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国家标准计划《液氢储存输运系统 第2部分:液氢转注技术要求》由 TC309(全国氢能标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委

主要起草单位 浙江大学中国标准化研究院等

目录

基础信息

计划号
20255098-T-469
制修订
制定
项目周期
18个月
下达日期
2025-10-05
公示开始日期
2025-08-06
公示截止日期
2025-09-05
标准类别
产品
国际标准分类号
27.010
27 能源和热传导工程
27.010 能源和热传导工程综合
归口单位
全国氢能标准化技术委员会
执行单位
全国氢能标准化技术委员会
主管部门
国家标准委

起草单位

目的意义

氢能是支撑我国双碳目标实现的重要路径之一。

2022年3月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢的能源属性,将氢能定位为未来国家能源体系的组成部分,明确了氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

《能源法》首次将氢能明确纳入能源管理体系,与煤炭、石油、天然气等并列作为能源进行管理,明确国家积极有序推进氢能开发利用,促进氢能产业高质量发展。

液氢是氢的液态形式,与其他氢储存形式相比,液氢储运具有以下显著优势:高能量密度,同等体积下,液氢体积密度较大;超压风险小,液氢储存压力接近常压,相比高压气氢储运压力更低;长距离运输成本低,液氢储存适合200 km及以上的中长距离运输场景;低温储能特性,液氢是低温液体中为数不多具有燃料属性的工质,具有发展电力储能、冷能利用的潜在应用模式。

液氢转注输运是发挥氢能能源属性,是实现氢能大规模商业化应用的重要环节。

上世纪六十年代美苏太空竞赛,因液氢、液氧的燃料组合具有大比冲特性,成为了重载火箭燃料使用的选项之一,促进了液氢的初步应用。

美苏均开展了液氢转注的相关实验与测试应用,但实验数据少有公开,且应用局限于小范围军工、航天领域。

在本世纪,随着人们对新型绿色能源的探索追求,液氢储运技术研究与应用再次复苏。

美国、德国等欧美发达国家在液氢公路运输及转注方面已得到一定应用,积累了较多经验。

2022年2月25日,川崎重工宣布世界上首艘液氢运输船Suiso Frontier完成了世界上首次装载航行,将从澳洲完成液化的液氢运抵至日本,证明了液氢海运可行性。

2024年9月4日,中国海油采用液氮二次保冷形式标准罐式集装箱装载液氢,通过船舶与罐箱运输组合运输形式,从欧洲装船经由海运运输最终抵达深圳港,是液氢罐箱标准化储运的范例。

总结液氢储运不同应用的共有特质,如液氢运输船海运运输、液氢槽罐车公路运输、液氢罐箱火车运输,本质都是通过绝热性能良好的输送管道,在压差驱动下完成液氢从卸液罐到受液罐的转移,这一核心技术称为液氢转注。

在航天应用中,液氢转注场景为航天特定独立环境,远离复杂多变的民用设施,外界干扰较少;转注过程多为瞬时大流量工况,更关注短时完成火箭燃料加注,而较少考虑液氢使用经济性、装备使用可持续性;液氢储存一般仅需短期储存,采用专用铁路或公路运输;经长期实践,航天液氢应用已形成较完善安全规范体系。

不同于航天应用,商用液氢面向的场景为公众复杂环境,液氢转注过程多具有长期小流量、间歇运行的使用特征,一般要求长期储存,多为公路运输,相关标准仍不完善。

因此,面向未来的商业化液氢转注场景,亟需规范液氢转注流程的技术要求、设备要求、安全规范及危害处置等。

液氢转注技术涉及较多核心装备,代表性的如液氢储罐、液氢输送管道、液氢转注泵、高真空绝热软管、液氢阀门、特种运输载具等。

液氢装备制造,多延续其他低温液体如液氮、液化天然气的装备设计制造经验,再依据液氢工作的特殊性进行改进设计。

对于固定式移动式液氢贮罐、高真空绝热管道、液氢转注泵、液氢阀门等核心装备,国内企业已基本掌握了其核心设计制造技术,但相关应用仍处于起步阶段。

在国家任务驱动下,在国内各优势单位通力合作下,我国在液氢转注技术标准化工作方面已具备了较好工作基础。

浙大/西交大一直是我国低温领域人才培养的主要院校,出版的《低温工程材料》、《低温绝热与传热技术》等系列著作是低温行业的主要设计参考;杭氧/川空是国内主要重大低温装备研制企业,前者是我国低温泵阀最主要的设计制造商,后者为北京航天试验技术研究所研制了国内首套3台80m3液氢贮箱,成功用于火箭发动机试验,为文昌基地研制了国内首台液氢运输车(120m3),用于长征五号、七号大型火箭发动机燃料加注;中船711所长期为海军、航空航天等客户提供高安全性的低温系统;浙能已建成≥2吨/天液氢工厂,以及1座液氢存储加氢站,为项目成果的示范应用提供保障。

当前,项目已完成完成了国内首套基于液氢泵的民用液氢转注流程设计,并通过了专家技术审查;在液氢转注设备研制上,已完成50m3液氢罐车、30m3固定式贮罐、液氢潜液式转注泵三维结构设计、液氢转注流程PID图与操作方案设计,装备已经投入生产制造。

项目示范所在地白马湖长兴氢能基地正有序开展建设,后续将于该基地开展装备集成与实验验证,模拟液氢储运中液氢工厂-液氢罐车动态转注、液氢罐车长距离公路运输、液氢罐车-液氢接收站动态转注场景,对本标准草案所提出规定合理性做出验证。

范围和主要技术内容

本文件规定了液氢储存输运系统中液氢转注系统、液氢转注流程、安全和防护以及危害与事故处置等内容。 本文件适用于除国防军事、航天领域外的液氢转注。