人RMI中国氢储运中长期布局图景和技术展望HYDROGENzero emission2024.10关于落基山研究所(RM)落基山研究所(Rocky Mountain Institute,RMl)是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库，与政府部门、企业、科研机构及创业者协作，推动全球能源变革，以创造清洁、安全、繁荣的低碳未来。落基山研究所着重借助经济可行的市场化手段，加速能效提升，推动可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市及华盛顿特区和尼日利亚设有办事处。中国氢储运中长期布局图景和技术展望作者与鸣谢作者李婷王喆张博雅作者姓名按姓氏首字母顺序排列。除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。联系方式王喆，zwang@rmi.org引用建议李婷，谭光璃，王喆，张博雅，中国氢储运中长期布局图景和技术展望，落基山研究所，2024，https:∥rmi.org.cn/insights/long-term-outlook-on-hydrogen-storage-and-transportation-landscape-and-technology-evolution-in-china/落基山研究所重视合作，旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许感兴趣的各方通过知识共享CCBY-SA4.0许可参考、分享和引用我们的工作。https/creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/除特别注明，本报告中所有图片均来自iStock。鸣谢特别感谢)儿童投资基金会对本报告的支持。中国氢储运中长期布局图景和技术展望rmi.org/3目录1.氢储运发展背景72.中远期氢储运需求规模分析。·82.1.2分省氢能供需规模预测.…102.2运输场景及规模预测.…122.3存储场景及规模预测133.1运氢技术对比.…143.1.1技术特性和适用场景3.1.2技术经济性.…3.2储氢技术对比…3.2.1技术特性和适用场景.…3.2.2技术经济性…4.综合场景需求、技术特性和成本经济性的中远期储运氢模式，·，·204.1大规模储运管网模式4.2具体应用场景氢储运方案...…4.2.1工业园区储运氢方案……224.2.2交通加氢站储运氢方案.…235.政策及产业发展建议.，24中国氢储运中长期布局图景和技术展望执行摘要在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。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。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，测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200k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。在应用场景中，氢储运环节紧密联系、互相影响，需要用全面系统的视角对比和形成不同的组合方案。从宏观视角看，大规模氢储运管网的建设可以最大程度实现跨区域和周期的氢资源互补，提高氢能供应的稳定性、安全性，并降低整体储运环节成本。从微观视角看，以工业、交通等为代表的具体储运氢应用场景中，一般而言存在不同的可选氢储运方案，需要结合项目实际情况，因地制宜做出最佳选择。