天然气掺氢技术
2025-07-22 15:18:25
kenengadmin
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天然气掺氢技术是一种将氢气以一定体积比例掺入天然气中，通过现有天然气管道进行输送的技术。掺氢天然气可直接利用于终端也可以分离后独立应用。近年，受“双碳”背景驱动及政策等因素影响，天然气掺氢技术逐步成为能源领域的新热潮，尤其是今年，这一技术在政策、示范项目以及下游应用等方面喜讯频频，发展迅速。
天然气掺氢怎么一下子就火了呢？它的适用场景到底有哪些？发展潜力如何？经济性是否得到解决？还有哪些技术挑战？本文展开介绍。
天然气掺氢2025H1动态不断
今年天然气掺氢发展明显提速，开年至今，相关政策、技术、标准、示范项目以及下游应用的消息此起彼伏、连续不断。
政策方面，在6月5日印发的《国家能源局综合司关于组织开展能源领域氢能试点工作的通知》（国能综通科技〔2025〕91 号》中明确支持开展氢氨燃料供电供能方向试点工作，其中燃机类项目规模不低于 10 兆瓦，掺氢/掺氨比例不低于 15%；燃煤锅炉类项目规模不低于 300 兆瓦，掺氢/掺氨比例不低于 10%。
5月27日，潍坊市财政局官网发布的《关于印发支持氢能产业发展的若干政策的通知》中指出：鼓励天然气管道掺氢及纯氢管网建设。研究制定天然气管道掺氢（含纯氢管道）管理办法。天然气管道掺氢及纯氢管网示范项目，优先纳入“氢进万家”科技示范工程。
整体看，我国天然气掺氢正从技术验证阶段转向示范应用阶段。国家及部分地方政府已经开始将天然气掺氢作为探索氢能多元化发展的重要路径加以推广。
天然气掺氢应用空间与挑战
我国已建成互联互通的天然气主干网，掌握氢能全产业链技术与工艺，具备发展天然气掺氢产业基础条件。发展天然气掺氢既可解决氢气消纳问题，又能缓解天然气应用二氧化碳排放的问题（数据显示：天然气掺氢20%，碳排放减少5%；天然气掺氢50%，燃烧碳排放减少20%），这应该是近年天然气掺氢受到关注且发展逐步加快的主要原因。
天然气掺氢的应用目前主要有两种：一是作为氢气的储运介质，最终实现分离提取高纯氢；二是直接实现燃烧应用。其中分离提取高纯氢，主要针对同时存在大量氢气、天然气市场缺口的场景，目前仅有少数实验案例，如浙能集团实施的国内首次30%城燃掺氢和分离试验。而燃烧应用的场景则相对比较多，比如锅炉、窑炉、灶具、燃气轮机等，天然气燃烧应用的多数领域都可以进行掺氢替代，空间巨大。
不过，就现阶段而言，天然气掺氢包括天然气掺氢燃烧在实际推广中还面临多维度的挑战。
比如在经济性方面，氢气单位体积热值仅为天然气的1/3，若终端提供相同热值，氢气价格需低于天然气价格的1/3才具经济性。按照目前民用管道天然气最新价格2.7元/方来计算，氢气的成本至少要在0.9元/方，即10元/kg，这还未考虑管道输氢的输氢距离成本。而目前绿氢成本远高于这个价格。另外，在基础设施上，从管道材料升级，到终端设备改造（如燃气轮机氢燃烧系统）也还需要进行一定的投资。
安全性方面，氢气分子小、扩散快，易通过微小孔隙泄漏，且爆炸极限范围（4%-75%）远宽于甲烷（5%-15%）。掺氢后，现有天然气管道、阀门密封性可能不足，尤其在封闭空间易形成可燃混合气体，需升级泄漏检测和防爆系统。再就是，长期掺氢可能导致管道“氢脆”（材料塑性下降）和氢腐蚀（钢脱碳微裂纹），缩短管道寿命。例如，掺氢比例超过20%时需采用抗氢脆合金管道，现有碳钢管网需逐步替换。
另外在政策标准层面，我国尚未出台国家层面的掺氢发展规划，部分地方试点虽明确时间表，但缺乏统一技术路线和激励机制，这也在一定程度对天然气掺氢的发展形成限制。
整体看，天然气掺氢是氢能规模化应用的重要环节，也具有较好的碳减排效应，但它还需攻克经济性、技术、制度等壁垒。可喜的是，从当前势头看，从国家到地方政府到企业，已经开始着手于这些方面的攻关。一个通过天然气掺氢化解氢能消纳并推动多领域用氢的新发展阶段，可能已经并不遥远。