利用在役天然氣管道進(jìn)行摻氫輸送，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是未來(lái)實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模輸送、解決氫能供需錯(cuò)配的重要方向之一。
當(dāng)前，我國(guó)天然氣管道摻氫輸送相關(guān)技術(shù)研究如火如荼。前不久，中國(guó)石油在寧夏銀川寧東天然氣摻氫管道示范項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)最高摻氫比例24%的新突破，并安全平穩(wěn)運(yùn)行100天。近日，由國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究總院主編的《天然氣長(zhǎng)輸管道摻氫輸送適應(yīng)性評(píng)價(jià)技術(shù)指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》）正式啟動(dòng)，標(biāo)志著我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道摻氫輸送領(lǐng)域第一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)即將出爐。
利用在役天然氣管道進(jìn)行摻氫輸送，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是未來(lái)實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模輸送、解決氫能供需錯(cuò)配的重要方向之一。不過(guò)，與純氫不同，摻混氫氣的天然氣具有不同的物理化學(xué)特性。那么，在終端利用環(huán)節(jié)，摻氫天然氣有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？又有哪些問(wèn)題需要解決？
具備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)
據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》記者了解，《指南》規(guī)定了天然氣長(zhǎng)輸管道摻氫輸送時(shí)進(jìn)行管道適應(yīng)性評(píng)價(jià)所遵循的技術(shù)要點(diǎn)，包括適應(yīng)性評(píng)價(jià)的層次、流程、要素和方法，適用于在役天然氣長(zhǎng)輸管道進(jìn)行摻氫輸送的適應(yīng)性評(píng)價(jià)，新建管道可參考執(zhí)行。
在近日舉辦的世界氫能技術(shù)大會(huì)氫能安全技術(shù)論壇上，中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司副總經(jīng)理李國(guó)輝指出：“要解決我國(guó)氫能資源市場(chǎng)錯(cuò)配問(wèn)題，未來(lái)中長(zhǎng)距離的儲(chǔ)運(yùn)需求非常大，需要用純氫或者摻氫管道解決制氫和用氫最后一公里的問(wèn)題。預(yù)測(cè)到2050年，氫能規(guī)模達(dá)到7000萬(wàn)噸，一半以上需要管道輸送。”
中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)日前發(fā)布的《天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱稱《報(bào)告》）預(yù)測(cè)，“十四五”時(shí)期，新增天然氣管道摻氫示范項(xiàng)目15-25個(gè)，摻氫比例3%-20%，氫氣消納量15萬(wàn)噸/年，總長(zhǎng)度1000公里以上。其中新增長(zhǎng)輸天然氣管道摻氫示范項(xiàng)目2-5個(gè)，摻氫比例3%，氫氣消納量10萬(wàn)噸/年，總長(zhǎng)度800公里以上。新增城鎮(zhèn)燃?xì)鈸綒涫痉俄?xiàng)目10-20個(gè)，摻氫比例3%-20%，氫氣消納量5萬(wàn)噸/年，總長(zhǎng)度200公里以上。
在中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)理事長(zhǎng)劉賀明看來(lái)，我國(guó)具備較好的發(fā)展天然氣管道摻氫輸送技術(shù)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。“目前我國(guó)城鎮(zhèn)天然氣管道為113.5萬(wàn)公里，用氣人口為5.3億人。未來(lái)15-20年，我國(guó)天然氣將得到進(jìn)一步發(fā)展，天然氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將為氫能運(yùn)輸和儲(chǔ)存提供更大可能性與空間。”
已有項(xiàng)目實(shí)踐
摻氫天然氣終端應(yīng)用目前已有多個(gè)項(xiàng)目研究實(shí)踐。2021年，國(guó)內(nèi)首個(gè)“綠氫”摻入天然氣示范項(xiàng)目在民用終端應(yīng)用驗(yàn)證方面取得新進(jìn)展。國(guó)家電投集團(tuán)燕山湖發(fā)電有限公司聯(lián)合國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，在遼寧朝陽(yáng)天然氣摻氫示范現(xiàn)場(chǎng)組織召開(kāi)天然氣摻氫輸送應(yīng)用成果見(jiàn)證會(huì)，多家能源和燃?xì)馄髽I(yè)代表共同見(jiàn)證了摻氫天然氣在民用燃?xì)饩呱系某晒c(diǎn)火，為后續(xù)推動(dòng)天然氣摻氫管道輸送技術(shù)普及奠定了重要基礎(chǔ)。