中国氢储运中长期布局图景和技术展望rmi.org/5为了推动氢能储运体系布局，引导产业良性发展，助力技术研发突破，报告提出了以下政策及产业发展建议：·持续研究全球和国内的氢产业技术进展、市场需求和政策趋势，定期评估氢能产业链各环节的发展状况与整合程度，研判产业发展方向，提早布局发展资源；·根据区域资源禀赋和工业需求，进一步科学规划工业产业的总体布局，引导氢能产业分布格局的逐步形成，并支持因地制宜规划建设氢能管网等大型基础设施；·重视支持氢能储运主流技术路线中的关键技术环节的研发，提升重要材料和零部件的国产化水平，推动技术的部署成本持续优化，并推动储运示范项目落地；·在氢储运产业规划和研判中需注重与上游制氢瑞和下游用氢端的充分协同，避免产能投资不足或者过剩，并基于行业的新动态与新需求对规划与实施进行提升。中国氢储运中长期布局图景和技术展望1.氢储运发展背景在能源转型与“双碳”目标的引领下，我国正在加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，促进能源高质量发展和经济社会发展全面绿色转型。在我国未来的低碳能源体系中，氢作为一种用途广泛的二次能源，将在化工、钢铁、交通、电力等众多行业的深度减排中发挥关键作用。根据预测，到2060年，我国氢需求量将在当前3500万吨/年的基础上增长2-3倍，达到近亿吨/年，在整体能源体系中的占比达到15-20%。氢能供应将采用低碳清洁的技术路径，其中，通过可再生电力电解水制取的绿氢可以实现近零排放，是远期最主要的氢能来源，占比达到总量的70%以上。1到2060年，随着氢产业的扩大化和低碳化，受到可再生资源的时空分布特征影响逐渐加深，空间、时间尺度的双重错配将成为影响产业发展的核心问题。在空间上，随着绿氢规模与比例的提升，供给侧将逐渐向可再生资源丰富的西北地区集中，然而主要氢能需求却集中在东南经济发达地区的工业、交通等领域，形成了“西北制氢、东南用氢”的空间错配格局。在时间上，绿氢生产受到可再生资源不稳定性的影响，短期内具备间歇性、波动性，长期存在季节性的差异，难以满足需求侧对于氢能长期稳定供应的需求，导致时间错配问题。为解决时空错配问题，发展氢能的存储与运输环节至关重要。氢能运输、存储环节分别在空间、时间上连接了供给侧与需求侧，通过储运设施的大规模建设、高效运营，可以为解决时空错配问题提供重要的调节与缓冲空间。建立安全、高效、经济的储运体系对氢产业的整合发展具有直接且深远的影响。然而在当前，氢储运体系仍处于发展初期，距离2060年的需求规模还具有较大差距。首先，我国氢能储运的未来格局与布局方式尚不明确。由于氢能产业转型刚刚起步，未来的发展时间长、影响因素多，氢能储运的整体格局仍然存在较大不确定性，目前尚未具有对于远期氢能储运规模及场景的全面预测，导致储运产业发展缺乏远期目标指导。其次，当前氢能产业链对于储运环节的需求相对较少。目前氢的主要来源仍是灵活性高的化石能源，可以即用即生产，就近消纳，储运需求低。尽管绿氢产业链各环节已开始规模化，但整体体量仍然较小，绿氢制取储运-利用的产业链条也尚未完全打通，商业模式尚未建立。最后，氢能储运技术成熟度低，成本较高，仍不具备大规模商业化条件。受到氢气的物理化学特性影响，氢能储运技术研发难度高。氢气密度低、重量轻、液化温度低，气态运输需要大规模提高密度增加储运效率，液态运输也面临液化过程耗能高、储运环节易蒸发损失等问题。此外，氢能原子半径小易逃逸，性质活跃易爆炸、易与金属反应，对于储氢容器的材料要求很高。多种具有潜力的储运技术仍处于市场化初期，目前尚未出现完全成熟、经济性优的规模化储运氢技术。为解决以上问题，我们开展了储运中长期布局图景与技术研究，明确了碳中和情景下氢储运的总体规模和需求，讨论了储运技术的适用场景及经济性，希望可以通过对远期储运需求的合理评估，为储运行业的规划布局提供有效参考，为政策制定和投资选择提供科学依据，从而支持氢能产业链的高效、可持续发展。中国氢储运中长期布局图景和技术展望2.中远期氢储运需求规模分析为预测氢能储运的核心规模和场景，我们首先预测了碳中和情景下全国氢能供需规模，细化得出分省、分行业的氢能供给及需求规模，然后基于供需的空间、行业分布分析得出省际地理错配格局及应用场景限制（如图表1所示)。为排除产业发展不确定性的影响，我们基于工业产能是否向自然禀赋优越、氢资源富集的地区转移设置了两个情景，分别代表氢能地理错配程度最高和最低的情况，并对比了两种情景下的储运场景与规模差异。