中國(guó)石油管道局設(shè)計(jì)院新能源青年團(tuán)隊(duì)綠色低碳路上的青年先鋒隊(duì)

趙立前 張媛媛

綠氫作為工業(yè)脫碳和光能、風(fēng)能充分利用的完美結(jié)合，被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”。天然氣摻氫技術(shù)是將氫氣以一定體積比例摻入天然氣，利用已有的天然氣管道輸送至用戶端，是目前實(shí)現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長(zhǎng)距離輸送的最佳選擇。為了測(cè)試天然氣管道摻氫的適應(yīng)性，打通氫能利用“最后一公里”，解決“卡脖子”問題，中國(guó)石油管道局設(shè)計(jì)院成立了由20名青年組成、平均年齡34歲、碩士以上學(xué)歷占比70%的新能源青年團(tuán)隊(duì)，成功完成了我國(guó)首個(gè)寬摻氫比、高均勻度天然氣摻氫綜合試驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)、實(shí)施及測(cè)試運(yùn)行。

2022年12月，由新能源青年團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的天然氣摻氫試驗(yàn)平臺(tái)通過竣工驗(yàn)收并正式投用，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了天然氣摻氫輸送關(guān)鍵問題研究走出實(shí)驗(yàn)室，為全國(guó)輸氫管道的建設(shè)推廣提供科學(xué)論證。該試驗(yàn)平臺(tái)，是我國(guó)目前規(guī)模最大、應(yīng)用范圍最廣的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

努力鉆研 攻克平臺(tái)設(shè)計(jì)核心技術(shù)

接到設(shè)計(jì)任務(wù)后，為了順利完成工作，2021年開始，新能源青年團(tuán)隊(duì)先后通過查閱論文資料、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研等方式，調(diào)研了國(guó)內(nèi)外純氫管道和摻氫管道現(xiàn)狀。資料顯示，我國(guó)目前的氫氣管道長(zhǎng)度仍然落后發(fā)達(dá)國(guó)家，且建設(shè)進(jìn)度較慢。摻氫管道方面，我國(guó)現(xiàn)階段天然氣摻氫利用的比僅為3%，歐美多個(gè)國(guó)家天然氣摻氫運(yùn)輸最高比例達(dá)到20%。

2022年7月，團(tuán)隊(duì)到洛陽(yáng)調(diào)研了我國(guó)首條氫氣長(zhǎng)輸管道，該管道是國(guó)內(nèi)目前已建管徑最大、壓力最高、輸量最高的氫氣管道，也由中國(guó)石油管道局設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)完成。自投運(yùn)以來，管道已平穩(wěn)安全運(yùn)行了8年。團(tuán)隊(duì)通過與管道運(yùn)行單位積極溝通，了解到管道自投產(chǎn)以來平穩(wěn)運(yùn)行，未發(fā)生泄露等各類事故，站場(chǎng)各種設(shè)備運(yùn)行良好，未進(jìn)行過設(shè)備大修，管道及站場(chǎng)不存在泄露情況。調(diào)研反饋的信息證明了在設(shè)備選型、管材選擇是適應(yīng)臨氫環(huán)境要求的，調(diào)研結(jié)果為團(tuán)隊(duì)開展摻氫平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了參考。

“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。”新能源青年團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持核心技術(shù)的自主研發(fā)。為了選出適合純氫和摻氫管道的管材，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行管材性能數(shù)據(jù)分析及氫環(huán)境相容性的試驗(yàn)，開展了慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)、疲勞壽命試驗(yàn)、斷裂韌度試驗(yàn)等力學(xué)試驗(yàn)。經(jīng)過上百種不同管材、工況組合的測(cè)試，團(tuán)隊(duì)選出了滿足搭建平臺(tái)條件的管材。

近年來，新能源青年團(tuán)隊(duì)先后完成了天然氣摻氫管道現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)、服役工況純氫/摻氫管道管材和設(shè)備測(cè)試方法、服役工況純氫/摻氫管道管材和設(shè)備測(cè)試功能設(shè)計(jì)、測(cè)試平臺(tái)安全保障技術(shù)及投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)保障技術(shù)等研究工作，研究了不同摻氫比例下的管材、設(shè)備、閥門等適應(yīng)性，研究了同時(shí)開展6%、9%、12%、24%的摻混測(cè)試技術(shù)及模塊化功能拓展方法，研究了密封材料、焊接工藝、氫氣分層測(cè)試技術(shù)，研發(fā)了寬摻氫比、高均勻度摻氫混氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)精準(zhǔn)控制，形成了摻氫比例0～100%范圍的摻混系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。

