天然氣摻氫技術可以利用電網(wǎng)無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，通過天然氣管網(wǎng)輸送到終端用戶。天然氣摻氫技術可實現(xiàn)能源儲存、能源輸運、能源消費、能源安全，在一定程度上可以實現(xiàn)天然氣輸送到純氫輸送的良好過渡，對氫能發(fā)展具有重要意義。

 

當前氫氣大規(guī)模儲運技術存在技術壁壘，現(xiàn)有的技術都不適用于當前的形式，將氫氣摻入天然氣中使用天然氣管道輸送為氫氣長距離、大規(guī)模運輸提供了新的思路。目前世界許多國家已經(jīng)逐步開展天然氣管網(wǎng)摻氫項目。

 

荷蘭

 

荷蘭Ameland于2008——2011年開展了有關將風電制氫摻入當?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數(shù)達到12%。

 

日本

 

日本三菱日立動力系統(tǒng)有限公司(MIPS)將體積分數(shù)為30%的摻氫天然氣通入大型燒燃氣輪機中進行測試。結果表明，MPS專用燃燒器燃燒摻氫天然氣可以實現(xiàn)燒燃氣輪機穩(wěn)定運行，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，減少了改造的成本。

 

英國

 

2020年1月，英國示范項目HyDeploy正式投入運營。該項目是英國首個向燃氣中注入氫氣以供家庭和企業(yè)使用的試點項目，向現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)中注入體積分數(shù)高達20%的氫氣，同時向100戶家庭和30棟教學樓提供摻氫天然氣。

 

德國

 

2019年8月，德國意昂(E.ON)的子公司Ava-con計劃將其天然氣管網(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)并和其他用戶設備進行“酸性試驗”。

 

國內(nèi)天然氣摻氫應用項目示范

 

今年2月，國內(nèi)首個天然氣摻氫應用示范項目完成入戶通氣。該示范為國家電投集團中央研究院參與的河北省重點研發(fā)計劃項目——《天然氣摻氫關鍵技術研發(fā)及應用示范》中的研究任務。項目參與人員在示范現(xiàn)場完成了混氣撬調(diào)試、富氫灶具安裝、通氣入戶及灶具點火等系列工作流程后，將綠氫混入天然氣，通過管道輸送至該小區(qū)20戶居民家中。

 

2021年12月23日，國家電投荊門綠動電廠在運燃機成功實現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和運行，機組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運行模式的兼容能力。這是我國首次在重型燃機商業(yè)機組上實施摻氫燃燒改造試驗和科研攻關，也是全球范圍內(nèi)首個在天然氣商業(yè)機組中進行摻氫燃燒的聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供示范項目。

 

近年來我國天然氣管網(wǎng)基本建成，總里程約為11萬公里，實現(xiàn)了天然氣干線管道的互聯(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，通過天然氣管網(wǎng)將摻氫天然氣輸送至終端用戶，隨后或者直接利用、或者提氫后分別單獨使用，將大幅提升氫能的時空調(diào)配規(guī)模與效率，實質(zhì)性推動我國氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

 

2021年，我國能源消費總量為52.4億tce，其中天然氣表觀消費量為3726億m3（同比增長12.7%）；結合天然氣產(chǎn)量（2076億m3，同比增長7.8%）來看，我國天然氣供需存在明顯缺口。

 

在碳達峰、碳中和目標下，天然氣作為清潔低碳的終端能源類型，能夠與可再生能源發(fā)展形成良性互補的供能格局；2030年，我國天然氣年消費量將達到5500億——6000億立方米，年產(chǎn)量在2500億立方米左右，供應壓力進一步加大 。摻氫天然氣能夠利用氫氣替代一部分天然氣消費，若按摻氫比（體積比）10%——20%測算，同等熱值下，預計每年可替代100億——200億立方米，將在一定程度上緩解天然氣的供應緊張問題。摻氫天然氣的多元化終端應用，將促進氫能生產(chǎn)與終端用能雙向協(xié)同，在參與保障天然氣供應安全的同時，實現(xiàn)“氫進萬家”。

 

盡管天然氣摻氫面臨技術和標準法規(guī)的雙重壓力，但已是勢在必行。天然氣摻氫是從天然氣供應到純氫供應之路上必經(jīng)一環(huán)，可以實現(xiàn)從天然氣到氫氣的過渡與轉(zhuǎn)變。結合我國現(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為我國能源供應提供良好方向。