本报记者　程晓丽
 

　　“天然气掺氢技术作为氢能与天然气融合发展的纽带，是助力实现我国‘双碳’目标的有效途径之一。”在近日由中国城市燃气协会主办的《天然气管道掺氢输送及终端利用可行性研究》(以下简称《研究》)成果发布会上，与会嘉宾一致认为，天然气掺氢技术对调整优化产业结构、能源结构，实现减污降碳协同效应意义重大。

　　深度脱碳的重要选择

　　天然气掺氢技术是将氢气以一定体积比例掺入天然气中，形成掺氢天然气，通过现有天然气管道进行输送，可直接替代部分天然气使用的一种能源技术。

　　在众多氢能相关技术中，天然气掺氢技术已经成为能源领域的新热潮。大量研究结果表明，天然气与氢气融合发展是实现深度脱碳的重要选择。“通过天然气管道掺氢技术，既能高效低成本地输送氢气，解决大规模可再生能源消纳的问题，又能降低化石能源利用过程碳排放强度。”中国城市燃气协会理事长刘贺明表示。

　　北京市煤气热力工程设计院有限公司道石研究院总工程师王洪建给出印证：“按照我国天然气消费量计算，当天然气掺氢比例为10%(体积比)时，具备300多万吨/年的氢气消纳能力，可进一步提高可再生能源在能源生产结构中的渗透率。”

　　由于当前氢能储运环节仍是氢能产业链发展短板，天然气掺混氢气有利于氢的低成本储运和规模化利用。以掺氢比例10% ~ 20%之间计算，等热值碳减排量在3.5% ~ 7.6%之间;充分利用已有燃气管网基础设施，大规模、长距离输氢成本每百公里为0.3~0.8元/千克，大幅低于长管拖车和液氢罐车。

　　“我国具备发展天然气管道掺氢输送技术的产业基础。”刘贺明指出，截至2021年年底，我国天然气管道总里程为1.16×105千米。在未来的15~20年我国天然气将得到进一步发展，天然气管网基础设施的建设，将为氢能运输和储存提供更大可能性与空间。可以预见，天然气管道掺氢输送技术将迎来广阔的发展利好空间。

　　打开氢气应用场景

　　天然气掺氢扩大了氢气的运用场景，不仅能增加天然气的燃烧值，还可以利用天然气管道等基础设施，对现阶段氢气运输、氢能的广泛及规模运用开拓更多的可能性。

　　王洪建表示，天然气掺氢可直接用于工业用户(内燃机、燃气轮机、工业锅炉等)，也可用于居民和商业用户(燃气灶、壁挂炉等)。

　　比如，根据国家电力投资集团有限公司数据，仅湖北省荆门市一台54兆瓦的燃机，掺氢30%后，每年可减少二氧化碳排放1.8万吨以上。

　　又如，2019年已投产运行的辽宁省朝阳市天然气掺氢示范项目，是国内天然气掺氢技术的首次尝试。民用燃气具与工业锅炉在运行周期内均使用正常，填补了国内天然气管道掺氢示范项目的空白。

　　再如，近日，河北省张家口市20户居民实现了天然气掺氢入户，将“绿氢”混入天然气，通过管道输送至小区居民家中。

　　相关数据显示，截至2020年年底，全球天然气掺氢项目约40个。多个国家已将天然气掺氢的应用列入到国家规划中，旨在通过天然气掺氢技术实现建筑和工业供热领域深度脱碳。

　　推广面临多重挑战

　　掺氢作为天然气领域减污降碳的一种有效方式，虽然发展潜力和环保价值备受认可，但大规模推广仍面临多重挑战。

　　刘贺明坦言，一方面是在顶层设计上缺乏相关专项规划，相关标准体系也不完善;另一方面由于氢气在密度、热值、扩散特性、燃烧特性等物理化学性质上与天然气有很大的差异，在管网方面存在掺混均匀性、材料相容性等风险;在终端利用方面还存在燃料互换性、安全性等不利影响。

　　对此，住房和城乡建设部于2022年批准了科学技术计划立项工作，支持中国城市燃气协会牵头组织业内50多家单位，开展了“天然气管道掺氢输送及终端利用可行性研究”，共同研究掺氢天然气管输和利用的技术可行性、安全性、经济性及碳减排潜力，旨在推动更多天然气掺氢示范项目建设落地应用。

　　刘贺明强调，推动天然气掺氢产业规模化发展，亟须以政府引导、企业主导、多方参与、利益共享为原则，加强天然气掺氢示范项目的研究与布局。

　　《研究》建议，一是制定氢气管道输送(掺氢/纯氢)专项规划，统筹推进天然气掺氢规模化应用;二是建立健全符合我国国情的天然气掺氢产业安全监管、技术与运营管理标准体系，保障天然气掺氢产业健康安全有序发展;三是加大对天然气掺氢全产业链的补贴政策及金融支持，探索碳交易办法，推动产业可持续发展;四是加强“政产学研用”机构合作，促进全产业链协同发展，建立有效的共享平台与合作机制;五是构建天然气掺氢适应性评估方法及数据库平台，积极推进天然气掺氢的应用示范，实现“氢进万家”;六是培养复合型创新人才，成立国家级工程技术研究中心，加强天然气掺氢关键技术研究。

　　天然气掺氢不仅是燃气行业积极推动减污降碳协同增效的关键举措，也是住房和城乡建设领域实现“双碳”目标的必由之路。相信在不久的将来，该技术必会得到稳健发展。