凝心聚力 填補(bǔ)國(guó)內(nèi)綜合摻氫試驗(yàn)平臺(tái)空白

為了確保試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)各項(xiàng)工作順利完成，直至投運(yùn)交付，團(tuán)隊(duì)青年凝心聚力、同心協(xié)作。各專業(yè)之間積極協(xié)調(diào)溝通，主動(dòng)分析與常規(guī)天然氣管道設(shè)計(jì)存在技術(shù)差異，全面進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，規(guī)避因?qū)I(yè)間溝通不暢導(dǎo)致的圖紙頻繁改動(dòng)，保證了施工圖紙按時(shí)完成，也為后續(xù)平臺(tái)施工建設(shè)創(chuàng)造了有力的條件。平臺(tái)選址及建設(shè)過程中，團(tuán)隊(duì)青年多次赴現(xiàn)場(chǎng)開展調(diào)研、配合施工等工作，克服了食宿、交通、高溫酷暑、疫情等困難。現(xiàn)場(chǎng)的協(xié)調(diào)電話經(jīng)常一個(gè)接著一個(gè)，團(tuán)隊(duì)成員用過硬的專業(yè)知識(shí)和耐心的工作態(tài)度，解決了建設(shè)過程中的一個(gè)個(gè)問題，用積極進(jìn)取的精神，確保摻氫試驗(yàn)平臺(tái)的任務(wù)順利完成。

平臺(tái)建成后，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)綜合摻氫試驗(yàn)平臺(tái)空白。

來自城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的天然氣和化工廠的工業(yè)副產(chǎn)氫通過綜合測(cè)試平臺(tái)摻混開展摻混測(cè)試，同時(shí)開展四種摻氫比例下各類管材、設(shè)備的測(cè)試，最高比例的摻氫天然氣通過2公里的管道輸送至下游鍋爐摻氫燃燒測(cè)試。目前平臺(tái)運(yùn)行壓力1.0MPa，已經(jīng)開展了流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、壓變、溫變和地上及地下L245、20#鋼鋼管、PE管管材試驗(yàn)測(cè)試。經(jīng)過第一階段100余天測(cè)試，寬摻氫比、高均勻度摻氫混氣系統(tǒng)、靜態(tài)分層試驗(yàn)方法、儀器儀表標(biāo)定等功能均運(yùn)行良好，摻氫比例達(dá)到24%，摻混精準(zhǔn)可控，滿足試驗(yàn)要求。

牢記使命 助力端牢能源飯碗

習(xí)近平總書記一直高度重視能源安全，多次作出重要論述，為中國(guó)能源高質(zhì)量發(fā)展指明方向，為能源行業(yè)在新時(shí)代新征程上推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展提供了根本遵循、注入了強(qiáng)大動(dòng)力。

能源轉(zhuǎn)型，勢(shì)在必行。作為新能源產(chǎn)業(yè)的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，氫能發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。我國(guó)已將氫能列為重要戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。到2030年，我國(guó)氫氣需求量將達(dá)到3500萬噸，到2050年需求量接近6000萬噸。未來，氫能將成為我國(guó)能源體系的重要組成部分。作為中堅(jiān)力量，團(tuán)隊(duì)在摻氫平臺(tái)的研發(fā)、建造和運(yùn)行過程中起到了不可或缺的作用。

保持技術(shù)的行業(yè)領(lǐng)先地位，以技術(shù)帶動(dòng)市場(chǎng)，是團(tuán)隊(duì)的發(fā)展思路。團(tuán)隊(duì)始終重視科研投入，依托核心業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合新能源產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)優(yōu)勢(shì)企業(yè)、科研院所和知名大學(xué)，形成產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體。目前，正在開展純氫/摻氫管道國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目1項(xiàng)，省部級(jí)研發(fā)計(jì)劃4項(xiàng)，形成了中低壓純氫管道輸送設(shè)計(jì)技術(shù)、天然氣管網(wǎng)摻氫輸送工藝技術(shù)、臨氫材料選用技術(shù)等，掌握了輸氫管道水力系統(tǒng)分析技術(shù)、輸氫管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)和完整性評(píng)價(jià)技術(shù)。研制了摻氫系統(tǒng)撬裝化集成模塊，研發(fā)了高精度流量隨動(dòng)精準(zhǔn)摻混自動(dòng)控制程序。已發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)20項(xiàng)，專利及專有技術(shù)多項(xiàng)，正在編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，摻氫及純氫管道輸送技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

新能源青年團(tuán)隊(duì)秉承“敢想、敢做、敢創(chuàng)新”宗旨，深入科研課題，加強(qiáng)氫儲(chǔ)運(yùn)、CCUS、風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能等核心技術(shù)攻關(guān)，積極推動(dòng)科研—設(shè)計(jì)—施工深度融合，為深耕新能源領(lǐng)域做好鋪墊，助力我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的達(dá)成。

責(zé)任編輯 華南