德国政府近日发布“氢能核心管网Hydrogen Core Network”计划草案，草案计划于2025年开始运输氢气，到2032年将在全德国范围内铺设9,700公里管道，连接港口、工业区、发电厂和储存设施，总投资将达到198亿欧元。
预计德国今年将出台一项新法律以推动（管网）建设，而管网费用将通过用户支付。根据德国经济及气候行动部(BMWK)在推特上的解释，该（氢气）管网将由60%的现有、改建后的天然气管道和40%的新建管道组成。
BMWK表示，未来，气候中性的氢气将通过氢能核心管网传送给工业公司和发电厂。这一核心管网为德国经济中的能源密集型领域创造了环保基础，确保了气候中性繁荣和未来的就业。德国政府希望通过私人融资支持该氢能管网，强调了管网与消费者之间相互依存的关系。“因为没有消费者就没有氢能管网，没有氢能管网就没有消费者”。
管网规划框架做出决定。氢气管网的费用将通过用户支付，但最初时用户较少，德国政府计划为未来20年进行预付款，确保费用合理并推动氢能行业发展。但BMWK并未透露具体细节。
BMWK表示，迅速高效地实施氢能核心管网是成功推动氢能经济发展基本要求。而德国天然气输送网络运营商协会(FNB Gas)主席Thomas Goessmann则表示，不能再等了，2024年，挖掘机必须开始工作。
BMWK解释说，到2032年，该网络的退出量将达280TWh的热能，其中约160TWh需要热电联产电厂。该管网还将“嵌入”未来的欧洲氢电网。据BMWK的说法，FNB天然气公司将于本周正式向德国联邦网络机构BNetzA提交该网络草案，然后将进行公众咨询，直到2024年1月8日。
BMWK表示，此次咨询的结果将纳入氢能核心管网的进一步计划。作为未来天然气和氢能管网持续发展规划的一部分，预计2024年6月30日将提出管网发展计划情景框架草案，该框架将对气体和氢气的开采、生产、供应和消费等发展做出假设。在此基础上，将在2025年5月31日前制定第一份气体和氢能管网发展计划，2026年6月30日由监管机构确认。
根据美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)发布的研究结果，由于氢气会增加管道泄漏的风险，现有天然气输送管道中的氢气混合可能会受到限制。
该研究的基础是将30%体积的氢气结合到天然气管道中。位于伊利诺斯州莱蒙特的联邦政府资助的多学科科学与工程研究中心研究了以30%的体积将氢混合到现有的天然气管道中。他们发现，这导致生命周期温室气体排放量相对温和地减少了6%。
在阿贡国家实验室的估计中，一个重要的因素是它发现，当天然气中的氢气含量达到30%时，管网的泄漏量可能会翻倍。
先前对现有管道中混合气体的生命周期效益的估计主要基于与氢气生产和最终用途燃烧相结合的减少排放。然而，在向管道中注入氢气时，由于传输和分配排放更高，最终数字发生了变化。压缩站的能源需求也在增加。其结果是，使用零排放燃料的上游和下游效益大大降低。
压缩和泄漏对混氢脱碳效果的影响显著。在10月26日由美国能源部主办的网络研讨会上，阿贡国家实验室高级科学家、杰出研究员Amgad Elgowainy解释说：“这主要是因为我用绿色分子代替了化石分子，但大部分被压缩导致的碳足迹和气体泄漏抵消了。”
本次网络研讨会的目的是强调HyBlend计划第一阶段的成果。该计划的目标是消除天然气管道中的氢气运输障碍。
管道泄漏的风险增加
Elgowainy说，当30%的氢混合物被引入天然气输送管道时，管道和流速基本上没有改变。也就是说，有人指出，如果运营商要提高流量以输送与纯天然气系统相同的能量，30%的氢气混合物将使传输过程中的排放量增加100%。
总而言之，尽管天然气管道中的氢气混合存在诸如泄漏风险增加和最大允许操作压力(MAOP)变化等挑战，但国家可再生能源实验室(NREL)已经确定了可行的解决方案。
这些措施包括：用合适材料和厚度的管道替换不足以输送氢气的管道段、管道环路，以及增加压缩站。尽管这些方法可能会增加资金和运营成本，但NREL的案例研究表明，管道循环是最具成本效益的策略。
