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报告分享 | 中国氢储运中长期布局图景和技术展望

RMI 2024-12-06

本报告从储运规模和技术经济性两个角度出发，基于对远期氢能产业规模的预测，确定氢能运输和存储场景，计算各场景的氢能储运需求规模，从而尝试展望我国2060年氢能储运的整体格局，结合当前市场主流氢能储运技术的发展现状及趋势，预测了2060年各类技术的适用场景及成本效益，并提出了推动氢能储运产业发展的相关建议。

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今天要给大家分享的是《中国氢储运中长期布局图景和技术展望》。

注：领取方式在文末哦！

主要内容概览：

摘要：

在2060年碳中和情景下，氢能作为我国未来的低碳能源体系中的重要组成部分，其需求规模预计将成倍增长，绿氢比例也将大幅提高。我国绿氢产业正处于快速发展初期，供需在时间和空间尺度上均存在一定程度的错配，氢储运环节成为突破产业瓶颈的关键。当前，氢储运技术仍处于起步阶段，产业的发展潜力、未来规模以及技术发展路线是政策方、投资方和企业方所关心的核心，对于促进和加强氢储技术的政策指引和行业布局十分关键。

预计我国氢能总需求将从当前的3500万吨/年增长至2060年的9000万吨/年，年氢能运输需求7250-7600万吨，年储氢需求4050-4150万吨。短距离运氢、短时储氢是最为主要的储运氢场景，仅有少部分用氢需求需要通过长距离运输、长时存储来满足，其规模的大小取决于未来产业布局。与当前百万吨级别的储运体量相比，远期氢能储运需求将大幅扩大，储运市场在整体氢能市场中的占比也将大幅提升，具有极大发展潜力。

作为未来的关键能源之一，氢能资源分布将在一定程度上决定未来产业布局，进而影响储运格局。为更准确地了解资源分布对储运格局影响的不同程度，我们设置了工业无搬迁、大规模搬迁两种情景，分别对应产业格局不发生变化、产业格局以绿氢资源为核心考虑因素重新布局两种假设，进行了模型量化分析。结果表明，工业无搬迁情景下，有1540万吨氢能需要跨省长距离运输以缓解供需错配，占总氢能规模的17%；工业大规模搬迁情景下，各省氢资源可基本满足本省用氢需求，无需跨省长距离运氢，但工业搬迁至可再生资源丰富地区，则受到季节性波动影响增大，相应产生100万吨以上长时储氢需求。在实际产业发展过程中，产业搬迁方向、规模还会受到政策引导、供应链配套、需求侧等多方面因素影响，最终形成氢储运整体格局。

从不同储运需求类型的技术选择上看，短距和长距运氢、短时和长时储氢均适用不同技术路线：

• 运氢：在短距离运氢中，除氢衍生品转化运输（仅单次转化）外，管道和输电经济性较强，但前期投入较大；前期投入较小、更灵活的运输方式还可考虑气氢和液氢运输，相比液氢，气氢长管拖车在200km运距以下更具优势。在长距离运氢中，氢衍生品转化运输（仅单次转化）经济性最佳；此外管道和输电也为适用方案，经济性接近，输电成本介于不同管径大小管道成本之间。

• 储氢：在短周期（周以内）储氢中，气罐储氢为常见选择，以制氢侧、公路交通和工业为代表性需求的使用场景中，气氢储罐储氢成本随着储氢压力增加而增加。在长周期（月以上）储氢中，以电力为代表性需求的使用场景（亦有少量交通和工业需求）中，地质储氢为主要的储氢技术选择，岩洞成本最低，盐穴最高，枯竭油气田居中。

3.氢储运技术比较分析

在明确了未来氢能储运的需求和总体布局的基础上，系统性分析各类储运技术的特点、适用性和成本经济性有助于不同利益相关方进行技术路线的规划布局和选择，因此，我们梳理了不同氢储运技术路线的主要特点，并分析得出其占优势的使用场景。同时，我们依据各技术的当前成本水平和未来降本空间，并结合其发展现状和趋势等影响因素和假设，分析了不同氢储运技术路线的未来的成本经济性。希望通过呈现以上更多维度的技术对比，为读者理解不同的氢储运技术在实际使用场景中的优劣势提供一个更综合的视角。

各技术路线对比主要在于技术经济性，这也是技术成熟度和规模化水平等综合要素的反映。由于当前我国氢气生产大多为就地消纳，全部储运体量应在百万吨级别上下，少量的氢储运也主要以气氢长管拖车和短线管道输送等相对成熟的技术运行。大多数的下文提及的氢能储运技术暂时并未得到大规模应用，现有小部分使用场景也相对高端化（如航天航空用液氢）或者仍处于实验示范发展阶段。因此，本研究中技术经济性对比部分是以当前各技术路线发展情况和理论降本空间进行合理外推，对2060年碳中和情景下各氢能储运技术路线成本水平的预测。

3.1运氢技术对比

3.1.1 技术特性和适用场景

站在供氢或用氢企业的角度，我们尽可能将能够实现或者等同于实现氢能跨区域运输的所有可选技术都进行罗列。如图表12，我们按照当前技术成熟度由高到低对不同技术进行从上到下排列。

图表12 运氢技术路线比较

首先，气氢长管拖车和液氢槽车运输发展早且技术相对成熟，目前占全国市场份额约90%。这两种技术都较为灵活，适用于点对点运输场景，且关键技术成熟，商业化节奏较快。未来气氢长管拖车运输的主要发展方向为设计生产压力更高且更安全的储氢气瓶，而国内液氢运输技术则主要还需提升单位能耗管理水平和关键零部件设计生产的自主性。

然后，输氢管道和输电制氢技术也具有很强的发展潜力。当前，管道输氢已有初步发展，在运行的管道已有百公里左右氢生产项目中。这两类技术虽然前期建设成本高，但体量较大，稳定可靠，在超长距离的运氢场景中优势突出。，总体市场份额约为10%；而输电制氢技术虽然没有被计入运氢市场规模，但也已经广泛存在于实际绿随着输氢管道的氢气纯度和压力逐步提高，寻找气密性更好的管道材料和图层材料成为未来该技术路线的主要研究探索方向，而跨区域输电本身技术难度不高，但未来在电网可再生电力比例进一步提高、建设空间和供应能力趋于饱和的背景下，主要挑战可能来自路线规划、需求灵活性提升及与供电网络的合作模式探索等。

最后，还有一类技术是以运输储氢载体来同等实现氢能跨区域调配的效果。比如，以运输合成氨、甲醇、其他有机液态有机物或者固态氢合金为储氢载体的技术路线在物流运输行业（尤其是合成氨和甲醇）是普遍且成熟的，但由于终端需求产品为氢，因此可能涉及“氢-化合物-氢”两次转化。氢与甲醇和合成氨相互转化在化工行业已经属于成熟技术，因此对于这两类技术而言，主要未来需要解决的问题在于转化能耗的优化提升。而液体有机物和固态氢化物两种是新型载氢运输技术，这两类技术仍处于研发阶段，从转化能耗优化、储氢载体选择到加脱氢催化剂的成本管理等，都是需要持续关注和突破的问题。

3.1.2 技术经济性

为了更加直观地比较不同运氢技术路线的经济性，在图表13中我们分别将适用于600km以内和600–2500km两种运氢需求场景的各类技术进行了比较（成熟度最低的技术路线尚处于试验阶段，商业化路径不明确，难以进行技术经济性预测分析，暂未加入经济性比较分析）。

图表 13 运氢技术路线经济性对比