在管道輸氫領域，國內(nèi)石油企業(yè)間的競賽已經(jīng)開始。

日前，中國石油對外發(fā)布消息稱，利用現(xiàn)有天然氣管道摻氫的比例已逐步達到24%。此外，中國石化稱，擬建起于內(nèi)蒙古烏蘭察布市、終點為北京燕山石化的“西氫東送”輸氫管道示范工程。

面對能源低碳轉(zhuǎn)型的趨勢，天然氣摻氫是氫能發(fā)展的重要方向，也是助力我國實現(xiàn)“雙碳”目標的有效途徑之一。

“氫進萬家”

利用天然氣管網(wǎng)將摻氫天然氣輸送到下游用戶之后，終端利用的主要方式有兩種：一是直接利用摻氫天然氣，用于居民和商業(yè)用戶（燃氣灶、壁掛爐等）、工業(yè)用戶（內(nèi)燃機、燃氣輪機、工業(yè)鍋爐等），是實現(xiàn)“氫進萬家”的重要途徑；二是間接利用摻氫天然氣，可在適合的條件下（摻氫比例≥15%），將摻氫天然氣中的氫氣進行提純，應用于交通用能、分布式發(fā)電等領域，與純氫利用路線相融合，實現(xiàn)摻氫/純氫利用協(xié)同發(fā)展。

天然氣摻氫具備大規(guī)模推廣應用的技術可行性和經(jīng)濟可行性。全球多國積極開展天然氣摻氫技術的研究與示范，目前正處于商業(yè)化導入階段。截至2020年，全球共有40多個示范工程。應用場景主要是將摻氫天然氣輸送到城市燃氣管網(wǎng)或區(qū)域管網(wǎng)，作為工商業(yè)和居民用戶終端設備的燃料，其次是供應壓縮氫氣天然氣混合燃氣（HCNG）汽車和供暖管網(wǎng)使用。目前各國應用的天然氣摻氫比例一般為5%~30%。以不顯著改變管道和終端燃燒設備為前提，20%是多數(shù)國家天然氣管網(wǎng)能接受的最高摻氫比。德國、英國、澳大利亞等國已將天然氣摻氫列入能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，并把利用現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)進行100%氫氣的輸送作為未來的發(fā)展目標。

我國天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)起步較晚，但是發(fā)展較快，目前正處于工程示范驗證階段?！稓淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》提出要統(tǒng)籌推進氫能基礎設施建設，開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范，逐步構建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系?！丁笆奈濉蹦茉搭I域科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出開展天然氣管道摻氫示范應用。2021年，山東省濰坊市明確了摻氫天然氣的發(fā)展定位和示范項目建設補貼（按摻混站設備投資額的30%進行補貼，單個摻混站補貼≤200萬元），以推進摻氫應用的規(guī)?；吧a(chǎn)體系建設。

目前，國內(nèi)處于運行階段的示范性項目有2個，摻氫比為10%；處于試驗階段的示范項目有1個；處于施工階段的示范性項目有3個；處于設計、可研、規(guī)劃階段的示范性項目有8個，摻氫示范項目設計規(guī)?？蛇_到20.5萬噸氫氣/年。事實上，氫氣對于城市燃氣企業(yè)來說并不陌生，在人工煤氣中含有20%~50%的氫氣，特別是香港的城燃管網(wǎng)中氫氣比例高達50%，且已安全運行近50年，在富氫燃氣生產(chǎn)、運營方面積累了豐富的經(jīng)驗?？傮w而言，國內(nèi)的天然氣摻氫項目較少，基本處于示范驗證階段，缺乏系統(tǒng)性的技術成果，管道摻氫比的安全范圍仍不明晰，但人工煤氣中含有高比例氫氣能夠長期安全運行，可為天然氣摻氫的應用提供借鑒。

具有五方面益處

天然氣摻氫技術既能實現(xiàn)氫能的大規(guī)模儲存，又能高效低成本地輸送氫氣，實現(xiàn)“氫進萬家”，是降低天然氣利用過程碳排放強度以及保障燃氣供應安全的有效途徑。發(fā)展天然氣摻氫技術的前景和意義主要體現(xiàn)在能源儲存、能源輸運、能源消費、能源安全、能源科技等五方面。

其一，能夠大規(guī)模利用可再生能源制取的綠氫，實現(xiàn)大規(guī)模氫儲能，有效解決大規(guī)?？稍偕茉聪{問題。由可再生能源制取的“綠氫”，被認為是氫能發(fā)展的未來方向和終極路線。以我國目前的天然氣消費量計算，通過天然氣摻氫比例為10%（體積比）時，具備300多萬噸/年的氫氣消納能力，消納1700多億千瓦時綠電。預計2030年通過天然氣管道摻氫可具備消納綠氫150萬噸的能力，可利用綠電834億千瓦時。

