(shè)備、氫氣調(diào)壓設(shè)備、混氣計(jì)量設(shè)備等。

輸氫管道建設(shè)是涉及材料、加工、多元裝備、施工建設(shè)等多個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性工程，相應(yīng)地，輸氫管道產(chǎn)業(yè)鏈上游為輸氫管材，向下延伸到中游輸氫管道環(huán)節(jié)以及管道配套設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)，再到下游輸氫項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)。其中，輸氫管材、輸氫管道、配套設(shè)備是3大產(chǎn)品環(huán)節(jié)。

02輸氫管材環(huán)節(jié)，核心是抗氫脆材料研發(fā)

在管網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)，對(duì)輸氫管材的側(cè)重要求核心不同。

對(duì)于管網(wǎng)側(cè)管道，輸氫管材需要同時(shí)滿足抗氫脆、高強(qiáng)度等要求。如天然氣管網(wǎng)的建設(shè)，一般采用X80等高強(qiáng)度鋼材，但傳統(tǒng)天然氣管網(wǎng)鋼材存在強(qiáng)度越高、發(fā)生氫脆失效的概率越高的現(xiàn)象。

對(duì)于用戶側(cè)管道，輸氫管材需具備長(zhǎng)壽命、低容錯(cuò)。如天然氣入戶管道，一般采用較低強(qiáng)度的不銹鋼材料。低強(qiáng)度不銹鋼材料理論上發(fā)生氫脆的概率相對(duì)較低。但用戶側(cè)場(chǎng)景多、環(huán)境條件復(fù)雜，現(xiàn)階段對(duì)管材運(yùn)行壽命等方面仍缺乏足夠數(shù)據(jù)。

針對(duì)管網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)的輸氫需求，目前輸氫管材研發(fā)主要有金屬與非金屬兩條技術(shù)路徑。

一是金屬材料路徑，主要面向管網(wǎng)側(cè)輸氫管道。其開發(fā)目標(biāo)主要為兼具高強(qiáng)度、抗氫脆性能的新型金屬材料，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)主要從鋼板合金成分設(shè)計(jì)、顯微組織和理化性能控制等途徑入手。

該路線主要以國(guó)央企鋼鐵企業(yè)為主，已進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用。如首鋼集團(tuán)，其研發(fā)的管材已在臨河-包頭輸氫管線等項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。

二是非金屬管材路徑，面向管網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)。其開發(fā)目標(biāo)主要為低氫分子滲透的有機(jī)高分子材料，有復(fù)合材料、分子結(jié)構(gòu)改性等多種研究路徑。

該路線主要以塑料管材企業(yè)、高校科研機(jī)構(gòu)等為主，國(guó)內(nèi)尚無規(guī)模化應(yīng)用案例。國(guó)內(nèi)有東宏管業(yè)等在布局柔性塑料輸氫管材研發(fā)，海外有維也納塑料管企業(yè)PipeLife開發(fā)出SoluForce H2T塑料管，已用于荷蘭某4km、4.2MPa的輸氫管道項(xiàng)目。

03輸氫管道加工環(huán)節(jié)，關(guān)鍵技術(shù)有焊材、焊接工藝改進(jìn)等

以金屬管道加工為例，焊接過程中焊材、產(chǎn)生的焊縫是容易導(dǎo)致氫脆的主要因素之一。在管網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)，均有采用焊接方案生產(chǎn)的鋼管，如螺旋鋼管等。此類鋼管的管材一般以板材的形式交付給管道生產(chǎn)廠商，然后經(jīng)過卷制成管、焊接2大步驟加工成為輸氫管道。

針對(duì)焊接過程中可能產(chǎn)生的氫脆敏感因素，管道加工廠家一般從3方面入手突破。一是開發(fā)針對(duì)鋼材卷制過程的高精度成型控制技術(shù)，以減小縫隙發(fā)生概率；二是開發(fā)新型焊材及相應(yīng)的焊接工藝技術(shù)，如低磷、低硫焊材等；三是加工完成后的焊縫、管材抗氫脆性能檢測(cè)。

現(xiàn)階段，輸氫管道加工技術(shù)布局企業(yè)主要為中石化、中石油的下屬部門及公司，如中石油寶雞石油鋼管、中石油華油鋼管、巨龍鋼管、渤海裝備等國(guó)央企油氣設(shè)備企業(yè)。

04輸氫管道設(shè)備環(huán)節(jié)，核心在于適應(yīng)氫氣的低密度、高滲透性的物理性質(zhì)等

在管網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)，輸氫管道的核心配套設(shè)備有所不同。

對(duì)于管網(wǎng)側(cè)管道，核心設(shè)備主要有大型干線壓縮機(jī)等。由于氫氣密度比天然氣更小，輸送同體積的氫氣時(shí)，壓縮能耗是天然氣的 3.3 倍。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要采用往復(fù)式壓縮機(jī)，壓力較高，但壓縮規(guī)模較小，無法滿足1m以上管徑的輸氫需求。而且國(guó)內(nèi)往復(fù)式壓縮機(jī)主要采用美國(guó)英格索蘭、瑞士蘇爾壽等進(jìn)口品牌。

針對(duì)大型干線壓縮機(jī)需求，國(guó)內(nèi)一方面在布局往復(fù)式壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化與技術(shù)提升，同時(shí)也在探索離心式壓縮機(jī)等技術(shù)路線。

主要布局企業(yè)有沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)公司、中石化石化機(jī)械等。

對(duì)于用戶側(cè)管道，主要有調(diào)壓設(shè)備、計(jì)量器件等。以計(jì)量設(shè)備為例，我國(guó)燃?xì)庥?jì)量裝置主要采用體積計(jì)量，由于氫氣體積能量密度僅為天然氣一半左右，在采用純氫或摻氫天然氣時(shí)會(huì)發(fā)生較大偏差。同時(shí)，傳統(tǒng)渦輪計(jì)量有存在氫脆腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)氫氣計(jì)量，有采用超聲波流量計(jì)等途徑，在7MPa以下壓力采用熱式流量計(jì)技術(shù)。

主要企業(yè)有美國(guó)丹尼爾，以及國(guó)內(nèi)中控技術(shù)等傳統(tǒng)儀表廠商。

05小結(jié)

輸氫管道建設(shè)涉及到材料、加工、多元裝備、施工建設(shè)等多個(gè)環(huán)節(jié)。而在管網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)不同的場(chǎng)景需求下，又導(dǎo)致了其對(duì)材料、加工技術(shù)等方面需求的多樣化。

當(dāng)前，國(guó)央企主要集中在金屬管材、管道加工、項(xiàng)目施工方面進(jìn)行布局，而部分民營(yíng)企業(yè)也開始沿著新型塑料管材、計(jì)量設(shè)備等方面開始進(jìn)入輸氫管道市場(chǎng)。

來源：能景研究

作者：南枝

       原文標(biāo)題 : 技術(shù)|輸氫管道產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)有哪些？