綠氫是一種綠色、高效的可再生能源,有助于實現(xiàn)再生能源脫網(wǎng)與工業(yè)脫碳的完美結(jié)合,被視為“21世紀的終極能源”,因此輸氫管網(wǎng)也被視為“油、氣、電”之后第四大能源輸送通道?!秲?nèi)蒙古自治區(qū)“十四五”氫能發(fā)展規(guī)劃》明確,要重點打造“一區(qū)、六基地、一走廊”的氫能產(chǎn)業(yè)布局,其中“一區(qū)”是指以鄂爾多斯市為中心構(gòu)建鄂呼包烏氫能產(chǎn)業(yè)先行示范區(qū),“六基地”中鄂爾多斯將打造全國最大的綠氫生產(chǎn)輸出基地和全國最大燃料電池重卡應(yīng)用基地“雙基地”。在此背景下,鄂爾多斯碳中和研究院聯(lián)合浙江大學白勇院士團隊、內(nèi)蒙古西部天然氣公司共同立項了《氫能源管道系統(tǒng)工程化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究》研發(fā)項目,并成功申報為鄂爾多斯市2023年度科技興蒙重大科技專項課題。
內(nèi)蒙古自治區(qū)
“一區(qū)六基地一走廊”產(chǎn)業(yè)布局示意圖
鄂爾多斯氫能產(chǎn)業(yè)布局圖
在整個氫的產(chǎn)業(yè)鏈當中,安全、高效的輸送是產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。輸運環(huán)節(jié)是制約氫能大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸之一,而純氫管道輸送和天然氣摻氫被認為是氫氣低成本遠距離輸運的最佳方法。然而,傳統(tǒng)的天然氣管道材質(zhì)是以鋼為主體的合金材質(zhì),輸氫時面臨的主要挑戰(zhàn)是材料的氫脆和安全問題,因為管道材料與氫氣長期接觸,氫會侵入到材料內(nèi)部,導致金屬材料出現(xiàn)損減、裂紋擴張速度加快和斷裂韌性下降的情況,從而產(chǎn)生氫脆、滲透和泄漏等風險。因此,項目研發(fā)團隊深耕非金屬輸氫管道技術(shù),從根本上解決金屬氫脆問題,對行業(yè)發(fā)展具有開創(chuàng)性意義,并在烏海市落地全國首例非金屬輸氫復合管道的示范應(yīng)用項目,該示范項目采用的管道內(nèi)外層均為耐腐蝕高密度塑料材料,增強層采用雙保險防氫滲透層設(shè)計,可以用來輸送天然氣摻氫和純氫,壽命最高可達50年。
非金屬輸氫負荷管道材料
組成示意圖
全國首例非金屬輸氫復合管道
示范應(yīng)用項目
《氫能源管道系統(tǒng)工程化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究》課題項目研發(fā)團隊針對內(nèi)蒙古地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,以及鄂爾多斯市作為自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心的使命任務(wù)和打造世界級新能源產(chǎn)業(yè)的目標愿景,開展高壓純氫與摻氫(5%—20%)長輸管道輸送系統(tǒng)及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究,目前,項目研發(fā)團隊正在進行項目配建實驗室的可研及初設(shè),計劃年內(nèi)建成落地,將作為自治區(qū)首個以氫能源管道為主研方向的專業(yè)實驗室,為長輸天然氣管道摻氫/純氫輸送管道基體及焊縫氫致?lián)p傷機理研究、泄漏及爆炸風險評估提供試驗場景。課題項目目標是全面掌握經(jīng)過實踐檢驗的設(shè)計、建設(shè)、運行及完整性管理技術(shù),形成氫氣管道完整性管理標準體系,指導內(nèi)蒙古未來氫氣管道大規(guī)模建設(shè),對實現(xiàn)我國的碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標以及環(huán)境保護有十分重要的現(xiàn)實意義和顯著的社會經(jīng)濟效益。