利用在役天然氣管道進行摻氫輸送，被業(yè)內(nèi)認為是未來實現(xiàn)氫能大規(guī)模輸送、解決氫能供需錯配的重要方向之一。
當前，我國天然氣管道摻氫輸送相關(guān)技術(shù)研究如火如荼。前不久，中國石油在寧夏銀川寧東天然氣摻氫管道示范項目上實現(xiàn)最高摻氫比例24%的新突破，并安全平穩(wěn)運行100天。近日，由國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司科學技術(shù)研究總院主編的《天然氣長輸管道摻氫輸送適應性評價技術(shù)指南》（以下簡稱《指南》）正式啟動，標志著我國天然氣長輸管道摻氫輸送領(lǐng)域第一個團體標準即將出爐。
利用在役天然氣管道進行摻氫輸送，被業(yè)內(nèi)認為是未來實現(xiàn)氫能大規(guī)模輸送、解決氫能供需錯配的重要方向之一。不過，與純氫不同，摻混氫氣的天然氣具有不同的物理化學特性。那么，在終端利用環(huán)節(jié)，摻氫天然氣有哪些應用場景？又有哪些問題需要解決？
具備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)
據(jù)《中國能源報》記者了解，《指南》規(guī)定了天然氣長輸管道摻氫輸送時進行管道適應性評價所遵循的技術(shù)要點，包括適應性評價的層次、流程、要素和方法，適用于在役天然氣長輸管道進行摻氫輸送的適應性評價，新建管道可參考執(zhí)行。
在近日舉辦的世界氫能技術(shù)大會氫能安全技術(shù)論壇上，中國石油天然氣管道工程有限公司副總經(jīng)理李國輝指出：“要解決我國氫能資源市場錯配問題，未來中長距離的儲運需求非常大，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題。預測到2050年，氫能規(guī)模達到7000萬噸，一半以上需要管道輸送。”
中國城市燃氣協(xié)會日前發(fā)布的《天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究報告》（以下簡稱稱《報告》）預測，“十四五”時期，新增天然氣管道摻氫示范項目15-25個，摻氫比例3%-20%，氫氣消納量15萬噸/年，總長度1000公里以上。其中新增長輸天然氣管道摻氫示范項目2-5個，摻氫比例3%，氫氣消納量10萬噸/年，總長度800公里以上。新增城鎮(zhèn)燃氣摻氫示范項目10-20個，摻氫比例3%-20%，氫氣消納量5萬噸/年，總長度200公里以上。
在中國城市燃氣協(xié)會理事長劉賀明看來，我國具備較好的發(fā)展天然氣管道摻氫輸送技術(shù)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。“目前我國城鎮(zhèn)天然氣管道為113.5萬公里，用氣人口為5.3億人。未來15-20年，我國天然氣將得到進一步發(fā)展，天然氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將為氫能運輸和儲存提供更大可能性與空間。”
已有項目實踐
摻氫天然氣終端應用目前已有多個項目研究實踐。2021年，國內(nèi)首個“綠氫”摻入天然氣示范項目在民用終端應用驗證方面取得新進展。國家電投集團燕山湖發(fā)電有限公司聯(lián)合國家電投集團科學技術(shù)研究院，在遼寧朝陽天然氣摻氫示范現(xiàn)場組織召開天然氣摻氫輸送應用成果見證會，多家能源和燃氣企業(yè)代表共同見證了摻氫天然氣在民用燃氣具上的成功點火，為后續(xù)推動天然氣摻氫管道輸送技術(shù)普及奠定了重要基礎(chǔ)。
去年，國家電力投資集團所屬北京重型燃氣輪機技術(shù)研究有限公司、國家電投湖北分公司在荊門綠動能源有限公司成功實現(xiàn)SGT-800燃機30%摻氫燃燒改造。這是中國首次在重型燃機商業(yè)機組上成功實施高比例摻氫燃燒改造試驗，改造后的機組具備0%-30%摻氫運行條件下自由切換的靈活性。經(jīng)測算，在混燒30%氫氣的情況下，每年可減少超過1.8萬噸二氧化碳排放。
“目前摻氫天然氣直接燃燒的應用場景可分為民用和工業(yè)用，其中民用主要針對家用燃燒器具，例如燃氣灶具、燃氣熱水器等；工業(yè)主要用于工廠內(nèi)大型鍋爐燃燒和發(fā)電廠內(nèi)大型燃氣輪機燃燒。”北京石油化工學院氫能研究中心副研究員李敬法對《中國能源報》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單方便，在一定的摻氫比范圍內(nèi)無需改造燃燒器具。”
“目前摻氫天然氣直接燃燒在民用和工業(yè)領(lǐng)域的應用均較少，只有小規(guī)模定點示范，主要受限于摻氫燃燒器具不成熟、缺乏相應法律法規(guī)及標準規(guī)范以及較高的氫氣成本等因素。”李敬法進一步指出，“但目前國內(nèi)外正在開展針對摻氫鍋爐及摻氫燃氣輪機的研究，未來摻氫天然氣有望在工業(yè)上實現(xiàn)大規(guī)模應用。”
應用前景廣闊
中國城市燃氣協(xié)會的《報告》對“十四五”期間的終端應用目標做出展望：終端用戶實現(xiàn)民用摻氫天然氣區(qū)域性示范應用，總用戶數(shù)超過1萬戶。此外開展1-2處工業(yè)鍋爐、大型采暖鍋爐、燃氣輪機等大型設(shè)備示范應用。
在李敬法看來：“未來摻氫天然氣的主要應用方向是工業(yè)應用，主要原因是工業(yè)應用為較單一用戶，對摻氫天然氣的應用管理更容易、風險更可控，且應用規(guī)模大。不過，要實現(xiàn)終端的大規(guī)模應用，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、燃氣輪機等；其次是制定相應的法律法規(guī)和標準規(guī)范，使得摻氫天然氣的應用‘有法可依’；再次是加強摻氫天然氣應用的安全風險管理，保證摻氫天然氣的應用安全。”
劉賀明認為，我國天然氣摻氫產(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、企業(yè)主導、多方參與、利益共享為原則，加強天然氣摻氫示范項目的研究與布局，推動天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。
《報告》建議加強“政產(chǎn)學研用”機構(gòu)合作，促進全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，建立有效的共享平臺與合作機制；同時構(gòu)建天然氣摻氫適應性評估方法及數(shù)據(jù)庫平臺，積極推進天然氣摻氫應用示范，實現(xiàn)“氫進萬家”；此外，要培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才，成立國家級工程技術(shù)研究中心，加強天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研究。
