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天然氣摻氫應(yīng)用探索已有20年歷史

氫云鏈了解到，天然氣摻氫相關(guān)應(yīng)用技術(shù)在2000年之后開始被深入研究，全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了數(shù)十個(gè)示范項(xiàng)目。而研究項(xiàng)目中包括通過天然氣配送網(wǎng)絡(luò)摻氫為家庭和企業(yè)供熱可行性、測(cè)試天然氣網(wǎng)絡(luò)摻氫比例對(duì)天然氣輸配關(guān)鍵設(shè)備、材料、終端設(shè)備和電器的影響、摻氫天然氣地下儲(chǔ)存的技術(shù)和監(jiān)測(cè)要求等。自2013年以來，全球天然氣摻氫的規(guī)模增長(zhǎng)了7倍，2020年天然氣管道摻氫規(guī)模達(dá)到了約3500噸。

在實(shí)際應(yīng)用中，天然氣摻氫的討論與項(xiàng)目集中在天然氣管網(wǎng)摻氫中，用以解決氫氣運(yùn)輸成本高的問題。在下游應(yīng)用中，國(guó)內(nèi)積極探索了HCNG汽車、摻氫天然氣發(fā)電、天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)、民用摻氫天然氣等應(yīng)用，其中又以“氫進(jìn)萬(wàn)家”為代表的民用天然氣摻氫最受關(guān)注，如國(guó)電投天然氣摻氫項(xiàng)目、山東和佛山“氫進(jìn)萬(wàn)家”項(xiàng)目。

總體而言，此前國(guó)內(nèi)天然氣摻氫項(xiàng)目更多在討論運(yùn)輸環(huán)節(jié)，在應(yīng)用層面曾更多討論民用領(lǐng)域。由于管道運(yùn)輸和民用領(lǐng)域?qū)τ诎踩珕栴}敏感，項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證周期長(zhǎng)，因此天然氣摻氫一直處于示范的階段，而且規(guī)模有限，商業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)緩慢。

（具體可參見過往文章《 5300萬(wàn)噸需求！天然氣摻氫10年市場(chǎng)空間打開、商業(yè)化拐點(diǎn)將至!》、《試驗(yàn)20年，近40個(gè)項(xiàng)目！天然氣摻氫商業(yè)化還有多遠(yuǎn)？》）

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天然氣摻氫持續(xù)探索商業(yè)化：從運(yùn)輸走向應(yīng)用，從民用走向工業(yè)！

隨著天然氣管道摻氫運(yùn)輸逐漸受到認(rèn)可，從2021年底、2022年初開始，國(guó)內(nèi)天然氣摻氫項(xiàng)目的熱點(diǎn)發(fā)生了兩個(gè)重點(diǎn)變化：從運(yùn)輸環(huán)節(jié)向應(yīng)用環(huán)節(jié)發(fā)展，從民用領(lǐng)域向工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。如圖表1所示，2021年底，國(guó)內(nèi)天然氣摻氫燃燒發(fā)電項(xiàng)目開始集中出現(xiàn)。

從運(yùn)輸向應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，有利于更快地形成商業(yè)化項(xiàng)目，推進(jìn)能源終端應(yīng)用減碳；對(duì)比民用領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域的安全管理更加規(guī)范，更容易推行。曾有地方政府官員向氫云鏈表示，氫應(yīng)用項(xiàng)目目前更合適在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，一般的地方政府難以承擔(dān)民用項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。

歐洲走在了摻氫天然氣發(fā)電應(yīng)用的前列。目前歐洲已經(jīng)提出了“可再生能源制氫-天然氣基礎(chǔ)設(shè)施跨季節(jié)儲(chǔ)氫-摻氫天然氣燃燒發(fā)電”的整體能源方案，用以應(yīng)對(duì)大規(guī)模可再生能源發(fā)電的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可再生能源的季節(jié)性存儲(chǔ)和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)于氫儲(chǔ)能的討論尚處于早期階段，但摻氫天然氣發(fā)電項(xiàng)目的啟動(dòng)，補(bǔ)齊了可再生能源跨季節(jié)應(yīng)用的技術(shù)要素，有利于推動(dòng)可再生能源的發(fā)展，解決電廠企業(yè)的碳排放問題，也有利于擴(kuò)大氫能的應(yīng)用規(guī)模。

圖表1 近期天然氣摻氫項(xiàng)目

來源：氫云鏈數(shù)據(jù)庫(kù)

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天然氣摻氫燃燒發(fā)電案例

1、荊門綠動(dòng)電廠摻氫項(xiàng)目

2021年12月23日，國(guó)家電投荊門綠動(dòng)電廠在運(yùn)燃機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和運(yùn)行，機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力。12月26日，改造后的機(jī)組接受電網(wǎng)調(diào)度，正式投入運(yùn)行，整體方案可行性得到驗(yàn)證，這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)已掌握一套完整的燃?xì)廨啓C(jī)電站摻氫改造工程設(shè)計(jì)方案。

2、浙江石化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目

2022年3月，水發(fā)派思燃?xì)鈪⑴c建設(shè)的浙江石化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目三臺(tái)西門子SGT5-2000E機(jī)組，先后點(diǎn)火成功。水發(fā)派思燃?xì)鉃殡娬竟?yīng)調(diào)壓站設(shè)備，此項(xiàng)目為世界首套天然氣與氫氣、一氧化碳混合介質(zhì)調(diào)壓站。

3、惠州中國(guó)首座摻氫燃燒電廠

2021年12月，通用電氣（簡(jiǎn)稱GE）宣布，廣東省能源集團(tuán)旗下的惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站正式向GE及哈電集團(tuán)訂購(gòu)含兩臺(tái)9HA.01重型燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。

3月29日，由中國(guó)能建廣東院設(shè)計(jì)、廣東火電承建的國(guó)內(nèi)首個(gè)兼具氫能利用的一體化綜合能源示范基地項(xiàng)目惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站項(xiàng)目進(jìn)行了第一方混凝土澆筑，標(biāo)志著項(xiàng)目正式開工。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)4×600兆瓦級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，本期建設(shè)2×600兆瓦9H型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，相關(guān)機(jī)組由哈電通用燃?xì)廨啓C(jī)（秦皇島）有限公司生產(chǎn)。項(xiàng)目投產(chǎn)后，兩臺(tái)燃機(jī)將采用10%（按體積計(jì)算）的氫氣摻混比例與天然氣混合燃燒。