近日，国家电投中央研究院参与的“天然气掺氢关键技术研发及应用示范”项目在张家口市召开启动会。 图1 启动会现场 据悉，该项目的氢源来自鸿华清洁能源有限公司在张家口建设的一座制氢厂，制氢厂预计每年可生产氢气约1000吨。该厂所产氢气经纯化后分3路向外输送，中一路将与张家口市政燃气管网掺混，应用于民用灶具及HCNG汽车。相关人士透露，该项目预计每年可向张家口市区输送氢气440万立方米，使天然气用量每年减少158万立方米，碳排放每年减少3200吨。 天然气掺氢燃料简称HCNG（Hydrogen enriched with Compressed Natural Gas）又名Hythane，是将氢气与天然气按一定比例混合而得到的代用气体燃料，是“浅氢燃料”的一种。 由于氢气具有燃烧速度快，燃烧界限宽，比热值小，淬熄长度长等特点；因此，天然气中掺入氢气可以改变天然气的燃烧特性。 不过，目前国内对于天然气管网掺氢的范例极少。除了上述河北天然气管网掺氢项目之外，国内首个电解制氢掺入天然气项目朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程已经圆满完工。据悉，该项目利用燕山湖发电公司现有10Nm3/h碱液电解制氢站新建氢气充装系统，氢气经压缩瓶储后通过集装箱式货车运至掺氢地点；厂外在朝阳朝花药业公司建设天然气掺氢设施，实现天然气掺氢示范。 除此之外，在不久之前，全球首批在天然气管网掺入10%氢气的公司之一意大利的Snam与国家管网集团正式签署战略合作谅解备忘录。据悉，双方将开展联合研发活动，以进行能源转换以及氢行业的试验；同时考虑中国及全球范围内潜在的联合投资。 氢云链了解到，天然气掺氢相关应用技术在2000年之后开始被深入研究。而在全球范围内，据IEA数据显示，截止2019年，全球各国有37个示范项目正在研究天然气网络中掺氢。而研究项目中包括通过天然气配送网络掺氢为家庭和企业供热可行性、测试天然气网络掺氢比例对天然气输配关键设备、材料、终端设备和电器的影响、掺氢天然气地下储存的技术和监测要求等。表1为国内外天然气配送网络掺氢典型项目案例。 表1 国内外天然气配送网络掺氢典型项目案例 不过，由于氢气介质的特殊性，在产业发展方面存在的问题也是十分突出，例如，公众对掺氢天然气认知程度较低、掺氢将降低天然气网络输送量、天然气管网掺氢比例限制多以及安全和成本问题都限制了天然气掺氢的发展。 然而，氢云链认为降低碳排放是全球所有国家的使命，氢以清洁、高热值和零排放的优势未来必将成为完成这项使命的主角。 目前，氢的运输是整个氢能产业发展的薄弱环节，经济性和安全性都有待完善。不过，在可以预见的未来，在全国氢气储运基础设施构建中，从氢气运输方案经济分析来看，应该从大规模制氢企业向城市门户的氢气输送主干道应当以氢气管道为主，其低廉的运输成本将有利于大规模制氢企业布局于生产成本低的区域。 此外，由于现有研究成果尚不能较全面考虑实际情况，因此在技术方面也需要继续加强研究。例如加强管道材料与掺氢天然气的相容性试验，充分考虑掺氢引起的泄漏速率加快、可燃范围增大及燃烧速率加快等影响，全面研究掺氢天然气的泄漏与燃烧爆炸问题等等； 最后，氢云链认为由于天然气掺氢具备投资成本低，接触终端客户多，经济效益产生快，特别是在技术方面的问题解决以后，未来商业化推广会相对容易，其很有可能成为较早产生商业价值的氢能领域。