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田江南：天然气掺氢商业化拐点即将到来

汽车 2024-12-29 14:15 吉林

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发展氢能新质生产力就是布局未来、创造未来、竞争未来

随着氢能产业的快速增长，天然气掺氢的市场正逐步打开，国际上，欧洲、澳大利亚天然气掺氢项目已开始实施，而在中国，随着技术的进步和政策的支持，天然气掺氢的商业化拐点即将到来。但同时，在技术和标准上依然面临一些问题。

在2024年氢能嘉年华会议上，中国电力工程顾问集团华北电力设计院高级工程师田江南介绍了绿色燃料的标准体系和关键技术，并对氢氨醇油项目存在的问题、可再生能源制氢耦合绿色天然气的发展前景进行了分析。

绿色燃料标准体系

现行的《可再生能源指令（欧盟）》中规定，到2030年，欧盟内部消耗的能源中32%必须是可再生能源。如果要进入欧盟市场，ISCC EU是强制性认证，如工业级混合油（UCO）、生物柴油（UCOM）和氢化植物油HVO等。

而当前我国绿氢标准是已根据不同制氢方式的碳排放强度来测算的，碳排放为0的氢气才能被称为绿氢。

氢氨醇油项目存在的问题

目前绿氢的成本依然是一大痛点，其中电费占绿氢成本的大头。主要原因如下：首先制氢需要稳定的电源，不稳定的电源与相对稳定的氢气会增大电储能需求。其次，不稳定的制氢与相对稳定的输出则需要配置大规模的氢气储罐，此外，要提升电源的稳定性，还要需要适当的风光配比。这些原因都提高了绿氢电费成本。

氨醇油项目也存在一些问题：

如果直接将氨作为燃料，需要克服氨不容易燃烧的缺陷，由于氨的燃烧速度低于氢，发热量也低于氢和天然气，将其点燃并实现稳定燃烧比较困难。

甲醇是基础化学品，但其具有一定毒性，吸入、暴露和皮肤接触均会造成人员的中毒反应。另外，绿色甲醇的燃料成本较高，目前会高出8-10倍左右。

绿色航煤目前价格很高，是石油基航煤的4倍左右，且通过费托合成工艺制得的煤油几乎不含芳烃和环烷烃，会导致飞机和发动机的密封件泄露，其性能无法满足JeTA-1标准，不能直接作为航空煤油。

绿色天然气特性与应用

在城镇燃气、燃气轮机、燃气内燃机以及工业锅炉内均可以掺氢。

城镇燃气掺氢：在天然气中加入的氢气比例小于23%，其热值、华白数、燃烧速度指数满足城镇燃气分类中12T基准气的相关技术要求，即满足燃具互换性。

燃气轮机掺氢：有助于改善吹息现象，但会增大回火风险，如果掺氢范围小于15%是可以接受的。

燃气内燃机掺氢：掺氢后内燃机中过量空气系数增加，最佳点火提前角减小，最高掺氢比例建议在30%以下。

工业锅炉掺氢：随着掺氢比例增加，火焰长度减小，稳定性增加，燃烧温度升高，推荐掺氢比例在30%以内。

但同时，管道掺氢也带来一些隐患，如CH4会在管道内部的缺陷处聚集造成的氢腐蚀、氢原子反应产生氢气造成的氢脆。

此外，还有其他隐患，如导致输送介质的渗漏性、泄露性以及扩散性会增大，焊缝失效可能性增大，管道力学性能变差，着火概率变大，燃烧特性变差，爆炸危害性增大等。

绿色天然气合成工艺

绿色天然气的合成工艺主要为碳捕集、生物质气化等，以目前来看仍需要较高的成本，以年产10万t甲醇项目为例，每年需要捕集二氧化碳14.万t，碳捕集的固定资产投资总额约为1.85亿元，可再生二氧化碳的总费用成本为376.05元/t。

也有项目测算，仅当绿色甲烷售价达到1.25万元/t以上时，项目资金内部收益率＞7%，项目才能具备经济性。绿色天然气的价格是灰色天然气价格的3-4倍左右，价格依然很高。

（根据嘉宾演讲整理，未经嘉宾本人审核）

来源：氢能观察记者：李航

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