天然氣摻氫技術(shù)可以利用電網(wǎng)無(wú)法消納的可再生能源制取氫氣，并與天然氣按一定比例混合，通過(guò)天然氣管網(wǎng)輸送到終端用戶(hù)。天然氣摻氫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)能源儲(chǔ)存、能源輸運(yùn)、能源消費(fèi)、能源安全，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)天然氣輸送到純氫輸送的良好過(guò)渡，對(duì)氫能發(fā)展具有重要意義。

 

當(dāng)前氫氣大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)存在技術(shù)壁壘，現(xiàn)有的技術(shù)都不適用于當(dāng)前的形式，將氫氣摻入天然氣中使用天然氣管道輸送為氫氣長(zhǎng)距離、大規(guī)模運(yùn)輸提供了新的思路。目前世界許多國(guó)家已經(jīng)逐步開(kāi)展天然氣管網(wǎng)摻氫項(xiàng)目。

 

荷蘭

 

荷蘭Ameland于2008——2011年開(kāi)展了有關(guān)將風(fēng)電制氫摻入當(dāng)?shù)靥烊粴夤芫W(wǎng)的研究，其中2010年年平均氫氣摻入體積分?jǐn)?shù)達(dá)到12%。

 

日本

 

日本三菱日立動(dòng)力系統(tǒng)有限公司(MIPS)將體積分?jǐn)?shù)為30%的摻氫天然氣通入大型燒燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，MPS專(zhuān)用燃燒器燃燒摻氫天然氣可以實(shí)現(xiàn)燒燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，與單純?nèi)紵烊粴庀啾龋珻O2的排放量可以減少10%，發(fā)電效率大于63%，且除了燃燒器外，其他部件可以不用改動(dòng)，減少了改造的成本。

 

英國(guó)

 

2020年1月，英國(guó)示范項(xiàng)目HyDeploy正式投入運(yùn)營(yíng)。該項(xiàng)目是英國(guó)首個(gè)向燃?xì)庵凶⑷霘錃庖怨┘彝ズ推髽I(yè)使用的試點(diǎn)項(xiàng)目，向現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)中注入體積分?jǐn)?shù)高達(dá)20%的氫氣，同時(shí)向100戶(hù)家庭和30棟教學(xué)樓提供摻氫天然氣。

 

德國(guó)

 

2019年8月，德國(guó)意昂(E.ON)的子公司Ava-con計(jì)劃將其天然氣管網(wǎng)的氫氣混合率提高到20%。Avacon將在斯科普斯多夫市安裝400套供暖系統(tǒng)并和其他用戶(hù)設(shè)備進(jìn)行“酸性試驗(yàn)”。

 

國(guó)內(nèi)天然氣摻氫應(yīng)用項(xiàng)目示范

 

今年2月，國(guó)內(nèi)首個(gè)天然氣摻氫應(yīng)用示范項(xiàng)目完成入戶(hù)通氣。該示范為國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院參與的河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目——《天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范》中的研究任務(wù)。項(xiàng)目參與人員在示范現(xiàn)場(chǎng)完成了混氣撬調(diào)試、富氫灶具安裝、通氣入戶(hù)及灶具點(diǎn)火等系列工作流程后，將綠氫混入天然氣，通過(guò)管道輸送至該小區(qū)20戶(hù)居民家中。

 

2021年12月23日，國(guó)家電投荊門(mén)綠動(dòng)電廠在運(yùn)燃機(jī)成功實(shí)現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和運(yùn)行，機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力。這是我國(guó)首次在重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)施摻氫燃燒改造試驗(yàn)和科研攻關(guān)，也是全球范圍內(nèi)首個(gè)在天然氣商業(yè)機(jī)組中進(jìn)行摻氫燃燒的聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供示范項(xiàng)目。

 

近年來(lái)我國(guó)天然氣管網(wǎng)基本建成，總里程約為11萬(wàn)公里，實(shí)現(xiàn)了天然氣干線(xiàn)管道的互聯(lián)互通。若在天然氣中摻入一定比例的氫氣以組成摻氫天然氣，通過(guò)天然氣管網(wǎng)將摻氫天然氣輸送至終端用戶(hù)，隨后或者直接利用、或者提氫后分別單獨(dú)使用，將大幅提升氫能的時(shí)空調(diào)配規(guī)模與效率，實(shí)質(zhì)性推動(dòng)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

 

2021年，我國(guó)能源消費(fèi)總量為52.4億tce，其中天然氣表觀消費(fèi)量為3726億m3（同比增長(zhǎng)12.7%）；結(jié)合天然氣產(chǎn)量（2076億m3，同比增長(zhǎng)7.8%）來(lái)看，我國(guó)天然氣供需存在明顯缺口。

 

在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，天然氣作為清潔低碳的終端能源類(lèi)型，能夠與可再生能源發(fā)展形成良性互補(bǔ)的供能格局；2030年，我國(guó)天然氣年消費(fèi)量將達(dá)到5500億——6000億立方米，年產(chǎn)量在2500億立方米左右，供應(yīng)壓力進(jìn)一步加大 。摻氫天然氣能夠利用氫氣替代一部分天然氣消費(fèi)，若按摻氫比（體積比）10%——20%測(cè)算，同等熱值下，預(yù)計(jì)每年可替代100億——200億立方米，將在一定程度上緩解天然氣的供應(yīng)緊張問(wèn)題。摻氫天然氣的多元化終端應(yīng)用，將促進(jìn)氫能生產(chǎn)與終端用能雙向協(xié)同，在參與保障天然氣供應(yīng)安全的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)“氫進(jìn)萬(wàn)家”。

 

盡管天然氣摻氫面臨技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的雙重壓力，但已是勢(shì)在必行。天然氣摻氫是從天然氣供應(yīng)到純氫供應(yīng)之路上必經(jīng)一環(huán)，可以實(shí)現(xiàn)從天然氣到氫氣的過(guò)渡與轉(zhuǎn)變。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)，突破天然氣與氫氣之間的壁壘，利用天然氣摻氫技術(shù)為我國(guó)能源供應(yīng)提供良好方向。