国家电投崔崇：建议绿氢企业与电网合作，以并网收益平衡掺氢收益

在第四届世纪氢能与燃料电池大会论坛上，国家电投集团中央研究院资深研究员崔崇作了关于《天然气掺氢关键技术及应用示范的问题》主题演讲。

在演讲中，崔崇从天然气掺氢背景、天然气掺氢关键技术以及天然气掺氢应用示范问题三方面展开分析。

天然气掺氢背景

目前全国天然气消费量3945.3亿立方米，同比增长7.6%。其中90%用于能源、燃料。氢气消费量约3700万吨（约合4100亿立方米），其中80%用于化工产业。2023年我国进口天然气约为1700亿立方米，若按20%比例掺氢，消耗氢气约1000亿立方米，可减少340亿立方米天然气进口量，降低能源对外依存度。

天然气掺氢关键技术
崔崇表示，新建及现役天然气管道掺氢输送存在氢损伤和加速失效问题，要对天然气管道以及后续管网，家用的燃气具，后续工业用户的设备做全链条掺氢适应性评估。
安全性管控方面，制、储、输、掺、分、用整个链条如何管控，与纯天然气泄露有什么区别？实验表明，30%及以下的掺氢天然气泄露可以用现有天然气监测手段，燃爆的下限根据研究也可以用现有天然气监测手段。
关键设备方面，掺氢混气撬主要是控制氢气浓度不要超标，超过10%就会切断氢气泄露。对于掺氢精度，老百姓家里烧无所谓，10%几以下的都行，但是如果燃机要求正负1%的浓度，现有设备能够做到1%的精度监控的就是掺氢混气撬。
氢分离纯化装置是低成本低浓度掺氢天然气提氢的设备，可以在低含氢量（5%-20%）混合气中分离氢气，氢气回收率高：≥90%，氢气纯度高：≥99.999%。
掺氢天然气的燃烧器的掺氢比适应性：0-50%，低NOx排放：≤ 50 mg/Nm3（@3.5%O2）。经过测试，10%几掺氢比以下也是不需要改的，30%左右需要对燃烧器结构进行技术调整。

非金属的输氢管道，如果掺氢不需要把氢气输送到门站然后掺进去，输氢管道可以用TCP管道，造价比预期要降低一半。

天然气掺氢应用示范的问题
天然气掺氢大体三个场景：城镇管网掺氢P≤4MPa、长输支线管网掺氢P≤6.3MPa、长输干线官网掺氢P≤12MPa。
崔崇介绍了几个全国首个示范项目。2019年国内首个电解制氢掺入天然气项目。实现“制氢-掺混-输送-利用”环节的技术验证和应用示范。
2023年全国首个城燃-氢能制储掺输分用一体化示范项目。包括绿电制氢、管道储氢、天然气掺氢、管道混输、氢分离以及掺氢燃烧利用环节，设计天然气掺氢比例30%。
2024年1月完成国首个城镇燃气掺氢综合科技实验平台。2024年2月完成了首个真实天然气掺氢入户的应用示范，运行了两三个月，有30户居民真实使用了掺氢天然气。
但政策上依然存在问题：

1.制氢：除内蒙古自治区外，均未在全省范围放开在非化工园区制氢管控。

2.储输氢：输氢管道不允许穿越城市区域，储氢装置应放置于化工园区。

3.掺氢：参考中国城市燃气协会发布的《天然气管道掺氢输送及终端利用可行性研究》成果，通常在城镇范围限制掺氢比不超过10%。

4.用氢：安全专题报告需通过应急管理部门审批，因标准规范和应用案例不足，论证难度较大。
安全方面，老百姓对于掺氢这件事也不一定接受度很好，近三年燃气相关事故频发，公开报道就有2554起，死亡249人。此外，在用燃气具等终端不适用高比例掺氢天然气（≥30%，超过II类天然气标准），可能存在的“回火”隐患。
经济方面，氢气的热值是相同体积天然气的三分之一，作为燃料的经济性较差。考虑到氢气易燃易爆带来附加的设备和管理成本，氢气价格应低于天然气价格的1/3。按照天然气门站价格1.8元/Nm³，则氢气价格约0.5元/Nm³（5.6元/kg）。而现阶段灰氢价格约10元/kg，绿氢价格约22元/kg。但对于冬季LNG保供场景，天然气价格约60-80元/kg，绿氢燃料具有经济效益。
最后，崔崇建议：1.建议尽快出台《城镇天然气管网掺氢》的国家和行业标准，推动示范项目向工程应用转化。2.为推进6.3MPa长输天然气支线管网掺氢示范项目，亟需解决绿氢企业经济收益率问题，在政府主导下，依靠行业专家评审推进项目落地。建议绿氢企业采取与电网企业合作，以并网收益平衡掺氢收益；或者与气体公司合作，以高纯氧气收益平衡掺氢收益；或者与其他较高收益率的绿电转化项目共建，以平衡掺氢收益。3.利用在役天然气管道掺氢输运，为明确总压、掺氢比例上限等关键参数，需要开展管道/管件/阀门、计量监测设备、用户侧工艺设施在不同比例掺氢天然气条件下的适应性评价工作。建议加快制定《天然气掺氢适应性评价系列标准》。4.推动建立碳税、碳交易体系，并制定燃用掺氢天然气的碳排放计量标准，为各参与单位实现绿色附加值提供途径。5.研发高效低比例掺氢天然气提氢工艺设施，为热值敏感用户提前完成氢气分离，并结合其他用氢需求，实现提氢的经济价值。
（根据嘉宾现场演讲整理，未经嘉宾本人审核）