隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求不斷增加，傳統(tǒng)的化石燃料已經(jīng)無(wú)法滿足這種需求。因此，新能源成為了未來(lái)中國(guó)發(fā)展的重要方向之一。在眾多的新能源中，氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的能源，備受關(guān)注。

我國(guó)目前制氫60%采用煤制氫，16%采用天然氣（這兩都屬于灰氫），所以之前都是煉油化工企業(yè)在當(dāng)?shù)鼐偷亟ㄔO(shè)制氫裝置，不需要長(zhǎng)輸只需要廠區(qū)內(nèi)接管線1000米左右。沒(méi)有太多的長(zhǎng)輸管道，國(guó)內(nèi)之前建的此種管道基本都是幾十公里的水平。

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)，迫切需要將碳排放降低下來(lái)。那制備綠氫成了首選。綠氫指的就是利用可再生能源制備氫。而我國(guó)可再生源尤其光伏和風(fēng)電，集中在中國(guó)西部。而用氫量大的區(qū)域在黃渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)，這么長(zhǎng)的距離如何運(yùn)輸成為問(wèn)題關(guān)鍵。目前，我國(guó)長(zhǎng)距離氫氣運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞饺允情L(zhǎng)管拖車，但這種方式成本較高、效率較低，也是造成終端用氫成本高的主要原因之一，制約了產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。大規(guī)模集中制氫和氫能長(zhǎng)距離運(yùn)輸是未來(lái)趨勢(shì)，長(zhǎng)管道輸送作為一種經(jīng)濟(jì)可行的運(yùn)輸方式，將在加快氫能資源調(diào)配和市場(chǎng)覆蓋，促進(jìn)氫能在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整中發(fā)揮重要作用。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有管道運(yùn)輸氫氣目前有兩種模式：一種是天然氣里摻氫進(jìn)行輸送，摻氫比例目前可以達(dá)到24%；還有一種就是投資建設(shè)長(zhǎng)距離純輸氫管道。例如我國(guó)首條“西氫東送”輸氫管道示范工程，已被納入《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》。該管道就是規(guī)劃起點(diǎn)從內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市，終點(diǎn)位于北京市燕山石化（替換原有的煤制氫），全長(zhǎng)400多公里。

目前純輸氫管道主要采用的是鋼材質(zhì)。而輸氫主要面臨幾個(gè)重要問(wèn)題需重點(diǎn)攻克，包括材料、密封、檢測(cè)維護(hù)等多種問(wèn)題的解決。比如氫氣易造成材料“氫脆”。尤其金屬材料在高壓氫環(huán)境中服役時(shí)，氫分子能夠分解成氫原子滲透入金屬材料內(nèi)部，造成材料性能劣化（即氫脆），易導(dǎo)致管道氫脆開(kāi)裂。而且強(qiáng)度越高的鋼材管道，氫脆敏感性也就越高。而長(zhǎng)距離輸氫管道對(duì)強(qiáng)度要求也高，所以這也是個(gè)矛盾。現(xiàn)有強(qiáng)度較低的輸氫管道有X42、X52等級(jí)別的鋼材。因此，管材研究是現(xiàn)在輸氫管道發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，目前仍在初步階段，有著極大的發(fā)展空間。而復(fù)合材料輸氫管在國(guó)際上作為新提出的一種復(fù)合管道，備受矚目。

復(fù)合材料管道由多層不同的材料組成--通常是以熱塑性聚合物為主要結(jié)構(gòu)層，配以纖維或微粒填料等加固材料，以增加強(qiáng)度和硬度。一些類型的管道在生命周期內(nèi)的排放量比典型的鋼制管道少近三分之一。根據(jù)不同的應(yīng)用，復(fù)合材料管線可以更安全，更便宜。此外，復(fù)合材料管具有連續(xù)結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)更長(zhǎng)的管段，從而減少接頭和焊接。相比之下，由于制造工藝的限制，金屬管通常是以較短的管段制造。這意味著需要更多的接頭和焊縫來(lái)將各部分連接在一起，這可能會(huì)增加泄漏或其他問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。從整體上來(lái)看，復(fù)合材料管道優(yōu)勢(shì)明顯。

國(guó)內(nèi)，針對(duì)純輸氫復(fù)合材料管道的研究與應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始。上述提到的首條“西氫東送”輸氫管道示范工程管道，采用的就是先進(jìn)的復(fù)合材料作為管道材料，此種材料輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕，可有效地延長(zhǎng)管道使用壽命。而今年6月，位于哈密9.45兆帕全尺寸非金屬管道純氫爆破試驗(yàn)成功實(shí)施。而其試驗(yàn)管材采用的是高阻隔柔性復(fù)合管、塑料合金復(fù)合管、小口徑熱塑性復(fù)合管三種非金屬管道及低鋼級(jí)金屬管道。

從輸氫未來(lái)市場(chǎng)前景來(lái)看，我國(guó)輸氫管道未來(lái)市場(chǎng)廣闊，需求量非常大。從目前現(xiàn)有情況來(lái)看，我國(guó)氫氣管道是遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平，全世界現(xiàn)在5000多公里，美國(guó)占2700公里，歐洲1770公里，國(guó)家現(xiàn)在為止加一起才400多公里，未來(lái)肯定是要上萬(wàn)公里的水平。從國(guó)家規(guī)劃管道數(shù)據(jù)來(lái)看，2025年前后能達(dá)到1000多公里，9條純氫管道，750公里，5條摻氫管道545公里。按照輸氫管道百公里投資比例拆分來(lái)看，管材是比較大的，占30%（占比最大）；輸送費(fèi)占25%；臨時(shí)征地水土保護(hù)占16%。由此可見(jiàn)，輸氫管道市場(chǎng)不管從發(fā)展前景還是從投資占比來(lái)說(shuō)，都是非常有市場(chǎng)且重要的部件。復(fù)合材料在輸氫管道上有望進(jìn)一步拓展其市場(chǎng)應(yīng)用。

此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)搜集整理綜編，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請(qǐng)注明出處。