天然气掺氢持续探索商业化：从运输走向应用，从民用走向工业
发布日期：2022/4/12
俄乌战争后，能源安全的警钟再次敲响，如何解决化石能源对外依赖问题，成为欧洲国家乃至全球范围内的燃眉之急。能源安全叠加全球气候治理目标，天然气掺氢作为化石能源过渡方案，再次成为能源领域的热点。
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天然气掺氢应用探索已有20年历史
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，全球范围内出现了数十个示范项目。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。自2013年以来，全球天然气掺氢的规模增长了7倍，2020年天然气管道掺氢规模达到了约3500吨。
在实际应用中，天然气掺氢的讨论与项目集中在天然气管网掺氢中，用以解决氢气运输成本高的问题。在下游应用中，国内积极探索了HCNG汽车、掺氢天然气发电、天然气掺氢内燃机、民用掺氢天然气等应用，其中又以“氢进万家”为代表的民用天然气掺氢最受关注，如国电投天然气掺氢项目、山东和佛山“氢进万家”项目。
总体而言，此前国内天然气掺氢项目更多在讨论运输环节，在应用层面曾更多讨论民用领域。由于管道运输和民用领域对于安全问题敏感，项目的实验验证周期长，因此天然气掺氢一直处于示范的阶段，而且规模有限，商业化进程推进缓慢。
（具体可参见过往文章《 5300万吨需求！天然气掺氢10年市场空间打开、商业化拐点将至!》、《试验20年，近40个项目！天然气掺氢商业化还有多远？》）
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天然气掺氢持续探索商业化：从运输走向应用，从民用走向工业！
随着天然气管道掺氢运输逐渐受到认可，从2021年底、2022年初开始，国内天然气掺氢项目的热点发生了两个重点变化：从运输环节向应用环节发展，从民用领域向工业领域发展。如图表1所示，2021年底，国内天然气掺氢燃烧发电项目开始集中出现。
从运输向应用的转变，有利于更快地形成商业化项目，推进能源终端应用减碳；对比民用领域，工业领域的安全管理更加规范，更容易推行。曾有地方政府官员向氢云链表示，氢应用项目目前更合适在工业领域应用，一般的地方政府难以承担民用项目的风险。
欧洲走在了掺氢天然气发电应用的前列。目前欧洲已经提出了“可再生能源制氢-天然气基础设施跨季节储氢-掺氢天然气燃烧发电”的整体能源方案，用以应对大规模可再生能源发电的发展，实现可再生能源的季节性存储和应用。国内对于氢储能的讨论尚处于早期阶段，但掺氢天然气发电项目的启动，补齐了可再生能源跨季节应用的技术要素，有利于推动可再生能源的发展，解决电厂企业的碳排放问题，也有利于扩大氢能的应用规模。
图表1 近期天然气掺氢项目
来源：氢云链数据库
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天然气掺氢燃烧发电案例
1、荆门绿动电厂掺氢项目
2021年12月23日，国家电投荆门绿动电厂在运燃机，成功实现15%掺氢燃烧改造和运行，机组具备了纯天然气和天然气掺氢两种运行模式的兼容能力。12月26日，改造后的机组接受电网调度，正式投入运行，整体方案可行性得到验证，这标志着国内已掌握一套完整的燃气轮机电站掺氢改造工程设计方案。
2、浙江石化燃气-蒸汽联合循环电站项目
2022年3月，水发派思燃气参与建设的浙江石化燃气-蒸汽联合循环电站项目三台西门子SGT5-2000E机组，先后点火成功。水发派思燃气为电站供应调压站设备，此项目为世界首套天然气与氢气、一氧化碳混合介质调压站。
3、惠州中国首座掺氢燃烧电厂
2021年12月，通用电气（简称GE）宣布，广东省能源集团旗下的惠州大亚湾石化区综合能源站正式向GE及哈电集团订购含两台9HA.01重型燃气轮机的联合循环机组。
3月29日，由中国能建广东院设计、广东火电承建的国内首个兼具氢能利用的一体化综合能源示范基地项目惠州大亚湾石化区综合能源站项目进行了第一方混凝土浇筑，标志着项目正式开工。项目规划建设4×600兆瓦级燃气-蒸汽联合循环热电冷联产机组，本期建设2×600兆瓦9H型燃气-蒸汽联合循环热电冷联产机组，相关机组由哈电通用燃气轮机（秦皇岛）有限公司生产。项目投产后，两台燃机将采用10%（按体积计算）的氢气掺混比例与天然气混合燃烧。
来源： 氢云链
