氫能產業發展正處在初期突破的關鍵階段。縱觀整個氫能產業鏈，中游氫氣的儲運環節最為關鍵。對于長距離、大規模輸氫需要，管道輸氫具備良好優勢。

在所有的氫能輸運方案中，管道運輸是最經濟方式，利用現有天然氣管線摻氫和新建純氫管道輸氫對于氫儲運的發展具有重要意義。

2023年4月10日，“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入《石油天然氣“全國一張網”建設實施方案》，標志著中國氫氣長距離輸送管道項目正式啟動。

“西氫東送”管道規劃經過內蒙古、河北、北京等三省（市）九個縣區，管道全長400多公里，一期運力10萬噸/年，預留50萬噸/年的遠期提升潛力，是中國首條跨省區、大規模、長距離的純氫輸送管道,可緩解中國綠氫供需錯配的問題。

2023年4月16日，寧夏寧德的天然氣管道（長397公里）長距離輸氫技術獲突破，氫氣比例逐步達到24%，整體運行平穩。

當下，市場對氫能的需求日益旺盛，摻氫技術以及長距離輸氫技術的突破，意味著我國輸氫管道有望開啟市場化推廣。

何為管道輸氫？

氫氣的管道運輸，是指在制氫工廠與氫氣站、用氫單位等之間建設一定的管道，氫氣以氣態形式進行運輸的方式。

根據輸送距離，管道輸氫分為長距離管道和短距離管道，前者主要用于制氫工廠與氫氣站之間的長距離運輸，輸氫壓力較高、管道直徑較大。后者主要用于氫氣站與各個用戶之間的氫氣配送，輸氫壓力較低，管道直徑較小。

根據氫氣純度，又可分為天然氣摻氫管道和純氫管道，前者是指在氫能發展初期，利用現有的天然氣管道，將氫氣加壓后輸入，使氫氣與天然氣混合輸送的方式。后者是指專門用于純氫氣運輸的管道，但鋪設難度大、投資成本較高，是氫能管網建設的終極目標形態。

全球輸氫管道建設概況
據統計，全球范圍內氫氣輸送管道已經超過5000km，這些管道主要是由氫氣的生產商來運行。美國輸氫管道總里程已超過2700km，排名第一，歐洲氫氣輸送管道長度也達到1770km。

管道輸氫技術走在最前端的是美國，最高運行壓力到10.3兆帕，主要是位于墨西哥灣沿岸，有1000公里左右的管線。

歐洲于2020年7月提出歐洲氫能主干管網規劃，目前已經擴展到28個國家地區的31家天然氣基礎設施公司。

預計到2030年建成5個泛歐氫氣供應和進口的氫走廊及近28,000公里的輸氫管道，到2040年建立一個約53.000公里的氫氣輸送管道網絡。未來仍將進一步增長。估計總投資達800-1430億歐元。

陸上管道運輸來看，每公斤氫氣每運輸1,000公里的平均運輸成本為0.11-0,21歐元，如果僅通過海底管道運輸氫氣，則每公斤氫氣每運輸1,000公里的平均運輸成本為0.17-0.32歐元。

我國目前的管道長度仍然落后發達國家，建設進度較慢，目前國內總里程僅400公里，在用的管道只有百公里左右。

2022年，國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，文件提出要開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范。

氫能觀察統計，目前國內已建設多條純氫管道及摻氫管道，輸氫管網建設正加速發展。

建設輸氫管道的難題在于管道鋼材的選擇以及技術突破上，由于鋼材對于氫氣的適應性較難把控，導致輸氫管道的材料要求和密封要求都非常高，進而增大了輸氫管道的建設難度。

受氣體物性差異、管道材質特性、摻氫比和外部環境等影響，氫氣進入管道后容易產生氫脆、滲透和泄漏等風險。研究表明，氫氣壓力、純凈度、環境溫度、管道強度水平、變形速率、微觀組織等因素均會影響氫氣對管道的損傷程度。管道鋼級越高越容易受氫氣影響，低強度鋼更適合加氫天然氣的輸送。氫氣濃度低于 50% 時，管道不易發生嚴重斷裂；管輸壓力低于2MPa時，管道不易在缺陷處發生氫致裂紋擴展。

材料要求

氫脆對鋼材的微觀組織結構和化學成分十分敏感。鋼材中大量的位錯、晶界等位置容易導致H原子聚集；夾雜物周圍存在大量不規則空隙，也極易聚集H原子，誘發氫脆開裂。此外，鋼材中的C、S等摻雜元素也容易聚集H原子，其含量的控制是關鍵問題。

