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天然氣摻氫拓寬深度脫碳路
日期:2023-01-04   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_sunmengqian 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
天然氣摻氫混合,不但能夠拓展氫能應(yīng)用場(chǎng)景,還可改善終端設(shè)備的燃燒性能,減少二氧化碳、氮氧化物等排放,綠色低碳特性讓其越來(lái)越受熱捧。
“推進(jìn)零煤城市建設(shè)。2030年前開展天然氣摻混氫氣等低碳技術(shù)在燃?xì)獍l(fā)電和供熱中的試點(diǎn)。”日前印發(fā)的《崇明世界級(jí)生態(tài)島碳中和示范區(qū)建設(shè)實(shí)施方案(2022年版)》提出上述重點(diǎn)任務(wù),上海崇明成為首個(gè)明確天然氣摻氫時(shí)間點(diǎn)的地區(qū),引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。

天然氣摻氫混合,不但能夠拓展氫能應(yīng)用場(chǎng)景,還可改善終端設(shè)備的燃燒性能,減少二氧化碳、氮氧化物等排放,綠色低碳特性讓其越來(lái)越受熱捧。據(jù)中國(guó)工程院院士彭蘇萍團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè),若按摻氫比例10%-20%、“制儲(chǔ)輸用”全生命周期成本(30元/千克)計(jì)算,全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將達(dá)800億-1800億元/年。面對(duì)廣闊的市場(chǎng)前景,如何搶抓發(fā)展機(jī)遇?

為減碳提供新思路

在眾多氫能相關(guān)技術(shù)中,天然氣摻氫的走紅不是偶然。

“二者融合發(fā)展是實(shí)現(xiàn)深度脫碳的重要選擇。”在近日舉行的第十八屆中國(guó)分布式能源國(guó)際論壇上,中國(guó)石油集團(tuán)發(fā)展計(jì)劃部副總經(jīng)濟(jì)師朱興珊表示,把氫摻入天然氣,相當(dāng)于增加了供應(yīng)量,在緩解后者供應(yīng)壓力的同時(shí),帶動(dòng)碳排放強(qiáng)度大大下降。當(dāng)前氫能儲(chǔ)運(yùn)仍是“卡脖子”環(huán)節(jié),摻混有利于氫的低成本儲(chǔ)運(yùn)和規(guī)?;?。“天然氣和氫能在運(yùn)、輸、用等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),本就具有相似特點(diǎn),可在發(fā)電、建筑工業(yè)等應(yīng)用場(chǎng)景中找到大量融合機(jī)會(huì)。”

北京市燃?xì)鉄崃こ淘O(shè)計(jì)院道石研究院總工程師王洪建進(jìn)一步給出印證:以摻氫比例10%-20%計(jì)算,等熱值碳減排量在3.5%-7.6%;充分利用已有燃?xì)夤芫W(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,大規(guī)模、長(zhǎng)距離輸氫成本每百公里為0.3-0.8元/千克。“國(guó)際上從2000年開始相關(guān)研究,全球共有40多個(gè)示范項(xiàng)目,每年約2900噸氫氣摻入天然氣管網(wǎng),摻氫比例最高達(dá)20%。在我國(guó),隨著氫能中長(zhǎng)期規(guī)劃明確提出,開展摻氫天然氣管道等試點(diǎn)示范,研究工作和論證示范加速展開。”

除了區(qū)域?qū)用?,部分企業(yè)也先行先試。記者從國(guó)家電投獲悉,該集團(tuán)所屬荊門綠動(dòng)能源有限公司在運(yùn)燃機(jī),于2022年9月底成功實(shí)現(xiàn)30%摻氫燃燒改造和運(yùn)行。這是我國(guó)首次在重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)施高比例摻氫燃燒改造試驗(yàn)和科研攻關(guān),也是全球范圍內(nèi)首個(gè)在天然氣聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供商業(yè)機(jī)組中進(jìn)行高比例摻氫燃燒的示范項(xiàng)目。僅荊門一臺(tái)54兆瓦燃機(jī),在摻氫30%的情況下,每年即可減少二氧化碳排放1.8萬(wàn)噸以上。

產(chǎn)業(yè)尚處起步階段

價(jià)值備受公認(rèn),但想真正將天然氣摻氫用起來(lái),目前還有較長(zhǎng)的路要走。廈門大學(xué)中國(guó)能源政策研究院教授張博坦言,部分省份雖已發(fā)布地方規(guī)劃,將其作為氫能儲(chǔ)運(yùn)及終端應(yīng)用的突破口,但國(guó)家層面尚未出臺(tái)發(fā)展規(guī)劃,產(chǎn)業(yè)整體尚處于起步階段。

