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城市燃氣摻氫

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近日，國家電投上線了國内首個綠氫摻入天然氣示範項目，将可再生能源電解水制取的綠氫與天然氣摻混後供民用燃氣鍋爐使用。業内認為，該項目是摻氫天然氣示範項目在民用終端應用驗證方面的新進展。

不過，由于天然氣摻氫産業在國内尚處于起步階段，仍面臨安全隐患不明晰、标準規範缺乏、行政審批難、終端用戶設備适用性待考等難題。

■具備良好條件

國内首個電解制氫摻入天然氣項目“朝陽可再生能源摻氫示範項目第一階段工程”位于遼甯省朝陽市。項目負責人告訴記者，此次綠氫摻入天然氣示範項目加入了民用領域示範，将終端應用場景設置在廚房，綠氫與天然氣摻混後供燃氣鍋爐使用。

“探索的初衷，一方面可以利用氫氣替代部分天然氣提供熱能和電能，同時降低碳排放；另一方面，充分利用現有的天然氣主幹管網和龐大的支線管網摻氫運輸，實現低成本的氫氣大規模、大範圍運輸，從而降低氫氣價格。”一位新能源行業研究專家告訴記者。

目前，我國天然氣管道網絡系統框架已基本形成。從消費端來看，截止到2020年底，我國天然氣年消費量已達到3250億立方米，占2020年全球需求量約8.5%，其中，90%天然氣以燃燒的方式應用于城燃、發電以及工業能源。國聯證券的報告分析認為，我國天然氣管道輸送技術成熟，為天然氣摻氫提供了實踐基礎，同時，摻氫可以減少天然氣燃燒帶來的二氧化碳排放問題。

據國家發改委能源研究所數據，在《巴黎協定》提出将全球平均氣溫升幅控制在2攝氏度以内的目标下，我國天然氣消費量将于2040年達到峰值，約5800-6000億立方米，假設天然氣摻氫比例達到20%水平，預計到2050年可貢獻約80—90萬噸的氫氣需求。

■兼顧經濟性與低碳化

氫氣濃度相對較低時，氫氣的混合無需對基礎設施進行重大投資或改造，投資成本相對較小。若混合濃度超過20%，則需要對現有基礎設施和終端應用進行重大改變。上述項目負責人表示，天然氣摻氫示範的目的就是為了不進行大範圍的天然氣管道改造。由于此前示範的終端用戶為工業用戶，在終端設施改造上可以一對一把控，但如何對大規模的居民用戶終端進行入戶改造，将是一個比較複雜的工程。他建議，一方面要持續進行天然氣摻氫項目的示範研究，另一方面則需要推進終端燃氣具的技術叠代。“事實上，在氫進萬家的推進背景下，目前很多終端廠家已經開始進行産品的改造。”

同時，該項目負責人認為，天然氣摻氫項目的成本多少，關鍵在于是否有價格優勢，如果摻入的氫氣價格比天然氣便宜，則能為這一模式同時帶來經濟效益和減碳效益，而必備的大型摻混設備，已在石油化工業有相對成熟的技術，成本投入占比不大。

國聯證券的報告顯示，短期内，低比例的天然氣摻氫或可兼顧實現經濟性與低碳化。根據估算，假設摻氫混合比例為5%，每戶每年消耗1—1.8萬千瓦電能，那麼330萬戶家庭使用摻氫天然氣供暖，每年可減少約20萬噸二氧化碳排放。

■短期内以試點示範為主

雖然天然氣管道摻氫輸送在氫能産業化發展中具有重要的推廣價值，但上述負責人認為，短期内仍将以實驗研究和試點示範為主。

“氫氣會導緻管道發生氫脆，加速管道失效時間，降低其服役壽命，造成安全隐患，氫脆是摻氫最核心最關鍵的問題，需要将這一問題包含到管道整體評估中。”上述負責人建議，應針對不同管道的使用年限、使用環境、材料、連接工藝等評估，再決定摻氫比例，但國内目前沒有設定相關标準。

“首先需要說服燃氣公司一起推進這類項目，其次要通過政府的安全審核，加上天然氣摻氫還在起步階段，要實現跨城區、大範圍的項目難度較大。居民對于燃氣具等終端設備的改造是否接受也需要進一步的調研。”上述項目負責人表示。

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