平臺集測試、驗證、生產功能為一體，較為系統地驗證了天然氣摻氫“摻—輸—用”鏈條的關鍵技術，為摻氫天然氣技術的進一步推廣提供了理論及技術支撐，也為未來大規模復制、推廣提供了樣板，對未來氫氣在城鎮燃氣領域大規模規范利用具有較強的引領和示范意義。
▲圖為我國首座城鎮燃氣摻氫綜合實驗平臺投用。深圳燃氣/供圖
作為一種清潔零碳能源，氫能被譽為21世紀的終極能源。近年來，在相關政策大力支持下，圍繞氫能制、儲、運、用的相關探索實踐不斷、突破不斷。
近日，全國首座城鎮燃氣摻氫綜合實驗平臺在深圳投用，實現摻氫燃氣的寬壓力、長周期、規模化應用，標志著“氫進萬家”進入全新發展階段。
在業內看來，該平臺成功投用對城燃領域利用天然氣摻氫具有較大參考和借鑒作用，對未來推進“氫進萬家”產業體系發展、助力我國實現“雙碳”目標意義重大。
平臺已安全供氣近200天
據項目主要建設方——深圳市燃氣集團股份有限公司（以下簡稱“深圳燃氣”）相關負責人介紹，該項目平臺主要包括摻混模塊、減壓調壓模塊、管材相容性評價模塊、燃氣器具測試模塊以及終端利用模塊，天然氣與氫氣通過摻混模塊，能夠得到摻氫體積比為5%—20%、摻氫精度達到1%的摻氫燃氣。摻氫燃氣經減壓調壓模塊后，進入管材相容性評價模塊進行長周期試驗測試，然后進入燃氣器具測試模塊進行驗證。測試完成后，摻氫燃氣進入深圳市龍華區求雨嶺生活區。
據《中國能源報》記者了解，目前該實驗平臺已成功為求雨嶺生活區安全供氣近200天，構建了國內首座可推廣、可復制的城鎮燃氣氫氣“摻—輸—用”一體化平臺，平臺集成測試、驗證、生產功能，摻氫比最高達到20%，壓力范圍覆蓋城鎮燃氣全部壓力運行范圍。
天然氣摻氫進萬家，安全性是重點考慮的問題。深圳燃氣研究院段鵬飛博士告訴《中國能源報》記者：“一方面，項目針對摻氫天然氣的泄漏擴散等事故特征演化規律進行了系統分析，并建立了相應的失效數據庫，以及風險評價方法、缺陷評價方法、剩余壽命分析方法和應急搶險技術。此外，我們還在天然氣管道完整性管理技術的基礎上，初步建立了摻氫天然氣的管道完整性管理技術，對摻氫天然氣管道進行全生命周期的安全管控；另一方面，我們在平臺各關鍵節點均設置了氫氣報警器，并采購專業的氫氣泄漏探測器，每兩小時進行一次巡查巡檢。同時，基于BIM建模技術，建立了平臺的數字化三維模型，并接入遠程監控系統和現場視頻數據，對平臺數據進行實時監控。”
提供可復制推廣的樣板
作為國內首座城鎮燃氣摻氫綜合實驗平臺，該平臺對未來氫氣在城鎮燃氣領域大規模利用具有較強的引領和示范意義。
“天然氣摻氫可利用現役天然氣管道解決氫氣的大規模儲運問題。這個項目的初衷主要是想建立一套科學的摻氫綜合實驗平臺，用以研究回答現役城鎮燃氣輸配系統是否適用于摻氫天然氣、最合適的摻氫比是多少、關鍵設備和部件是否需要改造等關鍵技術問題，進而形成相應的評價標準體系，為摻氫天然氣在城鎮燃氣領域進行大規模應用奠定基礎。”段鵬飛說，“該平臺的投用，可實現針對現役復雜城鎮燃氣管道及輸配設施對摻氫天然氣適應性的系統研究，形成相應的標準和評價體系，明確不同城鎮燃氣輸配系統的可行摻氫比和最優摻氫比。”
北京石油化工學院氫能研究中心副研究員李敬法向《中國能源報》記者表示：“該平臺集測試、驗證、生產功能為一體，較為系統地驗證了天然氣摻氫‘摻—輸—用’鏈條的關鍵技術，為摻氫天然氣技術的進一步推廣提供了理論及技術支撐，也為未來大規模復制、推廣提供了樣板。”
在業內看來，我國具有較好的發展天然氣管道摻氫輸送技術的產業基礎。據了解，我國目前已有天然氣管道超100萬公里，其中城鎮燃氣輸配管道超90萬公里，利用燃氣基礎設施進行摻氫實現“氫進萬家”具有顯著的減排效果。
中國城市燃氣協會此前發布的《天然氣管道摻氫輸送及終端利用可行性研究報告（以下簡稱《報告》）預測，“十四五”期間，我國新增天然氣管道摻氫示范項目15—25個，摻氫比例3%—20%，氫氣消納量15萬噸/年，總長度1000公里以上。其中新增長輸天然氣管道摻氫示范項目2—5個，摻氫比例3%，氫氣消納量10萬噸/年，總長度800公里以上。新增城鎮燃氣摻氫示范項目10—20個，摻氫比例3%—20%，氫氣消納量5萬噸/年，總長度200公里以上。
需建立標準和評價體系
多位業內專家指出，未來要實現摻氫天然氣大規模利用，仍有諸多工作要落實。
中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院教授劉翠偉告訴《中國能源報》記者：“從平臺目前運行的情況來看，未來實現摻氫燃氣的寬壓力、長周期、規模化應用是可行的。當然，還需要進一步進行長周期實驗，更準確地對現役燃氣基礎設施進行適應性評價，并形成標準體系。”
“要實現摻氫天然氣的大規模推廣，該平臺的投產只是一個開始，還需要各大城燃企業一起努力，投入大量的人力、時間和物力來開展實驗測試研究，形成相應的標準和評價體系。另外，從產業鏈角度而言，天然氣長輸管道摻氫、氫氣來源、下游燃器具適應性等相關問題還需進一步研究突破。”段鵬飛說。
李敬法也表示，一方面，要加快經濟、高效綠氫制備技術的發展，為城鎮燃氣摻氫提供經濟、充足的綠氫氫源。“另一方面，要進一步深入驗證‘摻—輸—用’鏈條的關鍵技術，例如多場景、復雜工況的應用，并制定相應的摻氫天然氣標準規范，完善法律法規。”
《報告》建議，要加強“政產學研用”機構合作，促進全產業鏈協同發展，建立有效的共享平臺與合作機制。同時，構建天然氣摻氫適應性評估方法及數據庫平臺，積極推進天然氣摻氫應用示范，實現“氫進萬家”。此外，要培養復合型創新人才，成立國家級工程技術研究中心，加強天然氣摻氫關鍵技術研究。