鋼材的強度與抗氫脆性能難以兼具。通常來講，鋼材強度越高，氫脆敏感性越高。現有輸氫管道多采用X42、X52等級別，強度較低的管線鋼材。更高強度的X70、X80、X90等常常摻入S、P、Al、Mn等極易造成偏析與夾雜的元素，導致氫脆敏感性增強，現階段無法應用于輸氫管道。美國ASME B31.12標準便將輸氫管道鋼級限制在X52以下，使用更高鋼級必須展開室溫氫環境下材料應力強度因子門檻值Ｋth的測試試驗。

對材料的測試與評價方法要求更高。以X80鋼為例，X80鋼內摻雜物較少，是十分有潛力的輸氫管道備選鋼材。但是研究發現，不同處理方法下某些X80鋼耐氫脆性能優異，有些卻在氫氣環境下迅速速開裂失效（與微觀組織結構不同有關）。這就意味著在管道輸氫領域，相比于材料的型號，科學、合理的測試評價對于輸氫管材的選擇更加重要。

密封要求

輸氫管道連接部位多，潛在泄露位置多。輸氫管道連接有管道之間的連接以及管道與附件的連接，閥門等的內部結構處也有大量連接點，加上氫氣本身的易滲透易泄露性質，給輸氫管道的密封提出了更高要求。此外，附件位置的潛在泄露點更多，僅管線閥門處就比靜態儲氫罐相應位置多10項左右。

密封方式與密封材料要求更高。《氫氣站設計規范》等標準輸氫管道之間連接必須使用焊接，連接管道與附件之間的連接可以使用法蘭或錐管螺紋連接，但螺紋連接時必須使用密封性能更高的聚四氟乙烯等填料。

監測要求

針對氫氣的泄漏擴散安全性與風險評估，國內外研究主要集中于氫氣泄漏擴散規律、燃燒爆炸機理與后果預測、風險評估模型與工具開發等方面，我國目前在輸氫管道方面的風險評價與管控技術體系尚不完備，尚未形成統一的風險評判標準。

針對氫氣泄漏問題，全球各大公司也正在開發氫氣泄漏探測傳感器，并探索光纖傳感器用于氫氣輸送管道機械損傷和大規模泄漏的應用途徑。基于拉曼光譜的微納光纖氫氣泄漏檢測技術，具有本質無源、高靈敏、快響應等特點，能夠解決現有大部分技術存在的與可燃氣體串擾、靈敏度低、響應速率慢、有毒性、存在暗火等問題，可有效提升輸氫管道、加氫站等涉氫場景痕量氫氣實時檢測技術能力和水平。
在氫氣泄漏檢測方面，我國已在開展相關項目研究。

2022年11月，北京航天實驗技術研究所中標國家石油天然氣管網集團有限公司科學技術研究總院分公司的氫氣泄漏監檢測系統研發項目。該項目是中國航天科技集團與國家管網集團簽署戰略合作后的首個氫供給安全領域項目，項目的研究成果將為站場的安全監測及預警提供重要技術保障，為國內管道輸氫戰略布局提供強有力的技術支撐，有效保障能源供給安全。

技術標準

氫氣長輸管道的許多規范和標準與天然氣長輸管道相似，但由于兩種氣體物理性質差異較大，因此規范和標準還存在一些不同之處，不能直接采用天然氣長輸管道標準規范進行設計、建設等。

國內關于氫氣管道的標準有GB 50177《氫氣站設計規范》、GB 4962《氫氣使用安全技術規程》。GB 50177適用于新建、改建、擴建的氫氣站、供氫站及廠區和車間的氫氣管道設計。GB 4962規定了氣態氫在使用、置換、儲存、壓縮與充（灌）裝、排放過程以及消防與緊急情況處理、安全防護方面的安全技術要求，適用于氣態氫生產后地面上各作業場所，不適用于液態氫、水上氣態氫、航空用氫場所及車上供氫系統，氫氣生產中的相應環節可參照執行。上述兩個標準均不適用于埋地氫氣長輸管道，所以目前國內尚無針對氫氣長輸管道的標準體系。

輸氫管道建設一直是我國氫氣儲運規模化發展的重點課題之一，氫氣管網規劃難、設計難、建設難等問題正在逐步顯現。鑒于純氫管道鋼材選取需謹慎、標準體系待完善等問題，有專家學者提出建設摻氫管道的“緩兵之計”。

在政策及市場需求推動下，我國管道輸氫技術快速發展。當前，天然氣摻氫比例一般在2%~20%，20%是實驗室的理論值。寧夏寧德的天然氣管道（長397公里）氫氣比例逐步達到24%，整體運行平穩。

天然氣摻氫在短時間內可解決長距離輸氫難題，然而，從長遠來看，純氫管道建設也應加緊進行。未來，隨著氫能產業的快速發展，氫的規模化儲運需求將大幅提升，管道和管網將成為一定區域內氫氣經濟高效輸送的重要方式。因此，立足氫能產業發展要求，全面統籌并科學推進輸氫管道及輸氫微管網建設，對氫能儲運產業全面協調發展具有重要作用。