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近日，國(guó)家電投中央研究院參與的“天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目在張家口市召開(kāi)啟動(dòng)會(huì)。

圖1 啟動(dòng)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

據(jù)悉，該項(xiàng)目的氫源來(lái)自鴻華清潔能源有限公司在張家口建設(shè)的一座制氫廠，制氫廠預(yù)計(jì)每年可生產(chǎn)氫氣約1000噸。該廠所產(chǎn)氫氣經(jīng)純化后分3路向外輸送，其中一路將與張家口市政燃?xì)夤芫W(wǎng)摻混，應(yīng)用于民用灶具及HCNG汽車。相關(guān)人士透露，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年可向張家口市區(qū)輸送氫氣440萬(wàn)立方米，使天然氣用量每年減少158萬(wàn)立方米，碳排放每年減少3200噸。

天然氣摻氫燃料簡(jiǎn)稱HCNG（Hydrogen enriched with Compressed Natural Gas）又名Hythane，是將氫氣與天然氣按一定比例混合而得到的代用氣體燃料，是“淺氫燃料”的一種。

由于氫氣具有燃燒速度快，燃燒界限寬，比熱值小，淬熄長(zhǎng)度長(zhǎng)等特點(diǎn)；因此，天然氣中摻入氫氣可以改變天然氣的燃燒特性。

不過(guò)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于天然氣管網(wǎng)摻氫的范例極少。除了上述河北天然氣管網(wǎng)摻氫項(xiàng)目之外，國(guó)內(nèi)首個(gè)電解制氫摻入天然氣項(xiàng)目朝陽(yáng)可再生能源摻氫示范項(xiàng)目第一階段工程已經(jīng)圓滿完工。據(jù)悉，該項(xiàng)目利用燕山湖發(fā)電公司現(xiàn)有10Nm3/h堿液電解制氫站新建氫氣充裝系統(tǒng)，氫氣經(jīng)壓縮瓶?jī)?chǔ)后通過(guò)集裝箱式貨車運(yùn)至摻氫地點(diǎn)；廠外在朝陽(yáng)朝花藥業(yè)公司建設(shè)天然氣摻氫設(shè)施，實(shí)現(xiàn)天然氣摻氫示范。

除此之外，在不久之前，全球首批在天然氣管網(wǎng)摻入10%氫氣的公司之一意大利的Snam與國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)正式簽署戰(zhàn)略合作諒解備忘錄。據(jù)悉，雙方將開(kāi)展聯(lián)合研發(fā)活動(dòng)，以進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換以及氫行業(yè)的試驗(yàn)；同時(shí)考慮中國(guó)及全球范圍內(nèi)潛在的聯(lián)合投資。

氫云鏈了解到，天然氣摻氫相關(guān)應(yīng)用技術(shù)在2000年之后開(kāi)始被深入研究。而在全球范圍內(nèi)，據(jù)IEA數(shù)據(jù)顯示，截止2019年，全球各國(guó)有37個(gè)示范項(xiàng)目正在研究天然氣網(wǎng)絡(luò)中摻氫。而研究項(xiàng)目中包括通過(guò)天然氣配送網(wǎng)絡(luò)摻氫為家庭和企業(yè)供熱可行性、測(cè)試天然氣網(wǎng)絡(luò)摻氫比例對(duì)天然氣輸配關(guān)鍵設(shè)備、材料、終端設(shè)備和電器的影響、摻氫天然氣地下儲(chǔ)存的技術(shù)和監(jiān)測(cè)要求等。表1為國(guó)內(nèi)外天然氣配送網(wǎng)絡(luò)摻氫典型項(xiàng)目案例。

表1 國(guó)內(nèi)外天然氣配送網(wǎng)絡(luò)摻氫典型項(xiàng)目案例

不過(guò)，由于氫氣介質(zhì)的特殊性，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面存在的問(wèn)題也是十分突出，例如，公眾對(duì)摻氫天然氣認(rèn)知程度較低、摻氫將降低天然氣網(wǎng)絡(luò)輸送量、天然氣管網(wǎng)摻氫比例限制多以及安全和成本問(wèn)題都限制了天然氣摻氫的發(fā)展。

然而，氫云鏈認(rèn)為降低碳排放是全球所有國(guó)家的使命，氫以清潔、高熱值和零排放的優(yōu)勢(shì)未來(lái)必將成為完成這項(xiàng)使命的主角。

目前，氫的運(yùn)輸是整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，經(jīng)濟(jì)性和安全性都有待完善。不過(guò)，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，在全國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建中，從氫氣運(yùn)輸方案經(jīng)濟(jì)分析來(lái)看，應(yīng)該從大規(guī)模制氫企業(yè)向城市門戶的氫氣輸送主干道應(yīng)當(dāng)以氫氣管道為主，其低廉的運(yùn)輸成本將有利于大規(guī)模制氫企業(yè)布局于生產(chǎn)成本低的區(qū)域。

此外，由于現(xiàn)有研究成果尚不能較全面考慮實(shí)際情況，因此在技術(shù)方面也需要繼續(xù)加強(qiáng)研究。例如加強(qiáng)管道材料與摻氫天然氣的相容性試驗(yàn)，充分考慮摻氫引起的泄漏速率加快、可燃范圍增大及燃燒速率加快等影響，全面研究摻氫天然氣的泄漏與燃燒爆炸問(wèn)題等等；

最后，氫云鏈認(rèn)為由于天然氣摻氫具備投資成本低，接觸終端客戶多，經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生快，特別是在技術(shù)方面的問(wèn)題解決以后，未來(lái)商業(yè)化推廣會(huì)相對(duì)容易，其很有可能成為較早產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值的氫能領(lǐng)域。