近日，国家电投上线了国内首个绿氢掺入天然气示范项目，将可再生能源电解水制取的绿氢与天然气掺混后供民用燃气锅炉使用。业内认为，该项目是掺氢天然气示范项目在民用终端应用验证方面的新进展。
不过，由于天然气掺氢产业在国内尚处于起步阶段，仍面临安全隐患不明晰、标准规范缺乏、行政审批难、终端用户设备适用性待考等难题。
具备良好条件
国内首个电解制氢掺入天然气项目“朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程”位于辽宁省朝阳市。项目负责人告诉记者，此次绿氢掺入天然气示范项目加入了民用领域示范，将终端应用场景设置在厨房，绿氢与天然气掺混后供燃气锅炉使用。
“探索的初衷，一方面可以利用氢气替代部分天然气提供热能和电能，同时降低碳排放；另一方面，充分利用现有的天然气主干管网和庞大的支线管网掺氢运输，实现低成本的氢气大规模、大范围运输，从而降低氢气价格。”一位新能源行业研究专家告诉记者。
目前，我国天然气管道网络系统框架已基本形成。从消费端来看，截止到2020年底，我国天然气年消费量已达到3250亿立方米，占2020年全球需求量约8.5%，其中，90%天然气以燃烧的方式应用于城燃、发电以及工业能源。国联证券的报告分析认为，我国天然气管道输送技术成熟，为天然气掺氢提供了实践基础，同时，掺氢可以减少天然气燃烧带来的二氧化碳排放问题。
据国家发改委能源研究所数据，在《巴黎协定》提出将全球平均气温升幅控制在2摄氏度以内的目标下，我国天然气消费量将于2040年达到峰值，约5800-6000亿立方米，假设天然气掺氢比例达到20%水平，预计到2050年可贡献约80—90万吨的氢气需求。
兼顾经济性与低碳化
氢气浓度相对较低时，氢气的混合无需对基础设施进行重大投资或改造，投资成本相对较小。若混合浓度超过20%，则需要对现有基础设施和终端应用进行重大改变。上述项目负责人表示，天然气掺氢示范的目的就是为了不进行大范围的天然气管道改造。由于此前示范的终端用户为工业用户，在终端设施改造上可以一对一把控，但如何对大规模的居民用户终端进行入户改造，将是一个比较复杂的工程。他建议，一方面要持续进行天然气掺氢项目的示范研究，另一方面则需要推进终端燃气具的技术迭代。“事实上，在氢进万家的推进背景下，目前很多终端厂家已经开始进行产品的改造。”
同时，该项目负责人认为，天然气掺氢项目的成本多少，关键在于是否有价格优势，如果掺入的氢气价格比天然气便宜，则能为这一模式同时带来经济效益和减碳效益，而必备的大型掺混设备，已在石油化工业有相对成熟的技术，成本投入占比不大。
国联证券的报告显示，短期内，低比例的天然气掺氢或可兼顾实现经济性与低碳化。根据估算，假设掺氢混合比例为5%，每户每年消耗1—1.8万千瓦电能，那么330万户家庭使用掺氢天然气供暖，每年可减少约20万吨二氧化碳排放。
短期内以试点示范为主
虽然天然气管道掺氢输送在氢能产业化发展中具有重要的推广价值，但上述负责人认为，短期内仍将以实验研究和试点示范为主。
“氢气会导致管道发生氢脆，加速管道失效时间，降低其服役寿命，造成安全隐患，氢脆是掺氢最核心最关键的问题，需要将这一问题包含到管道整体评估中。”上述负责人建议，应针对不同管道的使用年限、使用环境、材料、连接工艺等评估，再决定掺氢比例，但国内目前没有设定相关标准。
“首先需要说服燃气公司一起推进这类项目，其次要通过政府的安全审核，加上天然气掺氢还在起步阶段，要实现跨城区、大范围的项目难度较大。居民对于燃气具等终端设备的改造是否接受也需要进一步的调研。”上述项目负责人表示。