图表1储运需求预测方法运氢需求储氢需求省间长途运输省内长途运输省内短途运输短时储氢长时储氢省间氢能供需差异应用场景限制各省、各来源氢能供给能力各省、各行业氢能需求量的上下限(由资源分布决定)(考虑工业产能转移不确定性)2060年氢能总体规模、来源及行业分布2.1氢能供需规模预测2.1.1全国氢能供需规模氢能储运规模取决于氢能产业的整体规模及其分布格局。因此，我们首先以《中国2030年“可再生氢100”发展路线图》报告为基础，按行业和部门细化估算了2060年我国氢能供需规模。基于需求拉动供给的产业发展规律，我们首先确定了碳中和情景下各行业需氢技术种类及规模。具体而言，我们以各行业现有产能为基础，结合社会经济发展趋势和零碳转型要求，预测了2060年的需氢行业规模，结合氢能相关技术在全部产品生产技术中的渗透率，预测了2060年各行业氢能需求总规模。其中，航空、船运行业仅包括直接应用氢能的技术路线。对于使用甲醇、合成复等氢基燃料的技术路线，其氢能需求量归入对应工业部门统计。具体需氢行业及估算方式如图表2所示。中国氢储运中长期布局图景和技术展望图表2氢能需求行业及需求量估算方式随着我国工业化发展进入新阶段，钢铁需求量稳步下降，循环利用率大幅提升。到2060年，初级钢生钢铁产需求将下降至3亿吨以下，氢气直接还原铁技术成为最主要的初级钢生产技术。2随若经济发展，炼化产品需求将持续扩大，逐渐趋于稳定。氢能作为炼化产业重要原料，需求量也将炼化随之扩大。3合成氨需求量总体先减后增，近期，随着化肥效率提升，农业用氨需求逐步降低；中远期，燃料需求成合成氨为合成氨的快速增长点。作为合成氨原料，氢气供给量随之波动。4甲醇需求量总体先增后减。长期传统下游需求稳中有降，降幅逐步增大。甲醇制乙烯和甲醇燃料需求甲醇长期驱动甲醇需求增长，但潜力有限。氢气合成是甲醇生产最主要的技术路线，供给量随之波动。5水泥城镇化与基建放缓将导致水泥需求不断下降，逐步趋于稳定。燃料替代是水泥减碳的关键方式，可选燃料包括生物质、市政垃圾、氢能、电力等，受成本限制氢能技术渗透率相对较低。5重型道路预计道路货运量在近期随经济发展增加，在远期因增长趋势放缓和铁路运输替代而下降，导致重型货车保有量先增后降7。到2060年氢燃料电池重卡将成为重型道路交通的关键技术选择，全国氢能重交通卡拥有量超过500万辆，轻型道路轻型道路交通以乘用车为主，预计其保有量在短期内受经济增长带动持续增加，长期由于交通智能化，效率提升，保有量下降。乘用车电气化将是最主要的技术路线，氢燃料电池汽车作为其补充，全国交通交通保有量约400万辆。航运能源消费量将先增后降，可通过氢、氢基燃料、生物质燃料、电力等多种替代能源实现减排，受能船运量密度限制，氢能在其中渗透率较低。9航空未来航空需求将不断提升，可通过氢、氢基燃料、生物质燃料等多种替代能源实现减排，受能量密度限制，氢能在其中渗透率较低。10电力季节性调峰根据可再生资源分布预测了2060年发电、用电曲线的季节性差异。氢能作为电力季节性调峰的主要技术之一，渗透率较高。在确定氢能需求总规模后，我们预测了可满足这一需求的零或近零排放氢能供给技术路线及规模。远期氢能供给来源及估算方式如图表3所标。图表3氢能供给来源及供给量估算方式可再生电力电解水基于可再生能源资源的分布条件，假设最多利用可再生能源发电量的20%用于制氢。制氢工业副产氢随着工业生产路线的转型，工业副产氢的规模将逐步缩小。根据产业发展趋势，预测至2060年仍有少量工业副产氢来源于烯烃裂解、氯碱与焦炉煤气。化石能源制氢加碳除绿氢和工业副产氢外，剥余氢能需求仍有部分缺口，不得不采用化石能源制氢的方式予以满足。捕集为确保氢能的零排放，需要为化石能源制氢设备加装碳捕集措施，并在后续将捕集的碳固定或封存。根据以上方法估算得出的2060年氢能来源和需求预测如图表4所示。全国总用氢需求约为9000万吨，其中以工业、交通需求为主，占比分别约为总需求的47%，其余还有少量电力季节性调峰的用氢需求11。