受俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)影響，歐洲天然氣供應(yīng)已經(jīng)呈現(xiàn)下降的緊張趨勢(shì)。天然氣管網(wǎng)摻氫輸送再次受到能源界的諸多關(guān)注。
前景光明：天然氣摻氫應(yīng)運(yùn)而生氣態(tài)氫的儲(chǔ)運(yùn)有純氫管道輸送、天然氣管道摻氫輸送兩種方式，管道輸氫能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、大規(guī)模、低能耗等儲(chǔ)運(yùn)優(yōu)點(diǎn)。想對(duì)比而言，純氫管道輸送面臨的安全性問(wèn)題較少，但目前我國(guó)純氫管道建設(shè)剛剛起步，還未形成大規(guī)模管網(wǎng)形式，且礙于成本及技術(shù)問(wèn)題，純氫管道輸送還需幾年準(zhǔn)備和發(fā)展?；诖诵蝿?shì)，我國(guó)已開(kāi)展天然氣管道摻氫輸送的示范應(yīng)用項(xiàng)目，探索天然氣摻氫實(shí)踐。我國(guó)是世界上制氫量最大的國(guó)家，近年來(lái)我國(guó)天然氣管網(wǎng)基本建成，實(shí)現(xiàn)了天然氣干線管道的互聯(lián)互通；天然氣管網(wǎng)總里程約為11萬(wàn)km，據(jù)估算，2025年天然氣管網(wǎng)總里程將達(dá)到16.3萬(wàn)km，天然氣摻氫將會(huì)有更大發(fā)展。歐洲此前有項(xiàng)目實(shí)踐得出結(jié)論，在天然氣管網(wǎng)中摻氫比例控制在20%以下，可保證安全問(wèn)題。目前歐洲一些國(guó)家，已經(jīng)在天然氣中摻入10%左右的氫氣輸送給千家萬(wàn)戶加以利用，荷蘭Ameland于2008－2011年開(kāi)展了有關(guān)將風(fēng)電制氫摻入當(dāng)?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?jǐn)?shù)達(dá)到12%。
我國(guó)今年出臺(tái)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》中明確表明：開(kāi)展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點(diǎn)示范。逐步構(gòu)建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲(chǔ)運(yùn)體系。此外，天津市、四川省、河北省、北京市、廣東省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中均有提及“天然氣摻氫”技術(shù)及示范應(yīng)用。
據(jù)了解，國(guó)家電投“朝陽(yáng)可再生能源摻氫示范項(xiàng)目”是國(guó)內(nèi)天然氣摻氫技術(shù)的首次嘗試，其燃?xì)廨啓C(jī)摻氫燃燒示范項(xiàng)目已正式投運(yùn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)天然氣管道摻氫示范項(xiàng)目的空白。關(guān)鍵阻礙：技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的雙重壓力
管道輸氫及天然氣管網(wǎng)摻氫技術(shù)面臨的首要難題就是“氫脆”。氫脆是在低溫下形成的，鋼制管道的氫脆是由于管道內(nèi)壁受到氫氣的侵蝕，造成材料塑性和強(qiáng)度降低，并因此而導(dǎo)致的脆斷或延遲性的脆性破壞。應(yīng)根據(jù)不同的氫脆機(jī)理，制定相應(yīng)的防護(hù)方法。CGA－5.6－2005《HydrogenPipelineSystem》研究表明，當(dāng)天然氣摻氫體積比≤10%時(shí)，可使用不高于X52鋼級(jí)的管道直接運(yùn)輸，鋼級(jí)高于X52的天然氣管道需要進(jìn)行氫脆試驗(yàn)。天然氣與氫氣在能量密度、爆炸極限、擴(kuò)散系數(shù)等特性方面又有明顯差別，使得天然氣摻氫輸送對(duì)管材的適應(yīng)性有特定要求，也會(huì)對(duì)壓縮機(jī)、調(diào)壓器、儲(chǔ)氣庫(kù)、儲(chǔ)罐、閥門(mén)等關(guān)鍵設(shè)備性能產(chǎn)生潛在影響。已有研究表明，利用天然氣管網(wǎng)輸送低摻氫比天然氣，原有管網(wǎng)的適應(yīng)性較好；輸送高摻氫比天然氣，則需要更新（或改造）原有管材及設(shè)備，升級(jí)安全防控與應(yīng)急技術(shù)體系。基于此，摻氫比例至關(guān)重要。目前各國(guó)關(guān)于摻氫比例的問(wèn)題尚且沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也沒(méi)有明確表示具體應(yīng)用場(chǎng)景下的摻氫比例。我國(guó)已發(fā)布的氫能相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有90余項(xiàng)，但涉及天然氣摻氫技術(shù)的僅有《車(chē)用壓縮氫氣天然氣混合燃?xì)狻罚℅B/T 34537—2017）1項(xiàng)。縱觀我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史，天然氣管網(wǎng)摻氫從技術(shù)突破到項(xiàng)目的示范應(yīng)用，再到千家萬(wàn)戶的普及和發(fā)展，還有很長(zhǎng)一段路要走。標(biāo)準(zhǔn)的制訂以及體系的建立也離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)上下游的合力支持。天然氣摻氫技術(shù)注定面臨諸多挑戰(zhàn)，但面對(duì)清潔能源將成為未來(lái)能源主力的趨勢(shì)，天然氣管網(wǎng)摻氫都是幫助商業(yè)、民用及交通領(lǐng)域解決諸多問(wèn)題的最佳解決方案之一。
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2022-07-28
氫能觀察張贏415660
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