其二，可實現(xiàn)氫能長距離、低成本、大規(guī)模輸運，有助于突破運輸瓶頸，推動氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。我國天然氣管道基礎網(wǎng)絡已基本形成，現(xiàn)有的天然氣基礎設施及管網(wǎng)是一個巨大的輸送系統(tǒng)。天然氣管道摻氫輸送終端提氫的有效經(jīng)濟距離大于200千米，輸送成本為0.3~0.8元/（千克·百千米），大幅低于長管拖車和液氫罐車。

其三，有助于實現(xiàn)工業(yè)、建筑等領域的深度脫碳，實現(xiàn)“氫進萬家”，成為各國碳減排的戰(zhàn)略性選擇。在摻氫比例為10%和20%的情況下，可實現(xiàn)天然氣碳減排3.5%和7.6%（等熱值計量）。我國已將天然氣摻氫技術納入《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》。利用天然氣摻氫技術有助于實現(xiàn)我國終端利用的碳減排，預計到2030年，天然氣摻氫技術的碳減排潛力可達到10百萬~20百萬噸/年。

其四，有助于緩解天然氣供應壓力。當前我國天然氣對外依存度接近50%，到2040年前，我國對天然氣的需求仍處于增長階段。用摻氫天然氣作為燃料可緩解天然氣的供應壓力，預計2030年通過摻氫可替代天然氣約51億立方米/年。

其五，能夠帶動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的科技創(chuàng)新，提升國家能源領域高端裝備制造技術水平，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。預計到2030年，天然氣管網(wǎng)摻氫比例最高可達30%，每年約150萬噸綠氫摻入管網(wǎng)，全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值將達到500億元。

需系統(tǒng)解決輸送及利用難題

由于氫氣與天然氣存在密度、熱值、擴散特性、燃燒特性等方面的物性差異，天然氣管道摻氫會帶來三方面的挑戰(zhàn)：在管網(wǎng)方面存在材料相容性、管道完整性等風險；在終端燃燒器方面存在燃料互換性、安全性等影響；在頂層設計方面缺乏相關專項規(guī)劃及標準體系。發(fā)展天然氣管道摻氫輸送及終端利用涉及政府、天然氣中下游企業(yè)、氫能中上游企業(yè)、科研院所與設計院、關鍵設備制造企業(yè)等多個主體。為系統(tǒng)性解決天然氣管道摻氫輸送及終端利用相關技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，提出以下六點建議：

制定氫氣管道輸送（摻氫/純氫）專項規(guī)劃，制定適合國情的天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施路線圖，統(tǒng)籌推進天然氣摻氫規(guī)?；瘧?。

建立健全符合我國國情的天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)安全監(jiān)管、技術與運營管理標準體系，保障天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)健康安全有序發(fā)展。在現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)監(jiān)管框架的基礎上，完善天然氣摻氫工程建設的監(jiān)管審批流程。在加強核查燃氣管網(wǎng)安全狀況及保障氣體品質(zhì)滿足應用范圍的前提下，開放管網(wǎng)資源，為摻氫提供便利。

加大對天然氣摻氫全產(chǎn)業(yè)鏈的補貼政策及金融支持。加快制定產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)項目基準收益等投資論證的科學決策依據(jù)，堅持市場主導與政策驅(qū)動并行，逐步建立科學合理的產(chǎn)業(yè)補貼政策與退坡機制。

加強“政產(chǎn)學研用”機構合作，集中優(yōu)勢力量攻關，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。成立行業(yè)氫能專委會，引導行業(yè)培育健康可持續(xù)的天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，促進多方參與，攜手開辟天然氣摻氫發(fā)展的新局面；動員油氣企業(yè)和燃氣企業(yè)加大投入，組建天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。

構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的應用示范，實現(xiàn)“氫進萬家”。完善長輸管網(wǎng)、城鎮(zhèn)管網(wǎng)和點供用戶等不同場景下的氫源、管網(wǎng)設備和終端用戶的適應性評估，形成開展天然氣摻氫示范工程建設的評估流程，持續(xù)收集基礎研究和示范工程測試數(shù)據(jù)，促進形成行業(yè)共識，指導新建項目建設。

成立天然氣摻氫國家級工程技術研究中心，加強天然氣摻氫關鍵技術研究。建立天然氣摻氫綜合試驗平臺，深化基礎與應用研究，開展關鍵技術攻關。培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才，鼓勵高等學校加快氫能、天然氣、綜合能源等學科建設和人才培養(yǎng)，推動開展天然氣摻氫領域國際科研合作和技術交流。