去年，國(guó)家電力投資集團(tuán)所屬北京重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)研究有限公司、國(guó)家電投湖北分公司在荊門綠動(dòng)能源有限公司成功實(shí)現(xiàn)SGT-800燃機(jī)30%摻氫燃燒改造。這是中國(guó)首次在重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組上成功實(shí)施高比例摻氫燃燒改造試驗(yàn)，改造后的機(jī)組具備0%-30%摻氫運(yùn)行條件下自由切換的靈活性。經(jīng)測(cè)算，在混燒30%氫氣的情況下，每年可減少超過(guò)1.8萬(wàn)噸二氧化碳排放。
“目前摻氫天然氣直接燃燒的應(yīng)用場(chǎng)景可分為民用和工業(yè)用，其中民用主要針對(duì)家用燃燒器具，例如燃?xì)庠罹?、燃?xì)鉄崴鞯龋还I(yè)主要用于工廠內(nèi)大型鍋爐燃燒和發(fā)電廠內(nèi)大型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒。”北京石油化工學(xué)院氫能研究中心副研究員李敬法對(duì)《中國(guó)能源報(bào)》記者表示，“摻氫天然氣直接燃燒利用首先可以降低碳排放，其次是直接燃燒利用簡(jiǎn)單方便，在一定的摻氫比范圍內(nèi)無(wú)需改造燃燒器具。”
“目前摻氫天然氣直接燃燒在民用和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用均較少，只有小規(guī)模定點(diǎn)示范，主要受限于摻氫燃燒器具不成熟、缺乏相應(yīng)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及較高的氫氣成本等因素。”李敬法進(jìn)一步指出，“但目前國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)展針對(duì)摻氫鍋爐及摻氫燃?xì)廨啓C(jī)的研究，未來(lái)?yè)綒涮烊粴庥型诠I(yè)上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。”
應(yīng)用前景廣闊
中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)的《報(bào)告》對(duì)“十四五”期間的終端應(yīng)用目標(biāo)做出展望：終端用戶實(shí)現(xiàn)民用摻氫天然氣區(qū)域性示范應(yīng)用，總用戶數(shù)超過(guò)1萬(wàn)戶。此外開(kāi)展1-2處工業(yè)鍋爐、大型采暖鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等大型設(shè)備示范應(yīng)用。
在李敬法看來(lái)：“未來(lái)?yè)綒涮烊粴獾闹饕獞?yīng)用方向是工業(yè)應(yīng)用，主要原因是工業(yè)應(yīng)用為較單一用戶，對(duì)摻氫天然氣的應(yīng)用管理更容易、風(fēng)險(xiǎn)更可控，且應(yīng)用規(guī)模大。不過(guò)，要實(shí)現(xiàn)終端的大規(guī)模應(yīng)用，目前首先要研發(fā)適用于不同摻氫比例的摻氫天然氣燃燒器具、工業(yè)鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等；其次是制定相應(yīng)的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得摻氫天然氣的應(yīng)用‘有法可依’；再次是加強(qiáng)摻氫天然氣應(yīng)用的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，保證摻氫天然氣的應(yīng)用安全。”
劉賀明認(rèn)為，我國(guó)天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖挑戰(zhàn)重重，但發(fā)展前景廣闊，需以政府引導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、多方參與、利益共享為原則，加強(qiáng)天然氣摻氫示范項(xiàng)目的研究與布局，推動(dòng)天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。
《報(bào)告》建議加強(qiáng)“政產(chǎn)學(xué)研用”機(jī)構(gòu)合作，促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，建立有效的共享平臺(tái)與合作機(jī)制；同時(shí)構(gòu)建天然氣摻氫適應(yīng)性評(píng)估方法及數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，積極推進(jìn)天然氣摻氫應(yīng)用示范，實(shí)現(xiàn)“氫進(jìn)萬(wàn)家”；此外，要培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才，成立國(guó)家級(jí)工程技術(shù)研究中心，加強(qiáng)天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研究。
