氫氣的運輸方式分析
針對氫氣的儲存方式，伊維經(jīng)濟研究院研究發(fā)現(xiàn)氫氣目前主要通過氣氫拖車、液氫槽車和氫氣管道三種方式運輸。國內(nèi)加氫站的外進氫氣均采用氣氫拖車進行運輸，比較適用于運輸距離較近、輸送量較低、氫氣日用量為噸級的用戶。長管拖車把氫氣上到加氫站，進入壓縮機內(nèi)被壓縮，并先后被輸送至高壓、中壓、低壓儲氣罐中分級儲存，需要對汽車加氫時，加氫機可以從長管拖車、低壓儲氫罐、中壓、高壓按順序取氣加注。
管道運輸應(yīng)用于大規(guī)模、長距離的氫氣運輸，可有效降低運輸成本。管道輸送方式以高壓氣態(tài)或液態(tài)氫的管道輸送為主。管道“摻氫”和“氫油同運”技術(shù)是實現(xiàn)長距離、大規(guī)模輸氫的重要環(huán)節(jié)。全球管道輸氫起步已有80余年，美國、歐洲已分別建成2400km、1500km的輸氫管道。我國已有多條輸氫管道在運行，如中國石化洛陽煉化濟源—洛陽的氫氣輸送管道全長為25km，年輸氣量為10.04萬噸；烏海—銀川焦?fàn)t煤氣輸氣管線管道全長為216.4km，年輸氣量達16.1×108m3，主要用于輸送焦?fàn)t煤氣和氫氣混合氣。
液態(tài)氫運輸主要利用液氫槽車，液氫的單車運氫能力是氣氫的10倍以上，運輸效率提高，綜合成本降低。但是該運輸方式增加了氫氣液化深冷過程，對設(shè)備、工藝、能源的要求更高。液氫槽罐車運輸在國外應(yīng)用較為廣泛，國內(nèi)目前僅用于航天及軍事領(lǐng)域。
三種運輸方式成本分析
在《中國氫氣存儲與運輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2019）》中，伊維經(jīng)濟研究院從成本構(gòu)成維度對三種運輸方式進行了對比研究。氣氫拖車運輸成本主要包括：固定成本（折舊費、人員工資等）和變動成本（包括氫氣壓縮耗電費、油料費等）。為了測算成本，伊維經(jīng)濟研究院在報告中假設(shè)目前國內(nèi)集裝管束拖車的價格約120萬/臺，使用年限10年。每輛拖車配備司機以及多名操作人員，人員費用共32萬。拖車滿載氫氣可達300kg，每百公里消耗柴油約25升。拖車平均運行速度假設(shè)為50km/小時，兩端裝卸氫氣時間約8小時，年有效工作時間為4500小時。氫氣壓縮過程耗電1kwh/kg。
由上表可知單車氣氫運輸變動成本取決于運輸距離，可得到不同運輸距離（百公里）內(nèi)的運輸成本曲線：
液氫槽罐車的運輸成本結(jié)構(gòu)與集裝管束車類似，但增加了氫氣液化成本及運輸途中液氫的沸騰損耗。槽罐車市場價格約50萬/輛，每次裝載液氫約4000kg，運輸途中由于液氫沸騰平均每小時損耗0.01%，液化過程損耗0.5%。液化過程耗電10kwh/kg。槽罐車充卸一次約耗時0.5小時。
計算可得單位氫氣的運輸成本
管道氫氣運輸?shù)某杀局饕ㄇ捌诠艿澜ㄔO(shè)費用、折舊與攤銷、直接運行維護費用（材料費、維修費、輸氣損耗、職工薪酬等）、管理費及氫氣壓縮成本等。伊維經(jīng)濟研究院根據(jù)國內(nèi)“濟源-洛陽”項目測算，采用φ508mm管道，年輸送能力10.04萬噸，建設(shè)成本為616萬/km，管道使用壽命20年。運行期間維護成本及管理費用按建設(shè)成本的8%計算。
管道運輸單位運輸成本測算如下：
通過對比三種運輸方式成本，伊維經(jīng)濟研究院認(rèn)為管道的運輸成本具有明顯優(yōu)勢，但管道運輸前期投資建設(shè)成本較高，在氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)成熟之前有較大風(fēng)險，其運輸成本受運能利用率影響，運能利用率越高越經(jīng)濟；氣氫拖車在300公里以內(nèi)運輸具有成本優(yōu)勢，中遠(yuǎn)距離運輸，液氫占優(yōu)，且在400公里后液氫的成本優(yōu)勢大于管道運輸。
