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在管道輸氫領(lǐng)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(yīng)用于交通用能、分布式發(fā)電等領(lǐng)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(yīng)用的技術(shù)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(shù)的研究與示范，目前正處于商業(yè)化導(dǎo)入階段。截至2020年，全球共有40多個示范工程。應(yīng)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(shè)備的燃料，其次是供應(yīng)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(yīng)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(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)，開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范，逐步構(gòu)建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出開展天然氣管道摻氫示范應(yīng)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(shè)補貼（按摻混站設(shè)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(yīng)用的規(guī)模化及生產(chǎn)體系建設(shè)。

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(shè)計、可研、規(guī)劃階段的示范性項目有8個，摻氫示范項目設(shè)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(shù)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(yīng)用提供借鑒。

具有五方面益處

天然氣摻氫技術(shù)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(yīng)安全的有效途徑。發(fā)展天然氣摻氫技術(shù)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(yù)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)?；l(fā)展。我國天然氣管道基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)已基本形成，現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)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(lǐng)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(shù)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(shù)有助于實現(xiàn)我國終端利用的碳減排，預(yù)計到2030年，天然氣摻氫技術(shù)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(yīng)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(yīng)壓力，預(yù)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(lǐng)域高端裝備制造技術(shù)水平，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。預(yù)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(shè)計方面缺乏相關(guān)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(shè)計院、關(guān)鍵設(shè)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(guān)技術(shù)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)模化應(yīng)用。

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(shù)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(chǔ)上，完善天然氣摻氫工程建設(shè)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(yīng)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(dǎo)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(gòu)合作，集中優(yōu)勢力量攻關(guān)，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(dǎo)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(gòu)建天然氣摻氫適應(yīng)性評估方法及數(shù)據(jù)庫平臺，積極推進天然氣摻氫的應(yīng)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(shè)備和終端用戶的適應(yīng)性評估，形成開展天然氣摻氫示范工程建設(shè)的評估流程，持續(xù)收集基礎(chǔ)研究和示范工程測試數(shù)據(jù)，促進形成行業(yè)共識，指導(dǎo)新建項目建設(shè)。

成立天然氣摻氫國家級工程技術(shù)研究中心，加強天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研究。建立天然氣摻氫綜合試驗平臺，深化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。培養(yǎng)復(fù)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(shè)和人才培養(yǎng)，推動開展天然氣摻氫領(lǐng)域國際科研合作和技術(shù)交流。 

原標題：天然氣摻氫：大規(guī)模開發(fā)綠氫的前奏