中国氢液化、储运技术及应用 发展研究报告（2023） 中国制冷学会组织编写 2023 年 9 月 中国制冷学会 I 编写委员会 主编：罗二仓 副主编：厉彦忠、邱利民、公茂琼、杨思锋、沈全锋、王维民、林云珍、 荆华乾 编者： 伍继浩、刘玉涛、李水华、胡忠军、谢秀娟、谭宏博、熊联友、江 蓉、 邹爱红、董学强、杨少柒、吕 翠、李山峰、马军强、安 刚、蒲 亮、 张财志、文 键、王 磊、蒋尚峰、雷 刚、陈建业、杨燕梅、段志祥、 潘勤彦、陈 宇、谭海龙、肖赞山、程 香、高婉丽、王 遥、苏嘉南、 黎迎晖、肖建伟、邱一男、邱小林、曹田田、邵双全、朱伟平、王昊成、 王金阵、杜廷召、赵国君、王云鹏、张晓宁、苏 谦、余海帅 中国制冷学会 II 序 言 当前，世界进入百年未有之大变局，我们身处在一个全球气候变化和环境污染问题日益严重的时代，减少碳排放和寻找可持续的能源发展之路已成为当务之急。 2020年9月22日，习近平总书记代表中国政府在第75届联合国大会上正式向国际上提出了我国碳减排的“双碳目标”，即2030年之前实现碳达峰、2060年之前实现碳中和。为了实现这一宏伟目标，需要我们在能源生产、输运和利用方面进行全面的技术革新和改革。其中，构建基于风光-电-氢等为主的清洁能源供给体系已逐步形成共识。氢在常温下是一种无色无味的可燃气体，无论是直接燃烧产生热能还是通过电化学燃料电池发电，其产物都是人类所处大自然环境里最环保、最廉价的水。但是气态氢的能量密度较低，远低于当前的柴油、汽油等液态燃料，将其液化后将极大地增加其单位体积能量密度，因此，在构建电-氢能源供给以及使用系统中，氢的液化储存和储运技术将会是制氢-储氢-用氢技术链条中十分重要的技术途径。 在这个背景下，中国制冷学会于2022年成立了“氢液化、储运及应用技术工作组”，旨在搭建学术交流和产业发展交流平台，推动我国在相关领域的学科、技术以及产业发展。作为工作组的任务之一，将不定期组织业界专家编辑梳理此领域内的技术进展、产业发展以及国家地方政策、法律法规等，以供各界参考使用。在本次编著中，我们邀请了众多在该领域的知名专家，他们为此付出了艰辛的努力，将他们的专业知识和经验汇聚在这本书中，以飨读者。他们的贡献不仅有助于我们深入了解国内外氢液化、储运技术的最新研究成果和国内外发展规划、政策等信息，也将为该领域的发展提供了强大的动力。在此，我代表编写组向所有参编专家表示最诚挚的感谢，他们的努力和奉献使得这本书得以顺利出版。 同时，我们也欢迎广大读者对本书提出宝贵的批评和建议，希望通过大家的共同努力，推动氢液化、储运技术及其应用领域的研究和应用不断向前发展，希望本书能为实现国家的双碳目标提供有益的参考和启示。由于编写时间仓促，书中肯定存在不准确、不完善之处，敬请读者批评指正。 中国制冷学会 III 目 录 1 引言 ........................................................................................................................... 1 2 术语和符号 ............................................................................................................... 3 3 氢能发展趋势与中国低碳能源体系建设 ............................................................. 5 3.1国内外氢能发展进程 .......................................................................................... 5 3.1.1 国外氢能发展现状........................................................................................ 5 3.1.2中国氢能发展现状 ...................................................................................... 15 3.2 氢能是构建低碳能源体系的重要方向 ............................................................ 28 3.2.1 氢能在低碳能源生产转化体系的重要作用.............................................. 29 3.2.2 氢能是低碳能源输送体系的重要组成...................................................... 31 3.2.3 氢能是低碳能源消费体系的重要渠道...................................................... 34 3.3 中国发展氢能产业的优势 ................................................................................ 38 3.3.1 绿氢生产的规模化发展道路...................................................................... 38 3.3.2 氢能转化贮存输运产业的基础雄厚.......................................................... 39 3.3.3 “双碳”目标驱动氢能应用产业的崛起 ...................................................... 40 3.3.4 政府、资本、科技联动促进氢能繁荣...................................................... 42 4 氢液化、储运技术及应用产业发展与相关政策 ............................................... 45 4.1 产业发展现格局及方向 .................................................................................... 45 4.1.1 国外液氢产业格局及方向.......................................................................... 45 4.1.2 国内液氢产业格局及方向.......................................................................... 51 4.2 产业政策现状与趋势 ........................................................................................ 62 4.2.1 国外产业政策现状与趋势.......................................................................... 62 4.2.2 国内产业政策现状与趋势.......................................................................... 70 5 氢液化、储运技术的发展 ................................................................................... 83 5.1 基本原理 ............................................................................................................ 83 5.1.1 氢液化与储运系统的工作原理.................................................................. 83 5.1.2 关键技术与主要指标.................................................................................. 91 5.2 大型氢液化技术与装备 .................................................................................... 97 5.2.1 大型氢液化技术及发展.............................................................................. 97 5.2.2 大型氢液化系统的关键设备.................................................................... 100 5.3 液氢储运技术及装备 ...................................................................................... 127 5.3.1 液氢储运技术的发展................................................................................ 127 5.3.2 液氢储运关键装备.................................................................................... 133 5.4 液氢加氢技术与基础设施 .............................................................................. 138 中国制冷学会 IV 5.4.1 液氢加氢关键技术.................................................................................... 138 5.4.2 液氢加氢基础设施.................................................................................... 142 6 氢安全风险评估与预防技术 ............................................................................. 148 6.1 低温氢储运的安全风险 .................................................................................. 148 6.2 低温氢加注过程的安全风险 .......................................................................... 152 6.3 低温氢的安全风险及评估方法 ...........................