工业部门中约72%的用氢需求来自化工行业，主要是作为重要的化工原料参与合成氨、甲醇、炼化等化学品的生产，约28%的需求来自于采用氢冶金技术路线的钢铁生产。交通部门中最主要的用氢需求来自于使用燃料电池汽车的道路交通，其中超过70%为重型道路交通，其主要应用场景为使用氢能重卡进行货物运输，还有约14%为轻型道路交通，主要应用场景为氢燃料电池小客车，其余少量需求来自以氢能作为燃料的航空2与船运技术路线。为满足用氢需求，70%以上的氢能来自于可再生电力电解水制氢，这一比例是受到自然资源禀赋与保障全社会用电需求的限制。此外约20%的氢能需求无法通过可再生能源满足，需通过化石能源制氢，并附加CCUS设施保障氢能的近零排放，还有少量氢能来源于工业副产氢。中国氢储运中长期布局图景和技术展望rmi.org/9图表42060年全国氢能供需规模预测（万吨）-9,000-9,000-550水泥-1002,000炼化-650甲醇钢铁1,200航空-1506,500船运-450轻型道路交通-600-4,200重型道路交通-3,000■工业副产氢■化石能源制氢+碳捕集技术■绿氢口电力■工业■交通2.1.2分省氢能供需规模预测为进一步明确氢能的地理、行业分布格局，我们基于全国供需规模预测，进一步细化得到各省氢能供给来源规模、需求行业规模。拆解方式如图表5所示。其中，产业转移作为影响产业分布的重要因素，在很大程度上决定了氢能需求的地理分布。然而，影响产业转移的因素非常多样，难以准确评估和预测。因此，本研究首先考虑了无产业转移的基准情景，预测按照当前产业格局发展的氢能需求分布与供给侧的地理错配。除此以外，本研究还设置了产业转移受绿氢吸引力最大化的极限情景，即认为需氢产业将以绿氢产地为核心大规模搬迁，考察其能在多大程度上缓解供需错配。图表5分省氢能供需规模预测方法可再生氢各省的氢能供给能力受到其可再生资源量限制，空间分布较为确定。假设各省最多利用可再生供给侧能源发电量的20%用于制氢。其他来源氢气灵活性较高，根据利用可再生氢后剩余的氢能需求缺口分配到各省。交通、电力行业氢能需求分布受到基础设施和经济活动的制约，空间分布较为确定。工业行业分布受到原料来源、产业链集群分布、需求分布等多种因素影响。氢能替代化石能源需求侧利用后，需氢工业不再受到化石能源分布制约，可能向氢能资源更丰富的地区迁移，但影响程工业行业度与形式存在不确定性。为覆盖更多可能性，研究通过调整工业需氢规模的省间分布设置了无搬迁、大规模搬迁两个情景。需注意的是，两个情景仅反映工业搬迁对氢能跨省运输需求影响的上下限，不反映对于未来工业搬迁方式的实际预测。中国氢储运中长期布局图景和技术展望工业无撒迁情景在这一情景下，忽略了影响工业转移的众多因素，假设需氢工业不发生规模性、趋势性的转移，而是仍按照当前产业格局分布。工业无搬迁情景下，2060年各省氢能供需差异及分行业需求量如图表6所示。这一情景中，绿氢供给分布取决于资源条件，氢能需求取决于当前产业分布布局，二者不可协调，导致省间供需地理错配，因此产生了跨省运输需求。我国氢能地理错配存在明显的东西部差异，西部供给多于需求，东部需求多于供给，需要大规模西氢东送以实现各省的供需平衡。跨省运输总量为约1540万吨/年，占总氢能规模的17%。图表62060年各省氢能供需差异及分行业需求量（无搬迁情景）氢能供需差异（万吨）544-220氢能需求量（万吨）■工业电力工业大规模搬迁情景在这一情景下，优先考虑可再生资源富集程度与成本、区域经济协调发展等因素对工业转移的影响，假设需氢工业以绿氢资源为最核心的考虑要素大规模搬迁，自发缓解供需地理错配问题。工业大规模搬迁情景下，2060年各省氢能供需差异及分行业需求量如图表7所示。这一情景中，由于需氢工业大规模向西北地区转移，氢能整体需求量不再呈现西北低、东南高的特征。地区间产生氢能主要需求行业差异，工业用氢需求主要集中于西部，交通用氢需求集中于东部。在这样的分布下，西部生产的氢能可以在本省被需氢工业消纳，东部制氢能力也可以满足其以交通为主的省内需求，不再需要跨省运输。但各省内部仍存在供给和用氢需求的错配，需要通过省内运输解决。