有趣的是，这些修改对能源交付成本的总体影响被发现是最小的，这是一个意想不到但令人鼓舞的结果。这些发现表明，尽管存在障碍，但有可行的策略可以有效地将氢整合到我们现有的能源基础设施中，而不会大幅增加能源输送成本。
由国家管网组织开展的国内首次掺氢天然气管道泄放喷射火试验与封闭空间泄漏燃爆试验日前成功实施，填补了我国长输天然气管道掺氢泄放燃爆验证试验的空白，为实现天然气长输管道掺氢输送技术自主可控奠定了重要基础。
据介绍，天然气管道掺氢输送是将氢气与天然气进行不同比例混合后，利用现有天然气管网进行输送。掺氢天然气可被直接利用，能够改善天然气品质；也可以将氢和天然气分离后单独使用，实现氢的低成本远距离输送，对促进能源行业节能降碳、绿色发展具有重要意义。
本次试验是我国最大尺度的管道掺氢天然气燃爆工业验证试验。试验选用X65钢级、323.9毫米管径管道，放空立管高度为5米，试验压力高达12兆帕，最大掺氢比例为30%，模拟的封闭空间结构参照输气管道阀室建设。
“试验通过获取全尺度喷射火热辐射强度、封闭空间燃爆压力、火焰温度及长度等参数，揭示掺氢天然气火焰传播与燃爆机理，确定管道输送最佳掺氢比例，为建立掺氢天然气管道安全标准体系提供数据支撑。”国家管网集团研究总院新能源储运研究中心高级工程师彭世垚说。
据了解，掺氢天然气管道的安全性一直是该技术领域探索和研究的重点。因氢气自身特性，掺氢管道一旦发生泄漏，高温高压破坏性巨大。
“长距离、大口径、高钢级和高压力管道输送是未来氢能源供应的发展趋势。我们通过这次试验，制定工业验证实验方案，提高掺氢燃爆特性的模型精度，为我国掺氢天然气管道输送和运行风险防控提供技术支撑。”参与试验的中国石油大学（华东）教授李玉星在接受采访时表示。
此次试验由国家管网集团联合北京理工大学、中国石油大学（华东）等科研团队共同开展。
据报道，2023年6月25日，在哈密国家管网集团管道断裂控制试验场，工作人员完成了6.3兆帕管道充氢测试和9.45兆帕管道爆破测试，各项结果均达到预期。标志着我国首次高压力纯氢管道试验在国家管网集团管道断裂控制试验场取得成功。这为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供技术支撑。
该试验是国内首次对输氢非金属管道进行的高压在线测试，也是国内首次对非金属管道进行高压纯氢爆破试验。该试验依托的国家管网集团管道断裂控制试验场，是继英国、意大利之后全球第三个管道断裂控制试验场。323.9毫米管径管道，放空立管高度为5米，试验压力高达12兆帕，最大掺氢比例为30%，模拟的封闭空间结构参照输气管道阀室建设。
“试验通过获取全尺度喷射火热辐射强度、封闭空间燃爆压力、火焰温度及长度等参数，揭示掺氢天然气火焰传播与燃爆机理，确定管道输送最佳掺氢比例，为建立掺氢天然气管道安全标准体系提供数据支撑。”国家管网集团研究总院新能源储运研究中心高级工程师彭世垚说。
据了解，掺氢天然气管道的安全性一直是该技术领域探索和研究的重点。因氢气自身特性，掺氢管道一旦发生泄漏，高温高压破坏性巨大。
“长距离、大口径、高钢级和高压力管道输送是未来氢能源供应的发展趋势。我们通过这次试验，制定工业验证实验方案，提高掺氢燃爆特性的模型精度，为我国掺氢天然气管道输送和运行风险防控提供技术支撑。”参与试验的中国石油大学（华东）教授李玉星在接受采访时表示。
此次试验由国家管网集团联合北京理工大学、中国石油大学（华东）等科研团队共同开展。
据报道，2023年6月25日，在哈密国家管网集团管道断裂控制试验场，工作人员完成了6.3兆帕管道充氢测试和9.45兆帕管道爆破测试，各项结果均达到预期。标志着我国首次高压力纯氢管道试验在国家管网集团管道断裂控制试验场取得成功。这为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供技术支撑。
该试验是国内首次对输氢非金属管道进行的高压在线测试，也是国内首次对非金属管道进行高压纯氢爆破试验。该试验依托的国家管网集团管道断裂控制试验场，是继英国、意大利之后全球第三个管道断裂控制试验场。