另一方面，由于目前氫能及燃料電池汽車市場規(guī)模較小，氫需求量較小，考慮到國內(nèi)氫氣源地和使用地的距離，氣氫拖車和液氫罐車可靈活應(yīng)用，包括調(diào)整拖車數(shù)量來適應(yīng)市場的需求，具有一定更便利性。而從市場的長遠(yuǎn)期來看，未來隨著市場規(guī)模的擴大、集中式氫氣生產(chǎn)基地增加將提高對輸氫管道一定的運能利用率的貢獻，管道運輸將具備較大優(yōu)勢。
氫氣儲運行業(yè)參與企業(yè)分析
雖然高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)比較成熟、應(yīng)用普遍，但是體積比容量小，是該技術(shù)一個致命的弱點。伊維經(jīng)濟研究院認(rèn)為未來，高壓氣態(tài)儲氫還需向輕量化、高壓化、低成本、質(zhì)量穩(wěn)定的方向發(fā)展。國內(nèi)目前生產(chǎn)高壓儲氫罐的天海工業(yè)、中材科技、沈陽斯林達等。
低溫液態(tài)儲氫在國外的加氫站體系中有較大范圍的應(yīng)用，但是在車載系統(tǒng)中的應(yīng)用不成熟。我國的液氫工廠僅為航天火箭發(fā)射服務(wù)，代表企業(yè)為中國航天科技集團101所。受法規(guī)所限，還無法應(yīng)用于民用領(lǐng)域。國內(nèi)目前有液氫儲運技術(shù)儲備和產(chǎn)業(yè)化能力的企業(yè)有富瑞氫能、中科富海等。
目前在儲氫材料領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化較低，國內(nèi)儲氫材料代表企業(yè)有稀土儲氫材料的北京浩運金能、廈門鎢業(yè)、內(nèi)蒙古稀奧貯氫等。其中，有機液體儲氫技術(shù)的在中國的發(fā)展已有所成就，代表企業(yè)如武漢氫陽能源，選用的有機液態(tài)儲氫材料為氮乙基咔唑，建立了全球第一個常溫常壓液態(tài)有機儲氫材料工廠。
在《中國氫氣存儲與運輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2019）》最后，伊維經(jīng)濟研究院預(yù)測了氫氣儲運行業(yè)未來趨勢，總結(jié)如下：
（1）低溫液化儲氫技術(shù)受制于成本和能耗問題，無法規(guī)模化利用，預(yù)計在氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大、配套設(shè)備和技術(shù)提升之后未來可期。
（2）儲氫材料技術(shù)的儲氫量較大，其未來的發(fā)展研究應(yīng)集中在提高材料的熱交換性能，提升吸放氫的效率，降低加氫脫氫裝置的成本，實現(xiàn)儲氫材料技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。
（3）有機液態(tài)儲氫擁有較大的推廣優(yōu)勢，可依托現(xiàn)有傳統(tǒng)汽油輸送方式和加油站構(gòu)架建設(shè)氫油站，未來技術(shù)的研究重點突破相關(guān)制備、配套設(shè)備技術(shù)，提高脫氫效率。
（4）氣氫拖車運輸比較適合當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模。一方面，氣氫拖車具有成本低、充放氫快速的優(yōu)點，另一方面國內(nèi)加氫站均為站外供氫。但隨著氫能產(chǎn)業(yè)、液氫運輸、管道輸氫的發(fā)展，氣氫拖車運輸將被部分取代。
（5）液氫罐車成本降低有賴于罐材的改進。目前國外多采用液氫罐車運輸，國內(nèi)液氫拖車僅用于航天領(lǐng)域，而液氫在鐵路和海上運輸當(dāng)前國外也僅少量應(yīng)用，國內(nèi)暫未涉及。未來解決液氫液化、運輸過程中的損耗問題，液氫罐車在中遠(yuǎn)距離的輸氫將有較大前景。
（6）雖然管道運輸前期投資非常高，但管道運輸?shù)男省⒊杀径季邇?yōu)勢，隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大，在未來長距離、大規(guī)模的氫氣運輸中，管道輸氫有望成為為最優(yōu)運輸方式。
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