图表72060年各省氢能供需差异及分行业需求量（大规模搬迁情景）氢能供需差异（万吨）5440-220氢能需求量（万吨）O总需求量■工业电力中国氢储运中长期布局图景和技术展望rmi.org/112.2运输场景及规模预测为缓解氢能在供给侧与需求侧的地理错配，需要通过多种形态、多种介质将氢能或其转化前后的能量从供给侧运输至需求侧，其中既包含输电后在需求侧制氢的方式，也包含将氢能通过气态、液化、固态氢化物等形式运输的方式，还包括将氢能转化为甲醇、合成氨等衍生物后运输的方式。为便于比较，统一按照需要运输的氢能质量作为运输规模单位。考虑到主流的道路运输方式每日运输的极限距离为600公里，我们以此距离为界，将氢能运输需求划分为短距离和长距离两种场景，其中，长距离运氢场景有省间长距离运输、省内长距离运输两种情况。图表8展示了运输场景的划分方式和影响各运输场景规模的主要因素。图表8运输场景划分及规模影响因素省间长距离：省间供需错配产生的跨省运省间运输规模取决于省间供需错配量，氢需求。省内运输规模受到用氢行业特性的影响：(600公里以上)省内长距离：对于新疆、内蒙古等面积较大的省份，还需通过省内长距离运氢来连接省·交通：交通行业的主要氢能利用设施为加氢帖，常分布内的产氢地和用氢地。于道路两侧等狭小空间，通常难以就地制氢，高度依赖运输。由于下游可接受氢价较高，对运氢环节的成本更加宽容，可以接受更高比例的长距离运氢。·工业：大部分用氢工业以集群形式分布在工业园区内，在部分地区具有就地制氢条件无需运输，其余部分依赖短距离运氢省内短距离：在省内通过较短的运输距离来运输。受到下游可接受的氢能成本限制，仅可接受一定(600公里以下)满足氢能需求，适用于全部省份。比例的长距离运氢。电力：可在站内完成“电氢电”转换，发挥季节性调峰作用，几乎不需要运输。计算得到不同情景下的氢能运输需求如图9所示。碳中和情景下，年氢能运输需求为7250-7600万吨，占氢能总规模的八成以上。在两种情景下，短距离运氢都是主要的运氢场景，大部分用氢需求都可通过省内短距运氢或者就地满足，仅有小部分无法就近调剂，需要长距离运输。在工业无搬迁情景下，约五分之一的氢气需要通过长距离跨省运输。图表9氢能运输需求无搬迁情景大规模搬迁情景省内长距离7%省间长距离20%省内长距离省内短距离5%省内短距离总计7600万吨/年总计7250万吨/年中国氢储运中长期布局图景和技术展望2.3存储场景及规模预测为缓解氢能在供给侧与需求侧的时间错配，可以通过多种形态、多种介质将氢能或其转化前后的能量储存起来，在需要时再转化为氢能或直接使用。其中既包含在制氢前通过储能平滑可再生能源波动性的方式，也包括在制氢后或用氢节点将氢能通过气态、液态、固态氢化物等形式存储的方式，还包括将氢能转化为合成氨、有机储氢物等衍生物后存储的方式。为便于比较，统一按照需要存储的氢能质量作为存储规模单位。根据需求侧对于氢能存储的需求，我们将氢能的存储场景划分为短时存储和长时存储两类。短时存储主要覆盖周内至小时级的储氢需求，这类需求主要用于抚平在可再生能源制氢与运氢等环节产生的短时波动，保障对于下游的连续稳定供应。长时存储主要覆盖月度及以上的储氢需求，这类需求用于调节可再生能源的季节性波动，保障在可再生资源紧缺月份的氢能稳定供应，此外还有少量的安全储备需求。图表10展示了影响各存储场景规模的主要因素。图表10存储场景划分及规模影响因素短时储氢需求规模主要取决于其在生产链上的环节与下游企业的需求：制氢侧：由于可再生能源具有随机性、波动性，制氢侧配备短时储氢以抚平制氢效率的日内、日间差异。短时储氢·道路交通：由于车辆加氢需求量存在随机性，在加氢帖内配备短时储氢设施以保障短期的足量供给。·工业：由于工业用氢具有较高的连续稳定供应需求，配备短时储氢以抚平上游制氢或运氢环节的波动性。为避免重复计算制氢侧与需求侧的储氢需求，若氢能就地制取利用，则仅计算其制氢侧储氢需求，认为需求侧不需要再次储氢；若氢能需要异地运输，则同时计算制氢侧、用氢侧的储氢需求，以缓解运氢环节带来的波动。长时储氢需求主要来源于可再生能源的季节性差异，例如风电出力高峰为春、冬两季，光伏出力高峰为夏、秋两长时储氢季，水利发电存在夏季丰水期、冬季枯水期等。