作为一种清洁零碳能源，氢能被誉为21世纪的终极能源。近年来，在相关政策大力支持下，围绕氢能制、储、运、用的相关探索实践不断、突破不断。
近日，全国首座城镇燃气掺氢综合实验平台在深圳投用，实现掺氢燃气的宽压力、长周期、规模化应用，标志着“氢进万家”进入全新发展阶段。
在业内看来，该平台成功投用对城燃领域利用天然气掺氢具有较大参考和借鉴作用，对未来推进“氢进万家”产业体系发展、助力我国实现“双碳”目标意义重大。
■平台已安全供气近200天
据项目主要建设方——深圳市燃气集团股份有限公司（以下简称“深圳燃气”）相关负责人介绍，该项目平台主要包括掺混模块、减压调压模块、管材相容性评价模块、燃气器具测试模块以及终端利用模块，天然气与氢气通过掺混模块，能够得到掺氢体积比为5%—20%、掺氢精度达到1%的掺氢燃气。掺氢燃气经减压调压模块后，进入管材相容性评价模块进行长周期试验测试，然后进入燃气器具测试模块进行验证。测试完成后，掺氢燃气进入深圳市龙华区求雨岭生活区。
据《中国能源报》记者了解，目前该实验平台已成功为求雨岭生活区安全供气近200天，构建了国内首座可推广、可复制的城镇燃气氢气“掺—输—用”一体化平台，平台集成测试、验证、生产功能，掺氢比最高达到20%，压力范围覆盖城镇燃气全部压力运行范围。
天然气掺氢进万家，安全性是重点考虑的问题。深圳燃气研究院段鹏飞博士告诉《中国能源报》记者：“一方面，项目针对掺氢天然气的泄漏扩散等事故特征演化规律进行了系统分析，并建立了相应的失效数据库，以及风险评价方法、缺陷评价方法、剩余寿命分析方法和应急抢险技术。此外，我们还在天然气管道完整性管理技术的基础上，初步建立了掺氢天然气的管道完整性管理技术，对掺氢天然气管道进行全生命周期的安全管控；另一方面，我们在平台各关键节点均设置了氢气报警器，并采购专业的氢气泄漏探测器，每两小时进行一次巡查巡检。同时，基于BIM建模技术，建立了平台的数字化三维模型，并接入远程监控系统和现场视频数据，对平台数据进行实时监控。”
■提供可复制推广的样板
作为国内首座城镇燃气掺氢综合实验平台，该平台对未来氢气在城镇燃气领域大规模利用具有较强的引领和示范意义。
“天然气掺氢可利用现役天然气管道解决氢气的大规模储运问题。这个项目的初衷主要是想建立一套科学的掺氢综合实验平台，用以研究回答现役城镇燃气输配系统是否适用于掺氢天然气、最合适的掺氢比是多少、关键设备和部件是否需要改造等关键技术问题，进而形成相应的评价标准体系，为掺氢天然气在城镇燃气领域进行大规模应用奠定基础。”段鹏飞说，“该平台的投用，可实现针对现役复杂城镇燃气管道及输配设施对掺氢天然气适应性的系统研究，形成相应的标准和评价体系，明确不同城镇燃气输配系统的可行掺氢比和最优掺氢比。”
北京石油化工学院氢能研究中心副研究员李敬法向《中国能源报》记者表示：“该平台集测试、验证、生产功能为一体，较为系统地验证了天然气掺氢‘掺—输—用’链条的关键技术，为掺氢天然气技术的进一步推广提供了理论及技术支撑，也为未来大规模复制、推广提供了样板。”
在业内看来，我国具有较好的发展天然气管道掺氢输送技术的产业基础。据了解，我国目前已有天然气管道超100万公里，其中城镇燃气输配管道超90万公里，利用燃气基础设施进行掺氢实现“氢进万家”具有显著的减排效果。
中国城市燃气协会此前发布的《天然气管道掺氢输送及终端利用可行性研究报告（以下简称《报告》）预测，“十四五”期间，我国新增天然气管道掺氢示范项目15—25个，掺氢比例3%—20%，氢气消纳量15万吨/年，总长度1000公里以上。其中新增长输天然气管道掺氢示范项目2—5个，掺氢比例3%，氢气消纳量10万吨/年，总长度800公里以上。新增城镇燃气掺氢示范项目10—20个，掺氢比例3%—20%，氢气消纳量5万吨/年，总长度200公里以上。
■需建立标准和评价体系
多位业内专家指出，未来要实现掺氢天然气大规模利用，仍有诸多工作要落实。
中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院教授刘翠伟告诉《中国能源报》记者：“从平台目前运行的情况来看，未来实现掺氢燃气的宽压力、长周期、规模化应用是可行的。当然，还需要进一步进行长周期实验，更准确地对现役燃气基础设施进行适应性评价，并形成标准体系。”
“要实现掺氢天然气的大规模推广，该平台的投产只是一个开始，还需要各大城燃企业一起努力，投入大量的人力、时间和物力来开展实验测试研究，形成相应的标准和评价体系。另外，从产业链角度而言，天然气长输管道掺氢、氢气来源、下游燃器具适应性等相关问题还需进一步研究突破。”段鹏飞说。
李敬法也表示，一方面，要加快经济、高效绿氢制备技术的发展，为城镇燃气掺氢提供经济、充足的绿氢氢源。“另一方面，要进一步深入验证‘掺—输—用’链条的关键技术，例如多场景、复杂工况的应用，并制定相应的掺氢天然气标准规范，完善法律法规。”
《报告》建议，要加强“政产学研用”机构合作，促进全产业链协同发展，建立有效的共享平台与合作机制。同时，构建天然气掺氢适应性评估方法及数据库平台，积极推进天然气掺氢应用示范，实现“氢进万家”。此外，要培养复合型创新人才，成立国家级工程技术研究中心，加强天然气掺氢关键技术研究。
