在第四屆世紀(jì)氫能與燃料電池大會論壇上，國家電投集團(tuán)中央研究院資深研究員崔崇作了關(guān)于《天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用示范的問題》主題演講。

在演講中，崔崇從天然氣摻氫背景、天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)以及天然氣摻氫應(yīng)用示范問題三方面展開分析。

天然氣摻氫背景

目前全國天然氣消費量3945.3億立方米，同比增長7.6%。其中90%用于能源、燃料。氫氣消費量約3700萬噸（約合4100億立方米），其中80%用于化工產(chǎn)業(yè)。2023年我國進(jìn)口天然氣約為1700億立方米，若按20%比例摻氫，消耗氫氣約1000億立方米，可減少340億立方米天然氣進(jìn)口量，降低能源對外依存度。

天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)
崔崇表示，新建及現(xiàn)役天然氣管道摻氫輸送存在氫損傷和加速失效問題，要對天然氣管道以及后續(xù)管網(wǎng)，家用的燃?xì)饩撸罄m(xù)工業(yè)用戶的設(shè)備做全鏈條摻氫適應(yīng)性評估。
安全性管控方面，制、儲、輸、摻、分、用整個鏈條如何管控，與純天然氣泄露有什么區(qū)別？實驗表明，30%及以下的摻氫天然氣泄露可以用現(xiàn)有天然氣監(jiān)測手段，燃爆的下限根據(jù)研究也可以用現(xiàn)有天然氣監(jiān)測手段。
關(guān)鍵設(shè)備方面，摻氫混氣撬主要是控制氫氣濃度不要超標(biāo)，超過10%就會切斷氫氣泄露。對于摻氫精度，老百姓家里燒無所謂，10%幾以下的都行，但是如果燃機(jī)要求正負(fù)1%的濃度，現(xiàn)有設(shè)備能夠做到1%的精度監(jiān)控的就是摻氫混氣撬。
氫分離純化裝置是低成本低濃度摻氫天然氣提氫的設(shè)備，可以在低含氫量（5%-20%）混合氣中分離氫氣，氫氣回收率高：≥90%，氫氣純度高：≥99.999%。
摻氫天然氣的燃燒器的摻氫比適應(yīng)性：0-50%，低NOx排放：≤ 50 mg/Nm3（@3.5%O2）。經(jīng)過測試，10%幾摻氫比以下也是不需要改的，30%左右需要對燃燒器結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)調(diào)整。

非金屬的輸氫管道，如果摻氫不需要把氫氣輸送到門站然后摻進(jìn)去，輸氫管道可以用TCP管道，造價比預(yù)期要降低一半。

天然氣摻氫應(yīng)用示范的問題
天然氣摻氫大體三個場景：城鎮(zhèn)管網(wǎng)摻氫P≤4MPa、長輸支線管網(wǎng)摻氫P≤6.3MPa、長輸干線官網(wǎng)摻氫P≤12MPa。
崔崇介紹了幾個全國首個示范項目。2019年國內(nèi)首個電解制氫摻入天然氣項目。實現(xiàn)“制氫-摻混-輸送-利用”環(huán)節(jié)的技術(shù)驗證和應(yīng)用示范。
2023年全國首個城燃-氫能制儲摻輸分用一體化示范項目。包括綠電制氫、管道儲氫、天然氣摻氫、管道混輸、氫分離以及摻氫燃燒利用環(huán)節(jié)，設(shè)計天然氣摻氫比例30%。
2024年1月完成國首個城鎮(zhèn)燃?xì)鈸綒渚C合科技實驗平臺。2024年2月完成了首個真實天然氣摻氫入戶的應(yīng)用示范，運行了兩三個月，有30戶居民真實使用了摻氫天然氣。
但政策上依然存在問題：

1.制氫：除內(nèi)蒙古自治區(qū)外，均未在全省范圍放開在非化工園區(qū)制氫管控。

2.儲輸氫：輸氫管道不允許穿越城市區(qū)域，儲氫裝置應(yīng)放置于化工園區(qū)。

3.摻氫：參考中國城市燃?xì)鈪f(xié)會發(fā)布的《天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究》成果，通常在城鎮(zhèn)范圍限制摻氫比不超過10%。

4.用氫：安全專題報告需通過應(yīng)急管理部門審批，因標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和應(yīng)用案例不足，論證難度較大。
安全方面，老百姓對于摻氫這件事也不一定接受度很好，近三年燃?xì)庀嚓P(guān)事故頻發(fā)，公開報道就有2554起，死亡249人。此外，在用燃?xì)饩叩冉K端不適用高比例摻氫天然氣（≥30%，超過II類天然氣標(biāo)準(zhǔn)），可能存在的“回火”隱患。
經(jīng)濟(jì)方面，氫氣的熱值是相同體積天然氣的三分之一，作為燃料的經(jīng)濟(jì)性較差。考慮到氫氣易燃易爆帶來附加的設(shè)備和管理成本，氫氣價格應(yīng)低于天然氣價格的1/3。按照天然氣門站價格1.8元/Nm3，則氫氣價格約0.5元/Nm3（5.6元/kg）。而現(xiàn)階段灰氫價格約10元/kg，綠氫價格約22元/kg。但對于冬季LNG保供場景，天然氣價格約60-80元/kg，綠氫燃料具有經(jīng)濟(jì)效益。
最后，崔崇建議：1.建議盡快出臺《城鎮(zhèn)天然氣管網(wǎng)摻氫》的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動示范項目向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化。2.為推進(jìn)6.3MPa長輸天然氣支線管網(wǎng)摻氫示范項目，亟需解決綠氫企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益率問題，在政府主導(dǎo)下，依靠行業(yè)專家評審?fù)七M(jìn)項目落地。建議綠氫企業(yè)采取與電網(wǎng)企業(yè)合作，以并網(wǎng)收益平衡摻氫收益；或者與氣體公司合作，以高純氧氣收益平衡摻氫收益；或者與其他較高收益率的綠電轉(zhuǎn)化項目共建，以平衡摻氫收益。3.利用在役天然氣管道摻氫輸運，為明確總壓、摻氫比例上限等關(guān)鍵參數(shù)，需要開展管道/管件/閥門、計量監(jiān)測設(shè)備、用戶側(cè)工藝設(shè)施在不同比例摻氫天然氣條件下的適應(yīng)性評價工作。建議加快制定《天然氣摻氫適應(yīng)性評價系列標(biāo)準(zhǔn)》。4.推動建立碳稅、碳交易體系，并制定燃用摻氫天然氣的碳排放計量標(biāo)準(zhǔn)，為各參與單位實現(xiàn)綠色附加值提供途徑。5.研發(fā)高效低比例摻氫天然氣提氫工藝設(shè)施，為熱值敏感用戶提前完成氫氣分離，并結(jié)合其他用氫需求，實現(xiàn)提氫的經(jīng)濟(jì)價值。
（根據(jù)嘉賓現(xiàn)場演講整理，未經(jīng)嘉賓本人審核）