俄烏戰(zhàn)爭后，能源安全的警鐘再次敲響，如何解決化石能源對外依賴問題，成為歐洲國家乃至全球范圍內(nèi)的燃眉之急。能源安全疊加全球氣候治理目標，天然氣摻氫作為化石能源過渡方案，再次成為能源領(lǐng)域的熱點。
一、天然氣摻氫應用探索已有20年歷史
天然氣摻氫相關(guān)應用技術(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)十個示范項目。而研究項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、測試天然氣網(wǎng)絡(luò)摻氫比例對天然氣輸配關(guān)鍵設(shè)備、材料、終端設(shè)備和電器的影響、摻氫天然氣地下儲存的技術(shù)和監(jiān)測要求等。自2013年以來，全球天然氣摻氫的規(guī)模增長了7倍，2020年天然氣管道摻氫規(guī)模達到了約3500噸。
在實際應用中，天然氣摻氫的討論與項目集中在天然氣管網(wǎng)摻氫中，用以解決氫氣運輸成本高的問題。在下游應用中，國內(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、民用摻氫天然氣等應用，其中又以“氫進萬家”為代表的民用天然氣摻氫最受關(guān)注，如國電投天然氣摻氫項目、山東和佛山“氫進萬家”項目。
總體而言，此前國內(nèi)天然氣摻氫項目更多在討論運輸環(huán)節(jié)，在應用層面曾更多討論民用領(lǐng)域。由于管道運輸和民用領(lǐng)域?qū)τ诎踩珕栴}敏感，項目的實驗驗證周期長，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)化進程推進緩慢。
二、天然氣摻氫持續(xù)探索商業(yè)化：從運輸走向應用，從民用走向工業(yè)！
隨著天然氣管道摻氫運輸逐漸受到認可，從2021年底、2022年初開始，國內(nèi)天然氣摻氫項目的熱點發(fā)生了兩個重點變化：從運輸環(huán)節(jié)向應用環(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，國內(nèi)天然氣摻氫燃燒發(fā)電項目開始集中出現(xiàn)。
從運輸向應用的轉(zhuǎn)變，有利于更快地形成商業(yè)化項目，推進能源終端應用減碳；對比民用領(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，氫應用項目目前更合適在工業(yè)領(lǐng)域應用，一般的地方政府難以承擔民用項目的風險。
歐洲走在了摻氫天然氣發(fā)電應用的前列。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)儲氫-摻氫天然氣燃燒發(fā)電”的整體能源方案，用以應對大規(guī)模可再生能源發(fā)電的發(fā)展，實現(xiàn)可再生能源的季節(jié)性存儲和應用。國內(nèi)對于氫儲能的討論尚處于早期階段，但摻氫天然氣發(fā)電項目的啟動，補齊了可再生能源跨季節(jié)應用的技術(shù)要素，有利于推動可再生能源的發(fā)展，解決電廠企業(yè)的碳排放問題，也有利于擴大氫能的應用規(guī)模。
圖表1 近期天然氣摻氫項目
來源：氫云鏈數(shù)據(jù)庫
三、天然氣摻氫燃燒發(fā)電案例
1、荊門綠動電廠摻氫項目
2021年12月23日，國家電投荊門綠動電廠在運燃機，成功實現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和運行，機組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運行模式的兼容能力。12月26日，改造后的機組接受電網(wǎng)調(diào)度，正式投入運行，整體方案可行性得到驗證，這標志著國內(nèi)已掌握一套完整的燃氣輪機電站摻氫改造工程設(shè)計方案。
2、浙江石化燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項目
2022年3月，水發(fā)派思燃氣參與建設(shè)的浙江石化燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項目三臺西門子SGT5-2000E機組，先后點火成功。水發(fā)派思燃氣為電站供應調(diào)壓站設(shè)備，此項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、惠州中國首座摻氫燃燒電廠
2021年12月，通用電氣（簡稱GE）宣布，廣東省能源集團旗下的惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站正式向GE及哈電集團訂購含兩臺9HA.01重型燃氣輪機的聯(lián)合循環(huán)機組。
3月29日，由中國能建廣東院設(shè)計、廣東火電承建的國內(nèi)首個兼具氫能利用的一體化綜合能源示范基地項目惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站項目進行了第一方混凝土澆筑，標志著項目正式開工。項目規(guī)劃建設(shè)4×600兆瓦級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機組，本期建設(shè)2×600兆瓦9H型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機組，相關(guān)機組由哈電通用燃氣輪機（秦皇島）有限公司生產(chǎn)。項目投產(chǎn)后，兩臺燃機將采用10%（按體積計算）的氫氣摻混比例與天然氣混合燃燒。
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