“這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,既要考慮技術(shù)可行性,還受安全性、經(jīng)濟(jì)性制約。在大規(guī)模推廣應(yīng)用之前,一些關(guān)鍵問(wèn)題必須解決。”張博表示,以安全為例,相較天然氣主要成分甲烷,氫的爆炸極限范圍更大,更易發(fā)生泄漏自燃,摻混后爆炸等風(fēng)險(xiǎn)相應(yīng)擴(kuò)大,對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)及終端用能設(shè)備,均提出了更高要求。研究摻氫天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律及安全風(fēng)險(xiǎn)管控,是需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

朱興珊也稱,現(xiàn)階段成熟項(xiàng)目不多,加上缺乏規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)體系,帶來(lái)安全隱患不明晰等問(wèn)題。“比如,在役管道對(duì)不同摻氫比例的適應(yīng)性、如何提高儲(chǔ)運(yùn)和終端設(shè)備的摻氫比例,研究得還不夠、不深。沒有經(jīng)過(guò)大量研究和實(shí)驗(yàn),管道運(yùn)營(yíng)商往往不敢做。根據(jù)不同摻氫比例,終端用能設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、維護(hù)、檢測(cè)等方面,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也是缺乏的。”

此外,還有經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。天然氣管道摻氫輸送,可在短期內(nèi)以相對(duì)少的投入,實(shí)現(xiàn)氫能長(zhǎng)距離、大規(guī)模運(yùn)輸。然而,同樣體積氫氣的熱值只有天然氣的1/3,若要保證天然氣摻氫后在終端提供相同熱值,氫價(jià)理論上也應(yīng)是氣價(jià)的1/3。“按照現(xiàn)行天然氣門站價(jià)格計(jì)算,得出的氫氣價(jià)格,遠(yuǎn)低于現(xiàn)階段制氫成本。換句話說(shuō),從全產(chǎn)業(yè)鏈視角來(lái)看,天然氣摻氫項(xiàng)目的商業(yè)化應(yīng)用目前并不具備經(jīng)濟(jì)可行性。”張博稱。

亟待加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

在多位業(yè)內(nèi)人士看來(lái),加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略研究是當(dāng)務(wù)之急。“天然氣摻氫發(fā)展,關(guān)系到整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、天然氣工業(yè)轉(zhuǎn)型,應(yīng)深入剖析其技術(shù)路線與重點(diǎn)任務(wù),覆蓋基礎(chǔ)研究、裝備研發(fā)、技術(shù)實(shí)證、應(yīng)用研究、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、性能測(cè)試、商業(yè)模式創(chuàng)新等方面。同時(shí),完善天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)的管理模式,建立相關(guān)激勵(lì)機(jī)制。”張博表示。

具體如何推進(jìn)?張博舉例,需高標(biāo)準(zhǔn)開展天然氣摻氫產(chǎn)業(yè)的安全與應(yīng)急管理體系建設(shè),探索建立基于信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的產(chǎn)業(yè)安全監(jiān)管平臺(tái)。加強(qiáng)管理部門之間的溝通協(xié)作,可延續(xù)天然氣行業(yè)管理模式,明確天然氣摻氫各環(huán)節(jié)的監(jiān)管部門及責(zé)任義務(wù)。在當(dāng)前天然氣管網(wǎng)監(jiān)管框架的基礎(chǔ)上,完善摻氫工程建設(shè)的監(jiān)管審批流程,梳理產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作重點(diǎn),保持摻氫天然氣與氫能、天然氣、城鎮(zhèn)燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

王洪建認(rèn)為,從未來(lái)空間看,以天然氣為燃料作為重點(diǎn)趨勢(shì),可借助燃?xì)夤芫W(wǎng)實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)運(yùn),進(jìn)而達(dá)到多元化燃料供應(yīng),從氫到氫能和天然氣并行。“現(xiàn)階段通過(guò)評(píng)估,在終端和管道摻氫10%-20%的比例,技術(shù)完全可行,部分改造后甚至可提升到20%-30%。但是,更高的摻氫比例還需驗(yàn)證分析,尚缺乏系統(tǒng)的評(píng)估方法和數(shù)據(jù)庫(kù)。包括管材性能劣化規(guī)律、完整性管理與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、泄漏監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié),均需要進(jìn)一步研究完善。”

“先充分利用已有基礎(chǔ)設(shè)施,再考慮新建摻氫應(yīng)用,新建大型燃機(jī)應(yīng)該優(yōu)先選用摻氫。”朱興珊建議,由國(guó)家層面組織開展天然氣摻氫重大示范工程,選取不同應(yīng)用場(chǎng)景,包括管道摻氫、摻氫燃機(jī)等,因地制宜開展示范,積累經(jīng)驗(yàn)、探索路徑。 

原標(biāo)題:天然氣摻氫拓寬深度脫碳路
 
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來(lái)源:中國(guó)能源報(bào)
 
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