由于各省的资源禀赋不同，其发电曲线的季节性特征也存在差别。按照各省典型的年度发力曲线计算得出该省份的长时储氢需求，加总得到全国的长时储氢需求。计算得到不同情景下的氢能存储需求如图表11所示，年储氢总量四千余吨，接近氢能总规模的一半。在两种情景下，短时储氢都是主要的储氢场景，占比约八成，需求大部分来源于制氢侧，还有部分来自交通和工业用氢场景。长时储氢量约占总储氢量的20%，主要用于电力行业，还有少量用于工业、交通领域。与无搬迁情景相比，工业大规模搬迁情景下工业更多分布于可再生资源丰富的地区，更多受到季节性波动问题影响，因此长时储氢需求更高。图表11氢能存储需求无搬迁情景大规模搬迁情景长时长时短时~81%短时~79%总计~4050万吨/年总计~4150万吨/年中国氢储运中长期布局图景和技术展望rmi.org/133.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运氢技术路线比较运氢技术技术描述适用规模适用场景技术成熟度以高压气氢形态(20/30/50MPa等)存入无单车氢运输量在需求较灵活的短距离点到点气氢运输缝钢胆气瓶，并搭载于长管拖车运输1吨以内运输场景液氢运输将氢气降温至-253℃以下液化，存入低温液单车可容纳约适用于需求较灵活，且中长态储氢罐，并搭载在隔温的槽罐车/船舶运输4吨氢距离大规模运输场景合成氨/将氢能合成转化为液氨/甲醇再搭载于液化气槽罐车进行运输，根据其终端用途决定是否单车可容纳适用于长距离运输，且终姊甲醇运输需要将氨/甲醇转化回氢5-6吨氢场景可直接利用更佳将电力输送与在地制氢结合，以代替运氢：与输氢管道可实现适用于电力设施建设难度低输电制氢需进行包括为制氢所额外建设的特高压及输互相替代，规模基且用氢需求稳定、连续、大配电设施建设本相当量且运输半径较长的场景将纯氢通过约200-1000mm管径的输氢管道单条干线管道年度适用于工业集群和园区等用管道输氢进行运输，类似天然气管网运营模式，需进输氢量可达几十万氢需求稳定、连续、大量且行干线、支线和节点控制设施建设到几百万吨级别运输半径较长的场景其他有机通过不饱和有机溶液（如芳香族化合物等）与氢气产生可逆反应从而实现储氢和放氢，单车可容纳约适用于需求较灵活，且中长液体运输距离大规模运输场景并通过专用槽罐车进行运输5吨氢将氢与以镍、镁、钛、钒系等为代表的金属固态氢化或合金反应形成固态氢化物，存于具备强换单车可容纳1-2吨适用于需求较灵活，且中长物运输热性的储氢容器并搭载于专业固态储氢车辆氢（以镁基为例）距离大规模运输场景运输中国氢储运中长期布局图景和技术展望rmi.org/14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%5。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6，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。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，都是需要特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短距离运氢技术经济性比较(600km以内)长距离运氢技术经济性比较(600-2500km)元/kgH225252020151510100050100150200250300350400450500550600600800100012001400160018002000220024002600■气氢罐车■液氢槽车■管道运输一甲醇两次转换一合成氨两次转换一输电一合成氨单次转换一甲醇单次转换其中气氢罐车、液氢槽车和管道运输三种运输方式在图中的成本曲线体现为着色区域，主要是由于氢气瓶内气压、液氢工厂规模和输氢管道管径的大小不同对成本曲线有所影响，图中着色区域的上下边缘线分别对应着各自最小和最大的规格参数。中国氢储运中长期布局图景和技术展望